WO2002059466A1 - Ölabscheider - Google Patents

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    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M13/00—Crankcase ventilating or breathing
    • F01M13/04—Crankcase ventilating or breathing having means for purifying air before leaving crankcase, e.g. removing oil
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    • F01M13/04—Crankcase ventilating or breathing having means for purifying air before leaving crankcase, e.g. removing oil
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    • Y10S55/00—Gas separation
    • Y10S55/19—Crankcase ventilation

Definitions

  • the invention relates to a rotary oil separator for cleaning crankcase ventilation gases of an internal combustion engine.
  • crankcase ventilation gas In all internal combustion engines, oil droplets and oil aerosols are part of the blow-by gases from the crankcase ventilation. When these oil-containing gases are introduced into the intake area of the engine, contamination occurs in the subsequent components, which adversely affect the function of the engine components. The entrained oil must therefore be removed from the crankcase ventilation gas.
  • Oil is usually separated from the crankcase gases with the help of separators made from a knitted fabric or with the aid of beam deflections on baffle plates or a combination of these processes.
  • separators made from a knitted fabric or with the aid of beam deflections on baffle plates or a combination of these processes.
  • ultra-fine filters are used, but they work with a high differential pressure.
  • Cyclone separators require a relatively large installation space and, due to their principle, only work optimally at one operating point.
  • Electrostatic filters require additional electrical power consumption and are relatively expensive intensive. In addition, these filters cannot be used with flammable gases.
  • Rotary oil separators in which the oil droplets are ejected with the help of paddle wheels, are also known. They are usually driven by electric motors, air pressure turbines or oil pressure turbines.
  • the invention has for its object to provide an oil separator that ensures almost complete oil separation from the crankcase ventilation gases under all occurring operating conditions and at low differential pressure and can be produced inexpensively.
  • a filter disk is attached to a shaft located in the crankcase in such a way that the crankcase gases have to pass through this filter disk.
  • the oil and soot particles separated on the surface and on the way through the filter disk are thrown off by the rotating disk and remain in the crankcase, so that no oil collecting space and no special oil return are required.
  • the self-cleaning power of the rotating filter disc is so great that the differential pressure of the filter does not change significantly even with long running times.
  • An oil separator provided for use in crankcase ventilation systems of an internal combustion engine with a throughflow of air is particularly cost-effective provided for cleaning gases filter disc when the filter disc is attached according to claim 7 on a camshaft, balance shaft or crankshaft of the internal combustion engine.
  • the oil separator according to the invention does not require any complex drive, since at least one of the shafts mentioned is present in internal combustion engines anyway.
  • a particularly advantageous use of a rotating filter disk provided for the flow of the gases to be cleaned consists in separating oil droplets and oil aerosols from gases from a crankcase ventilation of an internal combustion engine.
  • a filter disk can withstand changing load conditions of the internal combustion engine and can permanently clean itself. The separation of oil droplets and oil aerosols from the gases in the crankcase ventilation is therefore almost maintenance-free. Soot particles are also thrown off the filter disc.
  • the invention permits numerous embodiments. To further clarify its basic principle, one of these is shown in the drawing and is described below.
  • this shows a filter disk 1, which is attached to a shaft 2 in the crankcase space 5 of an internal combustion engine, not shown.
  • the direction of flow of the crankcase ventilation gases is indicated by arrows.
  • the housing bushing 3 is sealed in the crankcase wall 4 and touches the filter disk 1 with its end face.
  • the housing bushing 3 is provided with a drip edge 6 so that the oil running off the crankcase wall 4 does not reach the filter disk 1 when the engine is at a standstill.

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Abstract

Bei einem insbesondere zum Einsatz in Kurbelgehäuseent lüftungen einer Brennkraftmaschine vorgesehenen Ölabscheider ist eine Filterscheibe (1) auf einer angetriebenen Welle (2) befestigt. Gase aus dem Kurbelgehäuse treten durch die Filterscheibe (1) hindurch. Auf der Filtersheibe (1) anhaftende Ö1- und Russteilchen werden von der sich drehenden Filterscheibe (1) abgeschleudert.

Description

Beschreibung
Ölabscheider
Die Erfindung betrifft einen rotatorisch arbeitenden Ölabscheider zur Reinigung von Kurbelgehäuseentlüftungsgasen einer Brennkraftmaschine.
Bei allen Verbrennungsmotoren sind Öltröpfchen und Öl- aerosole Bestandteil der Blow-by-Gase aus der Kurbelgehäuseentlüftung. Bei der Einleitung dieser ölhaltigen Gase in den Ansaugbereich des Motors treten Verschmutzungen in den nachfolgenden Bauteilen auf, die sich nachteilig auf die Funktion der Motorbauteile auswirken. Aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas muss deshalb das mitgeführte Öl entfernt werden.
Meist erfolgt die Ölabscheidung aus den Kurbelgehäusegasen mit Hilfe von Abscheidern, die aus einem Gewirk von Fasern bestehen oder mit Hilfe von Strahlablenkungen an Prallplatten oder einer Kombination dieser Verfahren. Daneben kommen Feinstfilter zum Einsatz, die jedoch mit einem hohen Differenzdruck arbeiten.
Zyklonabscheider benötigen einen relativ großen Einbauraum und arbeiten prinzipbedingt nur in einem Betriebspunkt optimal.
Elekrostatische Filter erfordern eine zusätzliche elektrische Leistungsaufnahme und sind relativ kosteninten- siv. Zudem können diese Filter bei brennbaren Gasen nicht eingesetzt werden. Rotatorisch arbeitende Ölabscheider, in denen die Öltröpfchen mit Hilfe von Schaufelrädern ausgeschleudert werden, sind ebenfalls bekannt. Sie werden meist mit Elektromotoren, Luftdruckturbinen oder Öldruckturbinen angetrieben.
Die optimale Auslegung der üblicherweise eingesetzten Ölabscheider bereitet erhebliche Probleme, weil der Ölab- scheidegrad und der sich einstellende Differenzdruck vom Ölgehalt, von der Öltemperatur, von der Tröpfchengrößenverteilung, vom Blow-by-Gasstrom, von der pulsierenden Strömung, von der Motordrehzahl und der Motorbelastung, von plötzlichen Drehzahl- und Laständerungen etc. abhängt. Deswegen werden vor den eigentlichen Ölabscheidern noch Beruhigungsräume und Vorabscheider eingesetzt, die zusätzlichen Bauraum benötigen und zusätzliche Kosten verursachen. Weiterer Aufwand entsteht noch durch Ölsam- melbehälter, Rückführventile und Olrückführleitungen zum Ölsumpf des Motors.
Aus der DE 43 30 912 AI ist eine Dunstabscheideeinrichtung bekannt geworden, bei der ein Rotationskörper mit einer Filterfüllung versehen ist. Dunstbildende Teilchen sollen durch Einwirkung der Fliehkraft in Radialrichtung von dem Rotationskörper abgeschleudert werden. Diese Dunstabscheideeinrichtung erfordert jedoch einen Sammelbehälter und Ablenkrippen für die dunstbildenden Teilchen und ist daher nicht für die Reinigung von Blow-by-Gasen geeignet. Weiterhin ist der Rotationskörper zusammen mit einem Antriebsmotor innerhalb eines Gehäuses angeordnet, was zu großen Abmessungen der Dunstabscheideeinrichtung führt .
Aus der DE 196 37 431 AI ist eine Reinigungsvorrichtung bekannt geworden, bei der eine Luftströmung mit Fest- stoffpartikeln durch eine rotierende Lochscheibe geführt wird. Die Feststof partikel sollen von der Lochscheibe erfasst und radial nach außen geschleudert werden. Diese Reinigungsvorrichtung ist jedoch nicht zur Trennung von flüssigen Stoffen, wie Öltröpfchen oder Ölaerosolen, von Luft geeignet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ölabscheider zu schaffen, der unter allen vorkommenden Betriebsbedingungen und bei geringem Differenzdruck eine nahezu vollständige Ölabscheidung aus den Kurbelgehäuseentlüftungsgasen gewährleistet und dabei kostengünstig hergestellt werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Hierdurch wird eine Filterscheibe an einer im Kurbelgehäuse befindlichen Welle derart befestigt, dass die Kurbelgehäusegase durch diese Filterscheibe hindurchtreten müssen. Die an der Oberfläche und auf dem Weg durch die Filterscheibe abgeschiedenen Öl- und Rußteilchen werden durch die sich drehende Scheibe abgeschleudert und verbleiben im Kurbelgehäuse, so dass kein Olsammelraum und keine besondere Ölrückführung erforderlich sind. Die Selbstreinigungskraft der sich drehenden Filterscheibe ist so groß, dass sich der Differenzdruck des Filters auch bei langen Laufzeiten nicht wesentlich verändert.
Weitere Merkmale und Voreile der Erfindung sind Bestandteil der Unteransprüche sowie der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und der zugehörigen Zeichnungsfigur.
Besonders kostengünstig gestaltet sich ein zum Einsatz in Kurbelgehäuseentlüftungen einer Brennkraftmaschine vorgesehener Ölabscheider mit einer zur Durchströmung von den zu reinigenden Gasen vorgesehenen Filterscheibe, wenn die FilterScheibe gemäß Anspruch 7 auf einer Nockenwelle, Ausgleichswelle oder Kurbelwelle der Brennkraftmaschine befestigt ist. Hierdurch erfordert der erfindungsgemäße Ölabscheider keinen aufwändigen Antrieb, da zumindest eine der genannten Wellen in Brennkraftmaschinen ohnehin vorhanden ist.
Eine besonders vorteilhafte Verwendung einer rotierenden, zur Durchströmung von den zu reinigenden Gasen vorgesehenen Filterscheibe besteht im Abscheiden von Öltröpfchen und Ölaerosolen aus Gasen einer Kurbelgehäuseentlüftung einer Brennkraftmaschine. Eine solche Filterscheibe vermag wechselnden Lastbedinungen der Brennkraftmaschine standzuhalten und sich dauerhaft selbst zu reinigen. Daher ist die Abscheidung der Öltröpfchen und Ölaerosolen aus den Gasen der Kurbelgehäuseentlüftung nahezu wartungsfrei. Rußteilchen werden von der Filterscheibe ebenfalls abgeschleudert.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in einer einzigen Figur eine Filterscheibe 1, die auf einer Welle 2 im Kurbelgehäuseraum 5 einer nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine befestigt ist. Die Strömungsrichtung der Kurbelgehäuseentlüftungsgase ist durch Pfeile angegeben. Die Gehäusedurchführung 3 ist in der Kurbelgehäusewand 4 eingedichtet und berührt mit ihrer Stirnseite die Filterscheibe 1. Die Gehäusedurchführung 3 ist mit einer Abtropfkante 6 versehen, damit bei Stillstand des Motors das an der Kurbelgehäusewand 4 ablaufende Öl nicht an die Filterscheibe 1 gelangt.

Claims

Patentansprüche
1. Ölabscheider, welcher insbesondere zum Einsatz in Kurbelgehäuseentlüftungen einer Brennkraftmaschine vorgesehen ist, mit einer zur Durchströmung von den zu reinigenden Gasen vorgesehenen Filterscheibe, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Erzeugung einer Rotationsbewegung der Filterscheibe (1) vorgesehen sind und dass die Filterscheibe (1) mit einer Stirnseite an einem hervorstehenden Rand einer Gehäusedurchführung (3) anliegt.
2. Ölabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterscheibe (1) auf einer angetriebenen Welle (2) befestigt ist.
3. Ölabscheider nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusedurchführung (3) nahe ihres Randes eine Abtropfkante (6) hat.
4. Ölabscheider nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterscheibe
(1) aus Fasermaterial gefertigt ist.
5. Ölabscheider nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Wandung der Gehäusedurchführung (3) trichterförmig, sich zu einer Öffnung (7) hin verjüngend gestaltet ist
6. Ölabscheider nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusedurchführung (3) einen Flansch (8) mit einem sich daran anschließenden Stutzen (9) aufweist, und dass der Stutzen (9) durch eine Wandung (4) des zu entlüftenden Gehäuses hindurchgeführt ist.
7. Zum Einsatz in Kurbelgehäuseentlüftungen einer Brennkraftmaschine vorgesehener Ölabscheider mit einer zur Durchströmung von den zu reinigenden Gasen vorgesehenen Filterscheibe, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterscheibe (1) auf einer Nockenwelle, Ausgleichswelle oder Kurbelwelle der Brennkraftmaschine befestigt ist.
8. Verwendung einer rotierenden, zur Durchströmung von den zu reinigenden Gasen vorgesehenen Filterscheibe zum Abscheiden von Öltröpfchen und Ölaerosolen aus Gasen einer Kurbelgehäuseentlüftung einer Brennkraftmaschine.
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