DE60022555T2

DE60022555T2 - Verfahren zum Reinigen von Kurbelgehäusegasen und hierfür geeignete Vorrich- tung

Info

Publication number: DE60022555T2
Application number: DE60022555T
Authority: DE
Inventors: Hans Moberg; Torgny Lagerstedt; Claes Inge; Claes-Göran Carlsson; Stefan Szepessy; Peter Franzen; Leonard Borgström
Original assignee: Alfa Laval Corporate AB
Current assignee: Alfa Laval Corporate AB
Priority date: 1999-11-15
Filing date: 2000-10-27
Publication date: 2006-01-19
Anticipated expiration: 2020-10-28
Also published as: JP2005042698A; SE9904116L; EP1273335A2; SE9904116D0; CN1131730C; US6821319B1; EP1244522B1; NO332890B1; NO20025068D0; KR20040093088A; PL194816B1; NO20022283L; BR0015559A; EP1273335A3; JP5314826B2; KR20020053081A; CN1515789A; DE60026060D1; KR100596121B1; CA2390944A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Reinigen von Kurbelgehäusegasen durch Zentrifugalkraft von im Gas befindlichen Ölteilchen, die eine größere Dichte haben als das Gas, nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zum Reinigen von Kurbelgehäusegasen nach dem Oberbegriff von Anspruch 8. Kurbelgehäusegas ist ein Gas, das in einem Verbrennungsmotor erzeugt wird und normalerweise Ölteilchen enthält.
Insbesondere betrifft die Erfindung die Reinigung von Kurbelgehäusegasen, indem das Gas in einer Kammer innerhalb eines stationären Gehäuses mittels eines Rotors, der um eine Drehachse gedreht wird, in eine Drehbewegung versetzt wird, so dass die Ölteilchen einer Zentrifugalkraft unterworfen und radial nach außen geschleudert und dadurch vom Gas getrennt werden.
Eine Vorrichtung zum Reinigen vom Kurbelgehäusegasen auf diese Weise ist z.B. aus der DE 35 41204 A1 und der DE 43 11 906 A1 bekannt.
Die DE 35 412 04 A1 zeigt eine Vorrichtung dieser Art, wobei der Rotor als ein Turbinen- oder Pumpenrad geformt ist, das durch das zu reinigende Gas, das von unten in die Kammer eintritt, in eine Rotation versetzt wird. Das zu reinigende Gas wird durch das Turbinen- oder Pumpenrad in eine Strömung von dessen Mitte zu dessen Rand versetzt, wo es das Turbinen- oder Pumpenrad verlässt, wobei es sich mit der selben Geschwindigkeit dreht wie dieses Rad. Die Teilchen werden vom in der Kammer rotierenden Gas durch die Zentrifugalkraft getrennt und das gereinigte Gas verlässt die Kammer durch einen Auslass im oberen Teil. Die vom Gas getrennten Teilchen setzen sich an der umgebenden Wand in der Kammer ab und verbinden sich zu Flüssigkeitsteilchen an der Umgebungswand, an der dann die Flüssigkeit herabläuft und weiter durch einen Auslass strömt, der sich am Boden der Kammer befindet.
Die DE 4311906 A1 zeigt eine ähnliche Vorrichtung zum Reinigen von Kurbelgehäusegasen, wobei der Rotor durch ein druckbeaufschlagtes Schmieröl angetrieben wird, das vom Verbrennungsmotor kommt, dessen Kurbelgehäusegase in der Vorrichtung gereinigt werden sollen. Das Antriebsschmieröl wird dem Rotor in seiner Mitte zugeführt und verlässt den Rotor durch tangential gerichtete Auslässe, die sich beabstandet von der Drehachse des Rotors befinden. Der Rotor stellt in diesem Fall für sich selbst eine Vorrichtung zum Reinigen des Antriebsschmieröles dar. Das gereinigte Schmieröl wird in den unteren Teil der Kammer ausgegeben, durch den das Kurbelgehäusegas hindurchströmen muss, um gereinigt zu werden, und wird von dort wieder dem Schmierölsystem des Verbrennungsmotors zugeführt. Das Kurbelgehäusegas wird in eine Strömung axial durch einen engen Raum versetzt, der in der Kammer zwischen dem Rotor und dem umgebenden stationären Gehäuse be grenzt wird. Das in dem Raum rotierende Gas wird von darin befindlichen Teilchen gereinigt, wobei sich die Teilchen an der Innenseite des stationären Gehäuses absetzen und sich zu Flüssigkeitsteilchen verbinden und die so gebildete Flüssigkeit danach durch einen Auslass strömt.
Die beiden oben beschriebenen bekannten Vorrichtungen zum Reinigen von Kurbelgehäusegasen weisen eine eher geringe Effizienz auf, was die Trennung von Teilchen von einem durchströmenden Gas anbelangt.
Es ist ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Reinigen von Kurbelgehäusegasen vorzusehen, das wesentlich effektiver ist als die oben beschriebenen Methoden zum Reinigen von Gasen.
In der WO-A-99/56883 ist ein Verfahren zum Reinigen von Gasen beschrieben, die von einem Verbrennungsmotor herrühren, z.B. Kurbelgehäusegase, wobei ein Rotor, durch den die Gase strömen, um darin befindliche Teilchen durch Zentrifugalkraft abzutrennen, mit einem Fluidum angetrieben wird, das vom Verbrennungsmotor her druckbeaufschlagt ist. In einer Ausführungsform (7) ist der Rotor in einem stationären Gehäuse untergebracht und umfasst einen Stapel von konischen Trennscheiben, die Zwischenräume bilden, durch die die Gase strömen, sowie eine zylindrische Wand, die die Scheiben beabstandet davon umgibt, sodass axiale Strömungsdurchgänge für die Gase gebildet werden. Die zylindrische Wand des Rotors hält die konischen Scheiben in ihrer korrekten Position mittels mehrerer axialer Rippen, die sich zwischen der zylindrischen Wand und den Scheiben erstrecken, und die von den Gasen im Rotor abgetrennten Teilchen sammeln sich beim Betrieb der Zentrifuge an der Innenfläche der sich drehenden zylindrischen Wand.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Reinigen von Kurbelgehäusegasen vorzusehen, das eine weniger komplizierte Rotorkonstruktion erfordert und einen verlässlicheren Betrieb ermöglicht.
In Übereinstimmung mit einem Aspekt offenbart die Erfindung ein Verfahren zum Reinigen von Kurbelgehäuse-Gasen, die aus einem Verbrennungsmotor kommen, von darin befindlichen Ölteilchen, die eine größere Dichte haben als das Kurbelgehäuse-Gas,
dadurch gekennzeichnet, daß

– ein Rotor in Rotation um eine Drehachse (R) in einer Kammer gehalten wird, die von einer stationären Umgebungswand eines Gehäuses, begrenzt wird, das eine Gaseinlaßverbindung für die Zufuhr des zu reinigenden Kurbelgehäuse-Gases aufweist sowie eine Gasauslaßverbindung zur Ausgabe des gereinigten Kurbelgehäuse-Gases und eine Ölauslaßverbindung zur Ausgabe des abgetrennten Öls, wobei der Rotor einen Stapel von konischen Trennscheiben umfaßt, die koaxial zueinander und konzentrisch zur Drehachse angeordnet und mit radial äußeren Umgebungskanten versehen sind, die in der Kammer angeordnet und der stationären Umgebungswand zugewandt sind,
– das zu reinigende Kurbelgehäuse-Gas durch Zwischenräume, die zwischen den Trennscheiben gebildet werden, von den Gaseinlässen zu den Gasauslässen geführt wird, die in unterschiedlichen Abständen von der Drehachse (R) des Rotors angeordnet sind, so daß das Kurbelgehäuse-Gas mit dem Rotor rotiert und dadurch die Ölteilchen aufgrund der auftretenden Zentrifugalkraft auf den Innenseiten der Trennscheiben auftreffen, wobei das von den Ölteilchen befreite Kurbelgehäuse-Gas von den Gasauslässen zu den Gasauslaßverbindungen geleitet wird,
– das abgetrennte Öl durch die Drehung des Rotors zuerst in eine Bewegung auf den Trennscheiben im wesentlichen entlang deren Generatrix zu den Umgebungskanten versetzt und danach von den Trennscheiben zur Umgebungswand und gegen diese geschleudert wird, wobei das abgetrennte Öl an der Umgebungswand abwärts laufen kann und zur Ölauslaßverbindung geführt wird, aus der es ausgegeben wird.

In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt offenbart die Erfindung eine Kurbelgehäuse-Gas-Reinigungsvorrichtung zum Reinigen von Kurbelgehäuse-Gasen von darin befindlichen Ölteilchen, die eine größere Dichte als das Gas haben, wobei die Vorrichtung

– ein stationäres Gehäuse umfaßt, das eine Kammer begrenzt, sowie einen Rotor, der in der Kammer um eine Drehachse drehbar ist und das zu reinigende Gas in eine Drehung versetzt,
– einen Gaseinlaß für das zu reinigende Gas,
– einen Gasauslaß für das gereinigte Gas und
– einen Ölauslaß für das vom Gas abgetrennte Öl, und wobei
– der Rotor einen Stapel von konischen Trennscheiben umfaßt, die koaxial zueinander und konzentrisch zur Drehachse des Rotors angeordnet sind, wobei die konischen Trennscheiben radial äußere Kanten aufweisen und zwischen sich Zwischenräume, die vom Gas durchströmt werden, und
– ein Raum im Stapel der Trennscheiben gebildet wird, der mit radial inneren Teilen der Zwischenräume zwischen den Trennscheiben in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß
– ein Teil der Kammer, die sich um den Rotor erstreckt, durch und zwischen dem stationären Gehäuse und dem Stapel der Trennscheiben begrenzt wird, so daß sich radial äußere Teile der Zwischenräume zwischen den Scheiben direkt in den Teil der Kammer öffnen,
– der Ölauslaß so angeordnet ist, daß er Öl aufnimmt, das von den Außenkanten der Trennscheiben auf das umgebende stationäre Gehäuse geschleudert worden ist, und abwärts läuft, und
– der Teil der Kammer mit dem Gaseinlaß oder dem Gasauslaß verbunden ist und der Raum der im Stapel der Trennscheiben gebildet ist, mit dem Gasauslaß oder dem Gaseinlaß verbunden ist.

Die Erfindung macht sich eine Technik zunutze, die vorher zum Trennen von Staubteilchen von Luft vorgeschlagen wurde. Die US 2,104,683 und die US 3,234,716 offenbaren eine Vorrichtung zur Reinigung von staubbelasteter Luft. Beide Dokumente beschreiben die Trennung von Teilchen von Luft, die einwärts zu einer Achse zwischen die Trennscheiben strömt und, nachdem sie mit den Innenseiten der konischen Trennscheiben in Berührung gekommen ist, durch die Zentrifugalkraft zu den umgebenden Kanten der Trennscheiben bewegt wird.
Die US 2,104,683 beschreibt (unter Bezugnahme auf 2), dass Teilchen in den Bereichen der radial äußersten Teile der Trennscheiben im wesentlichen nur von Zentrifugalkräften beeinflusst werden und im wesentlichen entlang der Generatrix der Trennscheiben strömen, das heißt auf geraden Wegen entlang von Radien, die von der Drehachse des Rotors aus verlaufen, wobei die Teilchen in den Bereichen der radialen inneren Teile der Trennscheiben außerdem, und auch zu einem großen Ausmaß, vom strömenden Gas beeinflusst werden und dadurch in einer Richtung strömen, die einen Winkel mit dieser Generatrix bildet. Das strömende Gas kann sich im wesentlichen frei zwischen den Trennscheiben bewegen und eine Strömungsrichtung annehmen, die unter anderem von der Geschwindigkeit bestimmt wird, mit der das Gas in die Zwischenräume zwischen den Trennscheiben eintrifft, wie auch vom Grad des Einflusses der rotierenden Trennscheiben.
Die US 3,234,716 beschreibt (unter Bezugnahme auf die 3 und 4), wie Teilchen in den Zwischenräumen zwischen den konischen Trennscheiben getrennt werden. Nachdem sie mit den Innenseiten der Trennscheiben in Berührung gekommen sind, bewegen sich die abgetrennten Teilchen im wesentlichen radial nach außen von der Drehachse des Rotors zu den umgebenden Kanten der Trennscheiben.
Zur Verbesserung der Trenneffizienz in einem bevorzugten Verfahren nach der Erfindung

– werden abgetrennte Ölteilchen, die sich auf den Trennscheiben (22) im wesentlichen entlang deren Generatrix bewegen, gesammelt und zusammen mit anderen Ölteilchen, die auf ähnliche Weise gesammelt worden sind, weiter zu den Umgebungskanten der Trennscheiben entlang von Wegen geführt, die einen Winkel mit der Generatrix bilden, und
– das abgetrennte Öl verläßt die Wege und wird von den Trennscheiben (22) im wesentlichen nur in begrenzte Bereiche geschleudert, die beabstandet voneinander entlang der Umgebungskanten der jeweiligen Trennscheiben angeordnet sind.

Hierbei kann die Verbesserung erzielt werden, dass Teilchen, die einmal vom Gas getrennt worden sind, im Vergleich zur bisher bekannten Technologie mit größerer Wahrscheinlichkeit vom Gas getrennt bleiben und somit nicht wieder vom Gas mitgerissen werden, das mit großer Geschwindigkeit durch den Raum strömt, den die Teilchen auf ihrem Weg vom Rotor zur umgebenden stationären Umgebungswand durchlaufen müssen. Die Teilchen werden durch Führungs- oder Leitelemente gesammelt, wonach sie durch die Zentrifugalkraft weiter zu den umgebenden Kanten der Trennscheiben geführt werden, während sie sich zu größeren Teilchen agglomerieren oder verbinden. In dieser agglomerierten Form oder als relativ große Tropfen werden die abgetrennten Teilchen dann zur stationären Umgebungswand in begrenzte Bereiche geschleudert, die entlang der umgebenden Kanten der Trennscheiben verteilt sind, wobei zwischen solchen Bereichen Räume verbleiben, durch die das Gas in die Zwischenräume zwischen den Trennscheiben hinein- oder aus ihnen herausströmen kann.
Das zu reinigende Kurbelgehäusegas kann in eine Strömung zwischen den Trennscheiben entweder in einer Richtung von der Drehachse des Rotors weg oder in einer Richtung zu ihr hin versetzt werden. Vorzugsweise erfolgt die Strömung in der Richtung von der Drehachse weg, da die Strömung auf diese Weise durch einen Pumpeffekt des Rotors auf das Gas unterstützt wird. Auf diese Weise werden keine weiteren Hilfsmittel benötigt, um das Gas in die Strömung durch die Zwischenräume zwischen den rotierenden Trennscheiben zu versetzen. Das zu reinigende Gas wird vorzugsweise durch einen Einlassraum in die Zwischenräume geführt, der in der Mitte des Stapels der Trennscheiben begrenzt ist, wobei das gereinigte Gas aus den Zwischenräumen zu einem Auslassraum in der Kammer geleitet wird, der den Stapel der Trennscheiben umgibt.
Die Trennscheiben können die Form entweder vollständiger oder stumpfer Kegel haben, wobei jede Trennscheibe entweder ein großes oder mehrere kleine Löcher im mittleren Bereich zum Hindurchströmen des zu reinigenden Gases oder des gereinigten Gases aufweist. Solche Löcher in den Trennscheiben bilden zusammen mit den Zwischenräumen zwischen den Trennscheiben mittlere Teile eines oder mehrerer Einlass- oder Auslassräume in der Mitte des Stapels der Trennscheiben. Aus den bereits angeführten Gründen steht der Strömungsraum in der Mitte des Stapels der Trennscheiben mit dem Einlass in Verbindung, und der Strömungsraum, der die Trennscheiben umgibt, steht mit dem Gasauslass in Verbindung, so dass das zu reinigende Gas in eine Strö mung in einer Richtung von der Drehachse des Rotors weg durch die Zwischenräume zwischen den Zwischenräumen versetzt wird.
Im Reinigungsbetrieb nach der Erfindung anhand der Trennscheiben, die mit Führungs- oder Leitelementen der vorgenannten Art ausgestattet sind, verbinden sich die Flüssigkeitsteilchen, die sich an den Oberflächen der Trennscheiben absetzen, zu größeren Tropfen, die sich, wenn sie die Leitelemente erreichen und sich an diesen entlang bewegen, zu noch größeren Tropfen verbinden. Die Flüssigkeitstropfen, die die Trennscheiben verlassen, sind somit wesentlich größer als die Flüssigkeitsteilchen, die sich im noch nicht gereinigten Gas befinden. Selbst feste Teilchen, die sich auf den Oberflächen der Trennscheiben absetzen, agglomerieren zu wesentlich größeren Einheiten, bevor sie von den umgebenden Kanten der Trennscheiben fortgeschleudert werden.
Da sich die Teilchen, die mit einer Trennscheibe in Berührung gekommen sind, danach im wesentlichen entlang von deren Generatrix bewegen, sind die Leitelemente geeigneterweise um die Drehachse des Rotors herum verteilt und haben eine derartige Ausdehnung, dass zwei benachbarte Leitelemente eine und die selbe Generatrix der Trennscheibe an Punkten schneiden, die unterschiedlich von der Drehachse des Rotors beabstandet sind. Dadurch kann sichergestellt werden, dass im wesentlichen alle Teilchen, die mit der Trennscheibe in Berührung gekommen sind, von den Leitelementen eingefangen werden und sich mit anderen Teilchen zu größeren Einheiten an diesen Leitelementen auf ihrem Weg zu der Umgebungskante der Trennscheibe zusammenballen oder verbinden können.
Die Leitelemente sind vorteilhafterweise so geformt, dass sie auch als Abstandselemente zwischen benachbarten Trennscheiben dienen. Dann kann jedes Leitelement entlang seiner gesamten Ausdehnung oder eines Teiles davon den gesamten Abstand zwischen zwei benachbarten Trennscheiben überbrücken. Die Leitelemente bestimmen dann auch mehr oder weniger die Strömungsrichtung des Gases zwischen den Trennscheiben. Es steht jedoch nichts der Maßnahme im Wege, dass alle oder einige der Leitelemente sich nur über einen Teil des axialen Abstandes zwischen benachbarten Trennscheiben erstrecken. Vorzugsweise ist ein Leitelement fest mit einer Trennscheibe verbunden.
Das stationäre, den Rotor umgebende Gehäuse weist einen Auslass am unteren Teil der Kammer auf, damit Flüssigkeit, die vom verunreinigten Gas getrennt und gegen die Umgebungswand der Kammer geschleudert worden und daran herabgelaufen ist, zum Auslass und aus der Kammer herausströmen kann.
In einer Vorrichtung, die gemäß der Erfindung betrieben wird, kann der Rotor durch irgendeine geeignete Antriebsvorrichtung angetrieben werden, z.B. durch einen elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch angetriebenen Motor.
Die Erfindung wird im weiteren unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei 1 einen Längsquerschnitt durch eine Vorrichtung zeigt, die zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung konstruiert und angepasst wurde, und 2 einen Querschnitt entlang der Linie II-II in 1.
1 zeigt eine Querschnittsansicht einer Vorrichtung zum Reinigen von Kurbelgehäusegasen von darin befindlichen Teilchen, die eine größere Dichte als das Gas haben. Die Vorrichtung umfasst ein stationäres Gehäuse 1, das eine Kammer 2 begrenzt. Dieses Gehäuse bildet einen Gaseinlass 3 zur Kammer 2 für das zu reinigende Gas und einen Gasauslass 4 von der Kammer 2 für gereinigtes Gas. Das Gehäuse bildet weiterhin einen Teilchenauslass 5 aus der Kammer 2 für vom Gas abgetrennte Teilchen.
Das Gehäuse 1 umfasst zwei Teile, die mittels einer Anzahl von Schrauben 6 zusammengehalten werden. Diese Schrauben 6 dienen auch dazu, das Gehäuse an Aufhängeelementen aus einem elastischen Material irgendeiner Art festzuhalten, wodurch das Gehäuse an einem Träger getragen wird (nicht gezeigt).
In der Kammer 2 befindet sich ein Rotor 8, der um eine vertikale Drehachse R drehbar ist. Ein Motor 9, z.B. ein elektrischer Motor, dient zur Drehung des Rotors 8. Der Rotor 8 umfasst eine sich vertikal erstreckende mittlere Welle 10, die an ihrem oberen Ende in dem Gehäuse 1 durch ein Lager 11 und einen Lagerhalter 12 gelagert wird und an ihrem unteren Ende im Gehäuse 1 durch ein Lager 13 und einen Lagerhalter 14. Der Lagerhalter 14 befindet sich im Gaseinlass 3 des Gehäuses und ist daher mit Durchgangslöchern 15 für einströmendes und in der Kammer 2 zu reinigendes Gas versehen.
Der Rotor 8 umfasst weiterhin eine obere Endwand 16 und eine untere Endwand 17, wobei beide Endwände mit der mittleren Welle 10 verbunden sind. Die untere Endwand 17 ist in einem mittleren Bereich mit Durchgangslöchern 18 versehen, so dass das Innere des Rotors mit dein Gaseinlass 3 in Verbindung stehen kann. Weiterhin ist die untere Endwand 17 mit einem ringförmigen Flansch 19 versehen, der mit einem gleichartigen Flansch 20 auf dem Lagerhalter 14 zusammenwirkt, so dass durch den Gaseinlass 13 einströmendes Gas durch die oben erwähnten Löcher 18 in das Innere des Rotors 8 geführt wird. Die Flansche 19 und 20 können vollständig gegeneinander abdichten, eine vollständige Abdichtung zwischen ihnen ist jedoch nicht notwendig. Die Gründe dafür werden später dargelegt.
Die untere Endwand 17 ist einstückig mit einer hohlen Stütze 21 ausgeführt, die sich axial aufwärts von der Endwand 17 erstreckt und dicht die mittlere Welle 10 umgibt. Die Stütze erstreckt sich bis zur oberen Endwand 16. Im Bereich der Stütze 21 ist die mittlere Welle zylindrisch, aus Kostengründen vorzugsweise kreiszylindrisch, und die Innenseite der Stütze 21 ist in derselben Weise geformt wie die Außenseite der Welle. Die Außenseite der Stütze 21 hat eine nicht kreisförmige Querschnittsform, wie es 2 zu entnehmen ist.
Zwischen den Endwänden 16 und 17 ist ein Stapel von konischen Trennscheiben 22 angeordnet. Jede der Trennscheiben hat einen kegelstumpfförmigen Abschnitt und einstückig damit einen ebenen Abschnitt 23 in der Nähe der Stütze 21. Wie 2 zu entnehmen, ist der ebene Abschnitt so geformt, dass er in die nicht kreisförmige Stütze 21 auf eine solche Weise eingreift, dass die Trennscheibe nicht relativ zur Stütze 21 drehbar ist. Weiterhin ist der ebene Abschnitt 23 mit mehreren Durchgangslöchern 24 versehen. Egal, ob die Löcher in den verschiednen Trennscheiben 22 axial miteinander ausgerichtet sind oder nicht, bilden sie zusammen mit den Zwischenräumen zwischen den mittleren Bereichen der Trennscheiben 22 einen mittleren Einlassraum 25 innerhalb des Rotors 8 (siehe 1), der mit dem Gaseinlass 3 in Verbindung steht.
Aus Klarheitsgründen zeigt die Zeichnung nur einige wenige Trennscheiben 22 mit großen axialen Zwischenräumen. In der Praxis sollten mehr Trennscheiben zwischen den Endwänden 16 und 17 angeordnet sein, so dass relativ dünne Zwischenräume zwischen den Scheiben gebildet werden.
2 zeigt die Seite einer Trennscheibe 22, die in 1 nach oben zeigt. Im folgenden wird diese Seite die Innenseite der Trennscheibe genannt, da sie in einer Richtung einwärts zur Drehachse des Rotors zeigt. Wie zu sehen, ist die Trennscheibe an ihrer Innenseite mit mehreren länglichen Rippen 26 versehen, die Abstandselemente zwischen der Trennscheibe und der benachbarten, im Stapel darüber angeordneten, Trennscheibe bilden. Zwischen benachbarten Rippen 26 in einem Zwischenraum zwischen zwei Trennscheiben werden für das zu reinigende Gas Strömungsdurchgänge 27 gebildet. Wie in 2 gezeigt, erstrecken sich die Rippen 26 entlang gekrümmter Wege und bilden mindestens in den radial äußeren Umgebungsabschnitten der Trennscheiben einen Winkel mit der Generatrix der Trennscheiben. Als Konsequenz aus der gekrümmten Form der Rippen 26 erstrecken sich auch die Strömungsdurchgänge 27 für das zu reinigende Gas entlang von Wegen, die in entsprechender Weise gekrümmt sind. Die Rippen 26 erstrecken sich vorzugsweise im wesentlichen über den gesamten konischen Bereich jeder Trennscheibe und enden in der Nähe der radial äußeren Umgebungskante der Trennscheibe.
Ein ringförmiger Raum 28 umgibt den Rotor 8 im Gehäuse 1 und bildet einen Teil der Kammer 2.
Die oben beschriebene und in den Zeichnungen gezeigte Vorrichtung arbeitet auf die folgende Weise, wenn Kurbelgehäusegase von darin befindlichen Teilchen gereinigt werden sollen, die eine größere Dichte als das Gas haben. Es wird angenommen, dass die Teilchen in diesem Fall von zwei Arten sind, nämlich fest in Form von Russteilchen und flüssig in der Form von Ölteilchen.
Der Rotor 8 wird durch den Motor 9 in einer Drehbewegung gehalten. Das durch Teilchen verunreinigte Gas wird von unten durch den Einlass 3 in das Gehäuse 1 eingeleitet und weiter in den zentralen Einlassraum 25. Von hier strömt das Gas in die Zwischenräume zwischen den Trennscheiben 22 und dort radial nach außen.
Während das Gas zwischen den Trennscheiben 22 strömt, wird es aufgrund der Drehung des Rotors in eine Drehbewegung versetzt. Dadurch werden die im Gas befindlichen Teilchen durch die Zentrifugalkraft gegen die Innenseiten der Trennscheiben getrieben, das heißt die Seiten der Trennscheiben, die in 1 nach oben zeigen. Beim Kontakt mit den Trennscheiben werden die Teilchen mitgerissen und danach im wesentlichen durch Zentrifugalkräfte beeinflusst, die dazu führen, dass sich die Teilchen radial auswärts entlang der Generatrix der Trennscheiben bewegen. Die Bewegung der Teilchen entlang dieser Generatrix ist durch Pfeile in 2 dargestellt. Da die Rippen 26 mit der Generatrix der Trennscheiben einen Winkel bilden, fangen die Rippen die Teilchen ein, die sich im Kontakt mit den Trennscheiben zu deren Umgebungskante bewegen. Die eingefangenen Teilchen werden weiter entlang der Rippen 26 geführt, die somit als Führungselemente für die Teilchen dienen.
Die abgetrennten Flüssigkeitsteilchen verbinden sich zu größeren Teilchen, während sie sich im Kontakt mit den Trennscheiben 22 bewegen. Dieses Verbbinden tritt weiterhin auf, wenn sich die Flüssigkeitsteilchen weiter entlang der Rippen 26 zu den Umgebungskanten der Trennscheiben bewegen. Diese letzte re Bewegung tritt auch als Einfluss der Zentrifugalkraft auf. Wenn die Flüssigkeitsteilchen die Umgebungskanten der Trennscheiben erreichen, ist das Verbinden so weit fortgeschritten, dass die Flüssigkeit in der Form von relativ großen Flüssigkeitstropfen aus dem Rotor geschleudert wird. Diese Flüssigkeitstropfen treffen auf die Umgebungswand des Gehäuses 1 auf, wonach die so gebildete Flüssigkeit ent lang dieser Umgebungswand abwärts und durch den Teilchen-auslass 5 hinausströmt.
Die Flüssigkeitstropfen verlassen die Trennscheiben in begrenzten Bereichen, die beabstandet voneinander entlang der Umgebungskanten der jeweiligen Trennscheiben angeordnet sind, das heißt in Bereichen der radial äußeren Enden der Rippen 26.
Im Falle von abgetrennten festen Teilchen bewegen sich auch diese im Kontakt mit den Trennscheiben 22 zu den Rippen 26 und weiter im Kontakt mit diesen Rippen zu den radial äußersten Kanten der Trennscheiben. Zusammen mit den Flüssigkeitstropfen werden die Teilchen aus dem Rotor gegen die Umgebungswand des Gehäuses 1 geschleudert, wo sie von der abwärts laufenden Flüssigkeit zum Teilchenauslass 5 und dort hinaus mit hinaus gerissen werden.
Wie in 2 zu sehen, sind die Rippen 26 so angeordnet und haben eine derartige Ausdehnung, dass zwei benachbarte Rippen auf der selben Trennscheibe eine und die selbe Generatrix der Trennscheibe in unterschiedlichen Abständen von der Drehachse des Rotors schneiden. Anders gesagt, überlappen die um die Drehachse herum verteilten Rippen 26, von der Drehachse aus gesehen, teilweise einander. Eine solche Überlappung kann größer oder kleiner gestaltet sein, so dass im wesentlichen alle Teilchen, die in Kontakt mit der Unterseite der Trennscheibe kommen, durch die gekrümmten Rippen dieser Art eingefangen und durch die Rippen weiter zur Umgebungskante der Trennscheibe geführt werden können.
Die oben beschriebene Funktion der gekrümmten Rippen 26 wird unabhängig von der für den Rotor gewählten Drehrichtung erzielt. Die Rippen müssen nicht notwendigerweise gekrümmt sein, wie es in 2 gezeigt ist. Die Hauptsache besteht darin, dass sie einen Winkel mit der Generatrix der Trennscheiben bilden und dass dieser Winkel dergestalt ist, dass Teilchen, die von den Rippen eingefangen worden sind, entlang dieser Rippen zu den Umgebungskanten der Trennscheiben geführt werden können. Was feste Teilchen anbelangt, muss der Schüttwinkel der Teilchen für jeden bestimmten Fall abgewogen werden.
Das Gas, das in jedem Zwischenraum zwischen benachbarten Trennscheiben von Teilchen befreit worden ist, verlässt den Zwischenraum durch Räume, die zwischen den vorgenannten Bereichen angeordnet sind, wo abgetrennte Teilchen von den Trennscheiben zu dem stationären Gehäuse geschleudert werden. Das gereinigte Gas verlässt die Kammer 2 durch den Gasauslass 4. Als Resultat der Rotordrehung erhält das Gas, das durch die Zwischenräume zwischen den Trennscheiben 22 strömt, einen erhöhten Druck. Somit herrscht ein höherer Druck im Raum 28 um den Rotor und im Bereich des Gasauslasses 4 als im mittleren Raum 25 und im Gaseinlass 3. Das bedeutet, dass eine mögliche Leckage zwischen den Flanschen 19 und 20 keinen wesentlichen Einfluss hat. Ungereinigtes Gas kann somit nicht zwischen den Flanschen 19 und 20 direkt vom Gaseinlass 3 zum Gasauslass 4 strömen, sondern statt dessen strömt etwas vom gereinigten Gas zurück in den mittleren Raum 25.
Dank der oben beschriebenen Konzentration oder Zusammenballung von Teilchen an den Oberflächen der Trennscheiben, insbesondere in der Nähe der Abstandselemente 26, verlässt festes oder flüssiges Material, das vom Gas getrennt wurde, die Trennscheiben in Teilchenansammlungen oder Tropfen, die so groß sind, dass diese nicht wesentlich durch das durch den Raum 28 strömende Gas aus dem Gehäuse 1 mitgerissen werden.
Die beschriebene und gezeigte Vorrichtung hat eine hohe Trenneffizienz und kann sehr kostengünstig bei geeigneter Materialwahl für die unterschiedlichen Teile der Vorrichtung hergestellt werden. Somit können die meisten Teile der Vorrichtung aus Kunststoff bestehen. Neben den Schrauben und Lagern sollte nur die mittlere Welle 10 vorzugsweise aus Metall bestehen.
Wie bereits erwähnt, können die untere Endwand 17 des Rotors und die Stütze 21 einstückig ausgeführt sein, vorzugsweise aus Kunststoff. Ein Teil des auf diese Weise geformten Rotors kann eine Basis für ein automatisiertes Befestigen der Trennscheiben 22 bilden, die ebenfalls geeigneterweise aus Kunststoff bestehen können. Der gesamte in dieser Weise befestigte Rotor kann, mit oder ohne Welle 10, eine kostengünstige Einheit für die vollständige Vorrichtung darstellen, die leicht ausgetauscht werden kann.

Claims

Verfahren zum Reinigen von Kurbelgehäuse-Gasen, die aus einem Verbrennungsmotor kommen, von darin befindlichen Ölteilchen, die eine größere Dichte haben als das Kurbelgehäuse-Gas, dadurch gekennzeichnet, daß – ein Rotor (8) in Rotation um eine Drehachse (R) in einer Kammer (2) gehalten wird, die von einer stationären Umgebungswand begrenzt wird, eines Gehäuses (1), das eine Gaseinlaßverbindung (3) für die Zufuhr des zu reinigenden Kurbelgehäuse-Gases aufweist sowie eine Gasauslaßverbindung (4) zur Ausgabe des gereinigten Kurbelgehäuse-Gases und eine Ölauslaßverbindung (5) zur Ausgabe des abgetrennten Öls, wobei der Rotor einen Stapel von konischen Grenzscheiben (22) umfaßt, die koaxial zueinander und konzentrisch zur Drehachse angeordnet und mit radial äußeren Umgebungskanten versehen sind, die in der Kammer (2) angeordnet und der stationären Umgebungswand zugewandt sind, – das zu reinigende Kurbelgehäuse-Gas durch Zwischenräume geführt wird, die zwischen den Trennscheiben (22) gebildet sind, von den Gaseinlässen zu den Gasauslässen, die in unterschiedlichen Abständen von der Drehachse (R) des Rotors angeordnet sind, so daß das Kurbelgehäuse-Gas mit dem Rotor rotiert und dadurch die Ölteilchen aufgrund der auftretenden Zentrifugalkraft in Kontakt mit den Innenseiten der Trennscheiben (22) getrieben werden, wobei das von den Ölteilchen befreite Kurbelgehäuse-Gas von den Gasauslässen zu Gasauslaßverbindungen (4) geleitet wird, – das durch die Drehung des Rotors abgetrennte Öl zuerst in eine Bewegung versetzt wird, so daß es mit den Trennscheiben (22) im wesentlichen entlang deren Generatrix zu den Umgebungskanten versetzt wird und danach von den Trennscheiben zur Umgebungswand und gegen diese geschleudert wird, wobei das abgetrennte Öl an der Umgebungswand abwärts laufen kann und zur Ölauslaßverbindung (5) geführt wird, aus der es ausgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das zu reinigende Kurbelgehäuse-Gas zwischen den Trennscheiben (22) in eine Richtung von der Drehachse (R) zu den Umgebungskanten der Trennscheiben geführt wird, wobei das von den Ölteilchen gereinigte Kurbelgehäuse-Gas von den Kanten der Trennscheiben zur Gasauslaßverbindung (4) geführt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das zu reinigende Kurbelgehäuse-Gas in einen mittleren Einlaßraum (25) im Stapel der Trennscheiben (22) und von dort durch die Zwischenräume zwischen den Trennscheiben (22) geführt wird, wonach das gereinigte Kurbelgehäuse-Gas aus der Kammer (2) durch den Gasverbindungsauslaß (4) geleitet wird, der mit einem Teil (28) der Kammer (2) verbunden ist, der durch den Stapel der Trennscheiben (22) und zwischen diesen und der stationären Umgebungswand des Gehäuses (1) gebildet wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das zu reinigende Gas mittels Elementen (26), die die Zwischenräume zwischen benachbarten Trennscheiben überbrücken, von der Rotordrehung mitgerissen wird, während es durch die Zwischenräume zwischen den Trennscheiben (22) strömt.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei – abgetrennte Ölteilchen, die sich zu den Trennscheiben (22) im wesentlichen entlang deren Generatrix bewegen, gesammelt und zusammen mit anderen Ölteilchen, die auf ähnliche Weise gesammelt worden sind, weiter zu den Umgebungskanten der Trennscheiben entlang von Wegen geführt werden, die einen Winkel mit der Generatrix bilden, und – das abgetrennte Öl die Wege verläßt und von den Trennscheiben (22) im wesentlichen nur in begrenzte Bereiche geschleudert wird, die beabstandet voneinander entlang der Umgebungskanten der jeweiligen Trennscheiben angeordnet sind.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Kurbelgehäuse-Gas entlang von Strömungswegen (27) zwischen den Trennscheiben (22) geführt wird, die im wesentlichen parallel zu den Wegen für die abgetrennten Teilchen verlaufen.
Verfahren nch Anspruch 1, wobei das zu reinigende Kurbelgehäuse-Gas zwischen den Trennscheiben (22) in einer Richtung zur Drehachse (R) geführt wird.
Kurbelgehäuse-Gas-Reinigungsvorrichtung zum Reinigen von Kurbelgehäuse-Gasen von darin befindlichen Ölteilchen, die eine größere Dichte als das Gas haben, wobei die Vorrichtung – ein stationäres Gehäuse (1) umfaßt, das eine Kammer (2) und einen Rotor (8) begrenzt, der in der Kammer um eine Drehachse drehbar ist und das zu reinigende Gas in eine Drehung versetzt, – einen Gaseinlaß (3) für das zu reinigende Gas, – einen Gasauslaß (4) für das gereinigte Gas und – einen Ölauslaß (5) für das Öl, das von Gas abgetrennt worden ist, und wobei – der Rotor (8) einen Stapel von konischen Trennscheiben (22) umfaßt, die koaxial zueinander und konzentrisch zur Drehachse des Rotors angeordnet sind, wobei die konischen Trernncheiben (22) radial äußere Kanten aufweisen und zwischen sich Zwischenräume zur Durchströmung des Gases, und – ein Raum (25) im Stapel der Trennscheiben (22) gebildet sind, der mit radial inneren Teilen der Zwischenräume zwischen den Trennscheiben in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß – ein Teil (28) der Kammer (2), die sich um den Rotor (8) erstreckt, durch und zwischen dem stationären Gehäuse (1) und dem Stapel der Trennscheiben (22) begrenzt wird, so daß radial äußere Teile der Zwischenräume zwischen den Scheiben sich direkt in den Teilen (28) der Kammer (2) öffnen, – der Ölauslaß (5) so angeordnet ist, daß er Öl aufnimmt, das von den Außenkanten der Trennscheiben (22) auf das umgebende stationäre Gehäuse (1) geschleudert worden ist, und abwärts läuft, und – der Teil (28) der Kammer (2) mit dem Gaseinlaß (3) oder dem Gasauslaß (4) verbunden ist und der Raum (25), der im Stapel der Trennscheiben gebildet ist, mit dem Gasauslaß (4) oder dem Gaseinlaß (3) verbunden ist.
Kurbelgehäuse-Gas-Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei der im Stapel der Trennscheiben (22) gebildete Raum (25) mit dem Gaseinlaß (3) in Verbindung steht und der Teil (28) der Kammer (2) mit dem Gasauslaß (4).