EP1322841A1 - Entlüftungsvorrichtung für ein kurbelgehäuse - Google Patents
Entlüftungsvorrichtung für ein kurbelgehäuseInfo
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- EP1322841A1 EP1322841A1 EP01969261A EP01969261A EP1322841A1 EP 1322841 A1 EP1322841 A1 EP 1322841A1 EP 01969261 A EP01969261 A EP 01969261A EP 01969261 A EP01969261 A EP 01969261A EP 1322841 A1 EP1322841 A1 EP 1322841A1
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- plates
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
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- B04B5/12—Centrifuges in which rotors other than bowls generate centrifugal effects in stationary containers
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- 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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- B04B2005/125—Centrifuges in which rotors other than bowls generate centrifugal effects in stationary containers the rotors comprising separating walls
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- F01M13/04—Crankcase ventilating or breathing having means for purifying air before leaving crankcase, e.g. removing oil
- F01M2013/0422—Separating oil and gas with a centrifuge device
Definitions
- the invention relates to a ventilation device for a crankcase of an internal combustion engine with the features of the preamble of claim 1.
- the invention also relates to a method according to claim 15 and a use according to claim 17.
- Such a ventilation device is known for example from DE 198 03 872 AI and has a centrifugal oil separator which has a mixture inlet for an oil-air mixture and an air outlet for clean air and an oil outlet for oil.
- the centrifugal oil separator used in the known ventilation device has a rotatingly driven housing which has an outflow funnel which is oriented coaxially with the axis of rotation of the housing and which forms the air outlet coaxially with the axis of rotation. Radially between this outflow funnel and an outer housing wall, the mixture inlet is essentially annular. Baffles protrude into this mixture inlet and thereby force a multiple deflection of the flow of the Oil-air mixture. This deflection allows the oil to separate from the chicanes. The oil is transported to the outer walls of the rotating housing by the centrifugal forces. In these outer walls, several oil outlet holes are provided at suitable points through which the separated oil can escape from the housing. The clean air, cleaned of oil, exits the interior of the housing through the air outlet.
- the clean air emerging from the centrifugal oil separator is usually fed to the intake tract of an internal combustion engine.
- the clean air contain as little oil residue as possible.
- the oil consumption of the internal combustion engine can be reduced, on the other hand, the emission behavior of the internal combustion engine can be improved.
- a particularly high degree of purity for the clean air is desirable in order to avoid damage to the sensitive components and influence on the measured values.
- the present invention deals with the problem of specifying an embodiment for a ventilation device of the type mentioned at the outset which enables particularly high-quality oil separation.
- the invention is based on the general idea of designing the centrifugal oil separator as a plate separator. It has been shown that a particularly high-quality oil separation can be achieved with the aid of a plate separator, so that the clean air emerging from the plate separator contains no or only very small amounts of oil or oil mist.
- the plate separator can preferably have a stator designed as a housing, in which a rotor is accommodated, which has a plurality of plates, which are arranged parallel to one another along the rotor axis and coaxial to the rotor axis. A gap is then formed in each case between two adjacent plates, which connects an annular space formed in the interior of the rotor with a space which surrounds the rotor in the interior of the housing.
- the desired cleaning effect can be achieved for a given volume flow and a given pressure drop. It is clear that the cleaning effect also depends on the speed of the rotor.
- the plates can form a plate block in which adjacent plates are fastened to one another, this plate block being connected in a rotationally fixed manner via its axial ends to a central rotor shaft of the rotor.
- the plate block forms a one-piece assembly, which is attached to the rotor shaft as such. Accordingly, at least the plates which are arranged between the axially outer plates are not directly connected to the rotor shaft. The plate block is then connected to the rotor shaft via the two plates located axially on the outside. This design simplifies the manufacture of the plate separator, since all the plates are fixed to the rotor by fastening the plate block to the rotor shaft.
- At least two adjacent plates can form a stack of plates which is made in one piece.
- a stack of plates can be produced, for example, by an injection molding process.
- the one-piece production of this stack of plates means that the associated plates are already firmly connected to one another, which means that additional fastening steps can be omitted.
- a plate block can be formed by at least one stack of plates. Since the plates do not have to be attached to one another in a stack of plates, the production of the plate block is simplified. Another important advantage of this embodiment results when a plurality of stacks of plates form the respective plate block, since the number of plates in the plate block can then be varied particularly easily. For example, a stack of plates always includes five plates.
- a plate block should have 15 plates in a first variant and 20 plates in a second variant. The number of plates depends, for example, on the volume flow to be cleaned. To produce the first variant, three stacks of plates are thus connected to one another. To form the second variant Accordingly, four stacks of plates are connected to each other. The additional effort for the formation of two different variants is minimal.
- spacing elements in the direction of the rotor axis between adjacent plates, which produce the respective gap.
- plates and spacer elements can thus be stacked on top of one another and connected to one another in one operation, for example by a welding process.
- FIG. 1 shows a longitudinal section through a plate separator of a ventilation device according to the invention.
- a ventilation device (not shown) has a plate separator 1, which has a stator 2 and a rotor 3.
- the stator 2 can for example be attached to a crankcase of an internal combustion engine.
- the rotor 3 is rotatably arranged in the stator 2, the stator 2 in the special embodiment shown here having corresponding radial bearings 4 and 5 with which a rotor shaft 6 of the rotor 3 is rotatably mounted on the stator 2.
- the stator 2 forms a housing 7 in which the rotor 3 is arranged. In the interior of the housing 7, a space 8 is also formed, which surrounds the rotor 3.
- the rotor 3 has a plurality of disks 9 which are arranged parallel to one another and coaxially to the rotor axis 19 along a rotor axis 19.
- a gap 10 is formed between two adjacent plates 9. Each of these gaps 10 connects the space 8 lying radially outside with respect to the plates 9 with an annular space 11 lying radially inside with respect to the plates 9, which is formed inside the rotor 3 and extends coaxially to the rotor shaft 6.
- This annular space 11 is connected to a first connection 12, while the space 8 is connected to a second connection 13 and to a third connection 14.
- the annular space 11 opens directly on the low-pressure side of a compressor 15, which is designed here as a radial compressor.
- a compressor wheel 16 of the compressor 15 is fixed in a rotationally fixed manner directly on the rotor shaft 6 of the plate separator 1. From the radially inner low-pressure side of the compressor wheel 16, the air provided there by the annular space 11 is conveyed radially outward within the compressor wheel 16, where it reaches a pressure chamber 17 of the compressor 15. This pressure chamber 17 is now connected to the first connection 12.
- the compressor 15 serves on the one hand to substantially compensate for the pressure loss which inevitably occurs when the plate separator 1 flows through.
- the compressor 15 can also be dimensioned such that it generates a pressure increase between the second connection 13 and the first connection 12, that is to say above the separator-compressor unit.
- the first connection 12 serves as an air outlet for the clean air cleaned from the oil
- the second connection 13 serves as a mixture inlet for the unpurified oil-air mixture.
- the third connection 14 forms an oil outlet through which the separated or separated oil can be removed from the space 8. It is clear that in another embodiment, which is not equipped with the compressor 15, for example, the direction of flow of the plate separator 1 can also be reversed, so that the first connection 12 serves as a mixture inlet and the second connection 13 serves as an air outlet.
- this second connection 13 is aligned axially parallel to the rotor axis 19, in another embodiment this second connection 13 can also be arranged inclined or transverse to the rotor axis 19, in particular radially to the rotor axis 19 or tangential to the housing 7.
- Spacer elements 18 are arranged between adjacent plates 9, only a few of which are shown symbolically for the sake of clarity in FIG. 1. These spacer elements 18 are, for example, punctiform or spherical or in the form of webs. The spacer elements 18 keep the adjacent plates 9 at a distance in the direction of the rotor axis 19, as a result of which the gaps 10 can be defined. In a preferred embodiment, these spacer elements 18 are made in one piece with the plates 9. For example, each plate shows 9 on a top of the space 8 facing a plurality of such spacer elements 18, which are supported in the assembled state on the underside of the adjacent plate 9 facing the annular space 11.
- the plates 9 are designed with the shape of a truncated cone-shaped sleeve, so that the surface line of the plates 9 runs inclined with respect to the rotor axis 19.
- the surface lines of the plates 9 form an angle of approximately 45 ° with the rotor axis 19. It is clear that other angles up to 90 ° are also possible.
- the horizontal lines shown in the annular space 11 show the radially inner inner edges of the plates 9 and the radially inner mouths of the gaps 10.
- the stacked plates 9 are axially fixed between two holding elements 21 and 22, the contour of which cooperates with the plates 9 are shaped to be complementary to the respective axially outer plates 9. In this way, a gap 10 is also formed between the holding elements 21, 22 and the plate 9 supported therein. Correspondingly, 10 spacer elements 18 can also be arranged in these axially outer columns.
- the holding elements 21 and 22 are fixed in a rotationally fixed manner on the rotor shaft 6.
- the adjacent plates 9 are each fastened to one another, as a result of which all plates 9 are combined to form a uniform plate block 20.
- the connection between the plates 9 can for example be made via the spacer elements 18 which, for. B. are welded to the adjacent plate 9. It is also possible for the plates 9 to be fastened to one another by means of special connecting webs or other connecting elements, but these are not shown here.
- the unitary plate block 20 formed in this way can then be mounted on the rotor shaft 6 in a particularly simple manner, the plate block 20 also being fixed via the holding elements 21, 22.
- each plate 9 is separately loaded on the rotor shaft 6. is fixed, for example, each plate 9 is positively attached to the rotor shaft 6.
- a preferred embodiment 9 may be produced in one piece or integral multiple plates, which can be realized in particular by means of a plastic injection molding process'.
- the plates 9 which are jointly produced in one body are referred to below as "stack of plates".
- stamp of plates it is possible to produce all the plates 9 by means of an integral injection-molded part, so that the plate block 20 forms an integral stack of plates.
- the Plate block 20 is constructed from a plurality of plate stacks, such a plate stack is identified by a curly bracket and designated by 23.
- This plate stack 23 comprises, for example, three plates 9 which are integrally formed in one piece.
- the manufacture of the plate separator 1 is simplified if different variants are to be made available for the plate separator 1.
- the procedure for producing such a plate separator 1 is preferably as follows:
- the particular application of the plate separator 1 or the venting device equipped with it specifies a volume flow which is to be cleaned of oil. Depending on this volume flow, the number of plates 9 with which the plate separator 1 must be equipped is determined in order to to be able to achieve the desired degree of purity.
- the plate block 20 can then be assembled or assembled.
- the plate stacks 23 are prefabricated, of which, for example, variants with a different number of plates can also be present.
- the individual plate '9 or the individual stack of plates 23 are then connected to each other depending on the embodiment to be an easy manipulable unit, namely the block of plates 20, form.
- the plates 9 or the plate block 20 are fixed between the holding elements 21 and 22 on the rotor shaft 6, additional fastening measures for connecting the plate block 20 to the holding elements 21, 22 being able to be provided.
- the plate separator 1 is driven via its rotor shaft 6, it being possible in principle for any drive for the rotor shaft 6 to be suitable.
- the rotor shaft 6 can be coupled to the crankshaft of the internal combustion engine, the crankcase of which is to be vented. It is also possible to couple the rotor shaft 6 with an oil centrifuge or with an electric motor.
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Description
Entlüftungsvorrichtung für ein Kurbelgehäuse
Die Erfindung betrifft eine Entlüftungsvorrichtung für ein Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren gemäß Anspruch 15 sowie eine Verwendung gemäß Anspruch 17.
Eine derartige Entlüftungsvorrichtung ist beispielsweise aus der DE 198 03 872 AI bekannt und weist einen Zentrifugal- Ölabscheider auf, der einen Gemischeinlass für ein Öl-Luft- Gemisch und einen Luftauslass für Reinluft sowie einen Ölauslass für Öl aufweist.
Der bei der bekannten Entlüftungsvorrichtung verwendete Zen- trifugal-Ölabscheider besitzt ein rotierend angetriebenes Gehäuse, das einen Ausströmtrichter aufweist, der koaxial zur Rotationsachse des Gehäuses orientiert ist und der den Luftauslass koaxial zur Drehachse bildet. Radial zwischen diesem Ausströmtrichter und einer außen liegenden Gehäusewand ist der Gemischeinlass im Wesentlichen ringförmig ausgebildet. In diesen Gemischeinlass ragen Schikanen ein und erzwingen dadurch eine mehrfache Umlenkung der Strömung des
Öl-Luft-Gemisches. Durch diese Umlenkungen kann sich das Öl an den Schikanen abscheiden. Durch die Zentrifugalkräfte wird das Öl zu den Außenwänden des rotierenden Gehäuses transportiert. In diesen Außenwänden sind an geeigneten Stellen mehrere Ölauslassbohrungen vorgesehen, durch die das abgeschiedene Öl aus dem Gehäuse austreten kann. Die vom Öl gereinigte Reinlüft tritt durch den Luftauslass aus dem Inneren des Gehäuses aus.
Üblicherweise wird die aus dem Zetrifugal-Ölabscheider austretende Reinluft dem Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine zugeleitet.' Dementsprechend besteht der Wunsch, dass die Reinluft möglichst wenig Ölrückstände enthält. Einerseits kann dadurch der Ölverbrauch der Brennkraftmaschine gesenkt werden, andererseits lässt sich dadurch das Emissionsverhalten der Brennkraftmaschine verbessern. Für moderne Kraft- stoff-Einspritzanlagen, die mit hochsensiblen Sensoren und Ventilen arbeiten, ist ein besonders hoher Reinheitsgrad für die Reinluft erwünscht, um Beschädigungen der empfindlichen Bauteile sowie Meßwertbeeinflussungen zu vermeiden.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Entlüftungsvorrichtung der eingangs genannten Art eine Ausführungsform anzugeben, die eine besonders hochwertige Ölabscheidung ermöglicht.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch eine Entlüftungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, den Zen- trifugal-Ölabscheider als Tellerseparator auszubilden. Es hat sich gezeigt, dass mit Hilfe eines Tellerseparators eine besonders hochwertige Ölabscheidung erzielt werden kann, so dass die aus dem Tellerseparator austretende Reinluft keine oder nur noch sehr geringe Öl- oder Ölnebel-Anteile enthält.
Vorzugsweise kann der Tellerseparator einen als Gehäuse ausgebildeten Stator aufweisen, in dem ein Rotor untergebracht ist, der mehrere Teller aufweist, die entlang der Rotorachse parallel zueinander und koaxial zur Rotorachse angeordnet sind. Jeweils zwischen zwei benachbarten Tellern ist dann ein Spalt ausgebildet, der einen im Inneren des Rotors ausgebildeten Ringraum mit einem Raum verbindet, der im Inneren des Gehäuses den Rotor umgibt. Durch die Auswahl der Telleranzahl, der Spaltlänge und der Spaltbreite kann für einen vorgegebenen Volumenstrom und einen vorgegebenen Druckverlust die gewünschte Reinigungswirkung erzielt werden. Es ist klar, dass die Reinigungswirkung außerdem von der Drehzahl des Rotors abhängt.
Bei einer Weiterbildung können die Teller einen Tellerblock bilden, bei dem benachbarte Teller aneinander befestigt sind, wobei dieser Tellerblock über seine axialen Enden mit einer zentralen Rotorwelle des Rotors drehfest verbunden ist. Bei dieser Ausführungsform bildet der Tellerblock eine einteilige Baugruppe, die als solche an der Rotorwelle befestigt wird. Dementsprechend sind zumindest die Teller, die zwischen den axial äußeren Tellern angeordnet sind, nicht
direkt mit der Rotorwelle verbunden. Die Anbindung des Tellerblocks an die Rotorwelle erfolgt dann über die beiden axial außen liegenden Teller. Durch diese Bauweise lässt sich die Herstellung des Tellerseparators vereinfachen, da mit der Befestigung des Tellerblocks an der Rotorwelle sämtliche Teller rotorfest montiert sind.
Bei einer Weiterbildung können wenigstens zwei benachbarte Teller einen Tellerstapel bilden, der einteilig hergestellt ist. Ein derartiger Tellerstapel kann beispielsweise durch ein Spritzgussverfahren hergestellt werden. Durch die einteilige Herstellung dieser Tellerstapel sind die zugehörigen Teller bereits miteinander fest verbunden, wodurch zusätzliche Befestigungsschritte entfallen können.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann ein Tellerblock durch mindestens einen Tellerstapel gebildet sein. Da die Teller bei einem Tellerstapel nicht aneinander befestigt werden müssen, vereinfacht sich die Herstellung des Tellerblocks. Ein weiterer wichtiger Vorteil dieser Ausführungsform ergibt sich dann, wenn mehrere Tellerstapel den jeweiligen Tellerblock bilden, da dann besonders einfach die Tellerzahl im Tellerblock variiert werden kann. Beispielsweise umfasst ein Tellerstapel stets fünf Teller. Ein Tellerblock soll bei einer ersten Variante 15 Teller und bei einer zweiten Variante 20 Teller besitzen. Die Tellerzahl hängt beispielsweise vom zu reinigenden Volumenstrom ab. Zur Herstellung der ersten Variante werden somit drei Tellerstapel miteinander verbunden. Zur Ausbildung der zweiten Vari-
ante werden dementsprechend vier Tellerstapel miteinander verbunden. Der Mehraufwand zur Ausbildung von zwei verschiedenen Varianten ist dabei minimal.
Um die Herstellung des Tellerseparators weiter zu vereinfachen, wird vorgeschlagen, in Richtung der Rotorachse zwischen benachbarten Tellern Distanzelemente anzuordnen, die den jeweiligen Spalt erzeugen. Zum Aufbau des Tellerblocks können somit Teller und Distanzelemente aufeinander gestapelt werden und in einem Arbeitsgang miteinander verbunden werden, beispielsweise durch ein Schweißverfahren.
Eine weitere Vereinfachung ergibt sich dann, wenn die Distanzelemente einteilig mit den jeweiligen Tellern hergestellt sind.
Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird außerdem durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst. Durch diese Vorgehensweise ist der Wirkungsgrad des jeweiligen Tellerseparators durch die Telleranzahl an den vom Öl zu reinigenden Volumenstrom adaptiert.
Außerdem wird das der Erfindung zugrunde liegende Problem durch eine Verwendung gemäß Anspruch 17 gelöst.
Weitere wichtige Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Die einzige' Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Tellerseparator einer erfindungsgemäßen Entlüftungsvorrichtung.
Entsprechend Fig. 1 weist eine im Übrigen nicht dargestellte Entlüftungsvorrichtung einen Tellerseparator 1 auf, der einen Stator 2 und einen Rotor 3 besitzt. Der Stator 2 kann beispielsweise an einem Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine befestigt sein. Im Unterschied dazu ist der Rotor 3 im Stator 2 drehbar angeordnet, wobei der Stator 2 bei der hier dargestellten speziellen Ausführungsform entsprechende Radiallager 4 und 5 besitzt, mit denen eine Rotorwelle 6 des Rotors 3 am Stator 2 drehbar gelagert ist.
Der Stator 2 bildet ein Gehäuse 7, in dem der Rotor 3 angeordnet ist. Im Inneren des Gehäuses 7 ist außerdem ein Raum 8 ausgebildet, der den Rotor 3 umgibt.
Der Rotor 3 weist mehrere Teller 9 auf, die entlang einer Rotorachse 19 parallel zueinander und koaxial zur Rotorachse 19 angeordnet sind. Dabei ist jeweils zwischen zwei benachbarten Tellern 9 ein Spalt 10 ausgebildet. Jeder dieser Spalte 10 verbindet den bezüglich der Teller 9 radial außen liegenden Raum 8 mit einem bezüglich der Teller 9 radial innen liegenden Ringraum 11, der im Inneren des Rotors 3 ausgebildet ist und sich koaxial zur Rotorwelle 6 erstreckt. Dieser Ringraum 11 ist mit einem ersten Anschluss 12 verbunden, während der Raum 8 mit einem zweiten Anschluss 13 und mit einem dritten Anschluss 14 verbunden ist.
Bei der hier dargestellten speziellen Ausführungsform mündet der Ringraum 11 direkt an der Niederdruckseite eines Verdichters 15, der hier als Radialverdichter ausgebildet ist. Ein Verdichterrad 16 des Verdichters 15 ist direkt an der Rotorwelle 6 des Tellerseparators 1 drehfest fixiert. Von der radial innen liegenden Niederdruckseite des Verdichterrads 16 wird die dort vom Ringraum 11 bereitgestellte Luft innerhalb des Verdichterrads 16 radial nach außen befördert, wo sie in einen Druckraum 17 des Verdichters 15 gelangt. Dieser Druckraum 17 ist nun mit dem ersten Anschluss 12 verbunden. Der Verdichter 15 dient einerseits dazu, den Druckverlust, der bei der Durchströmung des Tellerseparators 1 zwangsläufig auftritt, im Wesentlichen auszugleichen. Andererseits kann der Verdichter 15 auch so dimensioniert werden, dass er einen Druckanstieg zwischen dem zweiten Anschluss 13 und dem ersten Anschluss 12, also über der Separator-Verdichter-Einheit, erzeugt.
Bei der hier dargestellten Ausführungsform dient der erste Anschluss 12 als Luftaustritt für die vom Öl gereinigte Reinluft, während der zweite Anschluss 13 als Gemischeinlass für das ungereinigte Öl-Luft-Gemisch dient. Der dritte Anschluss 14 bildet einen Ölauslass, durch den das abgeschiedene bzw. separierte Öl aus dem Raum 8 abgeführt werden kann. Es ist klar, dass bei einer anderen Ausführungsform, die beispielsweise nicht mit dem Verdichter 15 ausgestattet ist, die Strömungsrichtung des Tellerseparators 1 auch umgekehrt sein kann, so dass der erste Anschluss 12 als Gemischeinlass - und der zweite Anschluss 13 als Luftauslass dient. Während in der hier dargestellten Ausführungsform der zweite Anschluss 13 achsparallel zur Rotorachse 19 ausgerichtet ist, kann dieser zweite Anschluss 13 bei einer anderen Ausführungsform auch geneigt oder quer zur Rotorachse 19, insbesondere radial zur Rotorachse 19 oder tangential zum Gehäuse 7 angeordnet sein.
Zwischen benachbarten Tellern 9 sind Distanzelemente 18 angeordnet, von denen zur Wahrung der Übersichtlichkeit in Fig. 1 jedoch nur einige symbolisch eingezeichnet sind. Diese Distanzelemente 18 sind beispielsweise punkt- oder kugelförmig oder in Form von Stegen ausgebildet. Durch die Distanzelemente 18 werden die benachbarten Teller 9 in Richtung der Rotorachse 19 auf Abstand gehalten, wodurch die Spalte 10 definiert werden können. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind diese Distanzelemente 18 einteilig mit den Tellern 9 hergestellt. Beispielsweise weist jeder Teller
9 auf einer dem Raum 8 zugewandten Oberseite mehrere derartige Distanzelemente 18 auf, die sich im zusammengebauten Zustand an der dem Ringraum 11 zugewandten Unterseite des benachbarten Tellers 9 abstützen.
Bei der hier gezeigten Ausführungsform sind die Teller 9 mit der Gestalt einer kegelstumpfförmigen Hülse ausgebildet, so dass die Mantellinie der Teller 9 geneigt gegenüber der Rotorachse 19 verläuft. Im speziellen Beispiel schließen die Mantellinien der Teller 9 mit der Rotorachse 19 einen Winkel von etwa 45° ein. Es ist klar, dass auch andere Winkel bis 90° möglich' sind.
Die im Ringraum 11 dargestellten horizontalen Linien zeigen die radial innen liegenden Innenkanten der Teller 9 sowie die radial innen liegenden Mündungen der Spalte 10.
Die aufeinander gestapelten Teller 9 sind axial zwischen zwei Halteelemente 21 und 22 fixiert, deren mit den Tellern 9 zusammenwirkende Kontur komplementär zu den jeweils axial außen liegenden Tellern 9 geformt sind. Auf diese Weise ist auch zwischen den Halteelementen 21, 22 und dem sich darin abstützenden Teller 9 jeweils ein Spalt 10 ausgebildet. In entsprechender Weise können auch in diesen, axial außen liegenden Spalten 10 Distanzelemente 18 angeordnet sein. Die Halteelemente 21 und 22 sind drehfest an der Rotorwelle 6 fixiert. Durch die Formgebung der Halteelemente 21 und 22 sowie durch die Form der Teller 9 können sämtliche Teller 9 durch eine entsprechende axiale Verspannung zwischen den
Halteelementen 21, 22 drehfest an der Rotorwelle 6 fixiert werden, ohne dass weitere Befestigungsmaßnahmen zwischen den Tellern 9 und der Rotorwelle 6 erforderlich sind.
Die benachbarten Teller 9 sind jeweils aneinander befestigt, wodurch sämtliche Teller 9 zu einem einheitlichen Tellerblock 20 zusammengefasst sind. Die Verbindung zwischen den Tellern 9 kann beispielsweise über die Distanzelemente 18 erfolgen, die z. B. an den jeweils angrenzenden Teller 9 angeschweißt sind. Ebenso ist es möglich, dass die Teller 9 durch spezielle Verbindungsstege oder andere Verbindungselemente aneinander befestigt sind, die hier jedoch nicht dargestellt sind.
Der so gebildete einheitliche Tellerblock 20 kann dann besonders einfach an der Rotorwelle 6 montiert werden, wobei die Fixierung dieses Tellerblocks 20 ebenfalls über die Halteelemente 21, 22 erfolgt.
Von besonderer Bedeutung ist hierbei, dass keiner der Teller 9 direkt an der Rotorwelle 6 befestigt ist, sondern dass die Fixierung der Teller 9 über die Halteelemente 21, 22 erfolgt. Dabei können die axial außen liegenden Teller 9 am jeweiligen Halteelement 21 bzw. 22, z. B. durch Verschweißen oder Verkleben, befestigt sein. Ebenso ist eine Ausführungsform möglich, bei der eine axiale Verspannung ausreicht, die Teller 9 bzw. den Tellerblock 20 drehfest an der Rotorwelle 6 zu sichern. Des weiteren ist auch eine Ausgestaltung möglich, bei der jeder Teller 9 separat an der Rotorwelle 6 be-
festigt ist, z.B. ist jeder Teller 9 formschlüssig auf die Rotorwelle 6 aufgesteckt.
Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform können mehrere Teller 9 einteilig oder einstückig hergestellt sein, was insbesondere mit Hilfe eines Kunststoff-Spritzgussverfahrens realisierbar ist'. Die gemeinsam in einem Körper hergestellten Teller 9 werden im Folgenden als „Tellerstapel" bezeichnet. Beispielsweise ist es möglich, sämtliche Teller 9 durch ein einstückiges Spritzgussteil herzustellen, so dass der Tellerblock 20 einen einstückig hergestellten Tellerstapel bildet. Bevorzugt werden jedoch Ausführungsformen, bei denen der Tellerblock 20 aus mehreren Tellerstapeln aufgebaut ist. In Fig. 1 ist ein solcher Tellerstapel mit einer geschweiften Klammer gekennzeichnet und mit 23 bezeichnet. Dieser Tellerstapel 23 umfasst beispielsweise drei Teller 9, die integral in einem Stück ausgebildet sind.
Bei der Verwendung derartiger Tellerstapel 23 vereinfacht sich die Herstellung des Tellerseparators 1, wenn für den Tellerseparator 1 verschiedene Varianten zur Verfügung gestellt werden sollen. Vorzugsweise wird zur Herstellung eines solchen Tellerseparators 1 wie folgt vorgegangen:
Der jeweilige Anwendungsfall des Tellerseparators 1 bzw. der damit ausgestatteten Entlüftungsvorrichtung gibt einen Volumenstrom vor, der von Öl zu reinigen ist. In Abhängigkeit dieses Volumenstroms wird die Anzahl der Teller 9 bestimmt, mit denen der Tellerseparator 1 ausgestattet sein muss, um
den gewünschten Reinheitsgrad erzielen zu können. Danach kann der Tellerblock 20 aufgebaut bzw. zusammengebaut werden. Um diesen Aufbau des Tellerblocks 20 zu vereinfachen, sind die Tellerstapel 23 vorgefertigt, von denen beispielsweise auch Varianten mit unterschiedlicher Tellerzahl vorhanden sein können. Je nach Ausführungsform werden dann die einzelnen Teller' 9 bzw. die einzelnen Tellerstapel 23 miteinander verbunden, um eine einfach manipulierbare Einheit, nämlich den Tellerblock 20, auszubilden. Schließlich werden die Teller 9 bzw. der Tellerblock 20 zwischen den Halteelementen 21 und 22 an der Rotorwelle 6 fixiert, wobei zusätzliche Befestigungsmaßnahmen zur Anbindung des Tellerblocks 20 an den Halteelementen 21, 22 vorgesehen sein können.
Der Tellerseparator 1 wird über seine Rotorwelle 6 angetrieben, wobei grundsätzlich jeder beliebige Antrieb für die Rotorwelle 6 geeignet sein kann. Beispielsweise kann die Rotorwelle 6 mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine, deren Kurbelgehäuse entlüftet werden soll, gekoppelt sein. Ebenso ist es möglich, die Rotorwelle 6 mit einer Ölzentrifuge oder mit einem Elektromotor zu koppeln.
Claims
1. Entlüftungsvόrrichtung für ein Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine mit einem Zentrifugal-Ölabscheider (1) , der einen Gemischeinlass (13) für ein Luft-Öl-Gemisch und einen Luftauslass (12) für Reinluft sowie einen Ölauslass (14) für Öl aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentrifugal-Ölabscheider als Tellerseparator (1) ausgebildet ist.
2. Entlüftungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Tellerseparator (1) einen als Gehäuse (7) ausgebildeten Stator (2) aufweist, in dem ein Rotor (3) untergebracht ist, der mehrere Teller (9) aufweist, die entlang der Rotorachse (19) parallel zueinander und koaxial zur Rotorachse (19) angeordnet sind, wobei jeweils zwischen zwei benachbarten Tellern (9) ein Spalt (10) ausgebildet ist, der einen im Inneren des Rotors (3) ausgebildeten Ringraum (11) mit einem Raum (8) verbindet, der im Inneren des Gehäuses (7) den Rotor (3) umgibt.
3. Entlüftungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennz ichnet, dass die Teller (9) einen Tellerblock (20) bilden, bei dem benachbarte Teller (9) aneinander befestigt sind, wobei der Tellerblock (20) über seine axialen Enden mit einer zentralen Rotorwelle (6) des Rotors (3) drehfest verbunden ist.
4. Entlüftungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei benachbarte Teller (9) einen Tellerstapel (23) bilden, der einteilig hergestellt ist.
5. Entlüftungsvorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Tellerblock (20) durch mindestens einen Tellerstapel (23) gebildet ist.
6. Entlüftungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Teller (9) im wesentlichen die Gestalt einer kegelstumpfförmigen Hülse aufweist.
7. Entlüftungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mantellinie der Teller (9) mit der Rotorachse (19) einen Winkel von etwa 45° einschließt.
8. Entlüftungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in Richtung der Rotorachse (19) zwischen benachbarten Tellern (9) Distanzelemente (18) angeordnet sind, die den jeweiligen Spalt (10) erzeugen.
9. Entlüftungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Distanzelemente (18) einteilig mit den Tellern (9) hergestellt sind.
10. Entlüftungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungsvorrichtung einen Verdichter (15) aufweist, der dem Tellerseparator (1) vorgeschaltet oder nachgeschaltet ist, wobei der Verdichter (15) im wesentlichen so dimensioniert ist, dass er einen Druckverlust, der sich bei der Durchströmung des Tellerseparators (1) einstellt, zumindest ausgleicht.
11. Entlüftungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter (15) als Radialverdichter ausgebildet ist, der dem Tellerseparator (1) auf der Reinluftseite nachgeschaltet ist.
12. Entlüftungsvorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verdichterrad (16) des Verdichters (15) am Rotor (3) des Tellerseparators (1) befestigt ist.
13. Entlüftungsvorrichtung zumindest nach den Ansprüchen 2 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Austrittsöffnung des Ringraums (11) direkt in der Niederdruckseite des Verdichterrads (16) mündet.
14. Entlüftungsvόrrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringraum (11) des Rotors (3) mit einem ersten Anschluss (12) und der Raum (8) des Gehäuses (7) mit einem zweiten Anschluss (13) sowie einem dritten Anschluss (14) verbunden ist, wobei der ersten Anschluss (12) entweder den Gemischeinlass oder den Luftauslass bildet, wobei der zweite Anschluss (13) dementsprechend entweder den Luftauslass oder den Gemischeinlass bildet, wobei der dritte Anschluss (14) den Ölauslass bildet.
15. Verfahren zur Herstellung eines Tellerseparators (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 14, wobei in Abhängigkeit des vom Öl zu reinigenden Volumenstroms die Anzahl der Teller (9) bestimmt wird, wobei mit dieser Tellerzahl ein Tellerblock (20) gebildet wird, wobei dieser Tellerblock (20) dann an der Rotorwelle (6) befestigt wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Tellerblock (20) aus mehreren vorgefertigten Tellerstapeln (23) aufgebaut wird, die so kombiniert werden, dass der Tellerblock (20) die gewünschte Tellerzahl besitzt, wobei die Tellerstapel (23) unterschiedliche Telleranzahlen aufweisen können.
17. Verwendung eines Tellerseparators als Zentrifugal- Ölabscheider in einer Entlüftungsvorrichtung für ein Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine.
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