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DE102005057376A1 - Air segregation device for air or oil mixture of internal combustion engine, has centrifugal separator with ring-shaped rotor body made from permeable material - Google Patents

Air segregation device for air or oil mixture of internal combustion engine, has centrifugal separator with ring-shaped rotor body made from permeable material Download PDF

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DE102005057376A1
DE102005057376A1 DE200510057376 DE102005057376A DE102005057376A1 DE 102005057376 A1 DE102005057376 A1 DE 102005057376A1 DE 200510057376 DE200510057376 DE 200510057376 DE 102005057376 A DE102005057376 A DE 102005057376A DE 102005057376 A1 DE102005057376 A1 DE 102005057376A1
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air
rotor body
separation device
oil
air separation
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DE200510057376
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German (de)
Inventor
Peter Scholl
Thorsten Wieg
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Dr Ing HCF Porsche AG
Original Assignee
Dr Ing HCF Porsche AG
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Publication date
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D45/00—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces
    • B01D45/12—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces
    • B01D45/14—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces generated by rotating vanes, discs, drums or brushes
    • 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
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Abstract

Diese Luftabscheidungsvorrichtung ist im Zusammenhang mit einem Luft-/Ölgemisch wirksam, das bei der Schmierölversorgung von Bauteilen bspw. einer Brennkraftmaschine entsteht, welche Luftabscheidungsvorrichtung mittels eines Zentrifugalabscheiders Luft und Öl voneinander trennt. DOLLAR A Um diese Luftabscheidungsvorrichtung zu optimieren, umfasst der Zentrifugalabscheider einen ringförmigen Rotorkörper aus einem durchlässigen Werkstoff, wobei das besagte Luft-/Ölgemisch einem vom Rotorkörper begrenzten, ein Zentrum des Rotorkörpers umgebenden ersten inneren Raum zugeführt wird, von wo aus das Öl durch Rotation des Rotorkörpers von einer inneren Oberfläche über eine äußere Oberfläche des Rotationskörpers in einen zweiten äußeren Raum gelangt und die Luft über eine mit dem ersten Raum verbundene Luftrückführungsleitung entweicht.This air separation device is effective in connection with an air / oil mixture that arises during the supply of lubricating oil to components, for example an internal combustion engine, which air separation device separates air and oil from one another by means of a centrifugal separator. DOLLAR A In order to optimize this air separation device, the centrifugal separator comprises an annular rotor body made of a permeable material, said air / oil mixture being supplied to a first inner space bounded by the rotor body and surrounding a center of the rotor body, from where the oil is fed by rotation of the Rotor body reaches a second outer space from an inner surface via an outer surface of the rotating body and the air escapes via an air return line connected to the first space.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Luftabscheidungsvorrichtung für ein Luft-/Ölgemisch, das bei der Schmierölversorgung von Bauteilen bspw. einer Brennkraftmaschine entsteht nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to an air separation device for an air / oil mixture, that at the lubricating oil supply of components eg. An internal combustion engine is created according to the preamble of claim 1

Um die Funktionsfähigkeit von mit Schmieröl versorgten Bauteilen bei Brennkraftmaschinen zu gewährleisten, ist der Luftgehalt im Schmieröl innerhalb definierter Grenze zu halten. In diesem Zusammenhang hat sich herausgestellt, dass ein relativ großer Anteil des Luftgehalts im Schmieröl bei Brennkraftmaschinen mit Trockensumpfschmierung und/oder Ölrückförderpumpen durch den Absaugvorgang in das Schmieröl eingebracht wird. Die Ölrückförderpumpen sind auf eine größtmögliche Schmierölmenge ausgelegt und fördern in einer Reihe von Betriebsbedingungen der jeweiligen Brennkraftmaschine ein Luft-/Ölgemisch in den Schmieröltank bzw. Ölsumpf.Around the functionality of lubricated oil To ensure components in internal combustion engines, the air content in the lubricating oil within a defined limit. In this context has It turned out that a relatively large proportion of the air content in the lubricating oil in internal combustion engines with dry sump lubrication and / or oil return pumps is introduced by the suction in the lubricating oil. The oil return pumps are designed for the largest possible amount of lubricating oil and promote in a number of operating conditions of the respective internal combustion engine an air / oil mixture in the oil tank or oil sump.

In der DE 34 05 366 C2 wird ein Schmiermittelversorgungssystem für ein Gasturbinentriebwerk behandelt. Dabei ist zur Aufrechterhaltung der Schmiermittelversorgung in kritischen Fluglagen in einem Tank rotierendes Schmiermittel über eine Druckpumpe einem Verbraucher des Triebwerks zuführbar und von dort in den Tank rückführbar. Zwischen Verbraucher und Tank sind Mittel zum Abscheiden von Luft unter der Wirkung von Zentrifugalkräften in Form eines aus einem Abscheider und einer Zentrifugalpumpe bestehenden Zentrifugalabscheiders vorgesehen. Darüber hinaus sind der Tank, die Zentrifugalpumpe und ein Luftabscheider hintereinander geschaltet.In the DE 34 05 366 C2 For example, a gas turbine engine lubricant supply system is discussed. It is to maintain the lubricant supply in critical flight positions in a tank rotating lubricant via a pressure pump to a consumer of the engine fed and traceable from there into the tank. Between the consumer and the tank means are provided for the separation of air under the action of centrifugal forces in the form of a centrifugal separator consisting of a separator and a centrifugal pump. In addition, the tank, the centrifugal pump and an air separator are connected in series.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Luftabscheidungsvorrichtung für ein Luft-/Ölgemisch zu schaffen, der im Aufbau einfach ist und sich durch gute Funktion auszeichnet.task The invention is an air separation device for an air / oil mixture to create, which is simple in construction and by good function distinguished.

Diese Erfindung wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere, die Erfindung ausgestaltende Merkmale sind in den Unteransprüchen enthalten.These Invention is solved by the features of claim 1. Further, the invention ausgestaltende features are included in the subclaims.

Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteil sind darin zu sehen, dass durch den aus durchlässigem Werkstoff bestehenden Rotorkörper der Luftabscheidungsvorrichtung eine funktionsgerechte Trennung der Luft aus dem bei der Schmierölversorgung für Brennkraftmaschinenbauteile sich ergebenden Luft-/Ölgemisch erfolgt. Dass der Rotorkörper aus porösem Werkstoff bzw. Sintermaterial besteht, unterstützt die Wirkung des Rotorkörpers, der ja das Öl vom ersten inneren Raum in den zweiten äußeren Raum fördert, wobei über den ersten inneren Raum die abgeschiedene Luft gezielt in eine Entlüftungsleitung abgeführt wird. Um den Rotorkörper günstig unterbringen zu können ist ein Gehäuse mit rotationssymmetrischer Gestalt vorgesehen, in welchem Gehäuse sich auch der erste innere Raum und der zweite äußere Raum auf einfache Weise integrieren lassen. Schließlich trägt die Verbindung der Luftabscheidungsvorrichtung mit einer Ölpumpe zu einer konstruktiven Lösung bei, die sich bei übersichtlicher Bauweise leicht verwirklichen lässt.The with the invention mainly achieved advantage can be seen in that by the permeable material existing rotor body of Luftabscheidungsvorrichtung a functionally appropriate separation of Air from the at the lubricating oil supply for internal combustion engine components resulting air / oil mixture he follows. That the rotor body made of porous Material or sintered material, supports the effect of the rotor body, the yes the oil from the first inner space into the second outer space promotes, passing over the first inner space the separated air targeted into a vent line dissipated becomes. To the rotor body Cheap to be able to accommodate is a housing with rotationally symmetrical shape provided in which housing itself also the first inner space and the second outer space in a simple way integrate. After all wears the Connection of the air separation device with an oil pump to a constructive solution at, which is clearer Easy to realize construction.

In der eine einzige Figur umfassenden Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, das nachstehend näher erläutert wird.In the single figure comprehensive drawing is an embodiment of the invention, which is explained in more detail below.

Eine Luftabscheidungsvorrichtung 1 ist im Zusammenhang mit der Schmierölversorgung von Bauteilen einer nicht gezeigten Brennkraftmaschine wirksam, denn diese Luftabscheidungsvorrichtung separiert bei der besagten Schmierölversorgung die Luft aus einem Luft-/Ölgemisch. Hierzu umfasst die Luftabscheidungsvorrichtung 1 einen Zentrifugalabscheider 2 der mit einem Rotorkörper 3 versehen ist, der eine ringförmige Bauweise besitzt und aus einem durchlässigen oder porösen Werkstoff Wp hergestellt ist. Das Luft-/Ölgemisch wird einem ersten inneren Raum 4 – Pfeilangabe L-/Ö – zugeführt, der ein Zentrum Z des Rotorkörpers 3 umgibt. Von diesem inneren Raum 4 gelangt das Luft-/Ölgemisch oder verschäumte Öl an eine innere Oberfläche 5 des Rotorkörpers 3, wobei durch die auf das Öl wirkende Fliehkraft besagtes Öl in den durchlässigen oder porösen Werkstoff des Rotorkörpers 3 hineingedrückt wird. Aufgrund der stark unterschiedlichenAn air separation device 1 is in connection with the lubricating oil supply of components of an internal combustion engine, not shown, because this air separation device separates in the said lubricating oil supply the air from an air / oil mixture. For this purpose, the air separation device comprises 1 a centrifugal separator 2 the one with a rotor body 3 is provided, which has an annular construction and is made of a permeable or porous material Wp. The air / oil mixture becomes a first inner space 4 - Arrow L- / Ö - supplied, which is a center Z of the rotor body 3 surrounds. From this inner space 4 the air / oil mixture or foamed oil reaches an inner surface 5 of the rotor body 3 in that, due to the centrifugal force acting on the oil, said oil penetrates into the permeable or porous material of the rotor body 3 is pressed into it. Because of the very different

Massen von Luft und Öl erfahren beide Stoffe unterschiedliche Fliehkräfte und das Öl gelangt über eine äußere Oberfläche 6 in einen zweiten äußeren Raum 7 – Pfeilangabe Ö –.Masses of air and oil both substances experience different centrifugal forces and the oil passes over an outer surface 6 in a second outer space 7 - arrow indication Ö -.

Bei diesem Vorgang entweicht die Luft über eine mit dem ersten inneren Raum 4 verbundene Luftrückführungsleitung 8 – Pfeilangabe L –, die an ein Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine angeschlossen sein kann. Gleichzeitig dringt das Öl in den zweiten äußeren Raum 7 ein und wird unter Vermittlung einer Ölrückführungsleitung 9 einem Öltank zugeführt.In this process, the air escapes through one with the first inner space 4 connected air return line 8th - Arrow indication L -, which may be connected to a crankcase of the internal combustion engine. At the same time, the oil penetrates into the second outer space 7 and is mediated by an oil return line 9 fed to an oil tank.

Der aus bspw. Sintermaterial bestehende Rotorkörper 3 ist in einem Gehäuse 10 untergebracht und weist rotationssymmetrische Gestalt auf. Dabei ist das Gehäuse 10 des Luftabscheiders 1 mit einer Ölpumpe 11 verblockt, die Öl aus einem Gehäuse der Brennkraftmaschine ansaugt – nicht dargestellt – und über die Luftabscheidungsvorrichtung 1 dem Öltank zuführt. Eine Antriebswelle 12 der Ölpumpe 11 ist mit einer Rotorkörperwelle 13 des Rotorkörpers 3 gekoppelt, welche Antriebswelle 12 koaxial zur Rotorkörperwelle 13 ausgerichtet ist.The rotor body consisting of, for example, sintered material 3 is in a housing 10 housed and has rotationally symmetrical shape. Here is the case 10 of the air separator 1 with an oil pump 11 blocked, which sucks oil from a housing of the internal combustion engine - not shown - and the air separation device 1 feeds to the oil tank. A drive shaft 12 the oil pump 11 is with a rotor body shaft 13 of the rotor body 3 coupled, which drive shaft 12 coaxial with the rotor body shaft 13 is aligned.

Das Gehäuse 10 der Luftabscheidungsvorrichtung 1 ist unter Vermittlung einer Zwischenplatte 14 mit der Ölpumpe 11 verbunden. Schließlich bilden die Luftabscheidungsvorrichtung 1 und die Ölpumpe eine Baueinheit 15.The housing 10 the air separation before direction 1 is under mediation of an intermediate plate 14 with the oil pump 11 connected. Finally form the air separation device 1 and the oil pump a unit 15 ,

Claims (10)

Luftabscheidungsvorrichtung für ein Luft-/Ölgemisch, das bei der Schmierölversorgung von Bauteilen bspw. einer Brennkraftmaschine entsteht, welche Luftabscheidungsvorrichtung mittels eines Zentrifugalabscheiders Luft und Öl voneinander trennt, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentrifugalabscheider (1) einen ringförmigen Rotorkörper aus einem durchlässigen Werkstoff umfasst, wobei das Luft-/Ölgemisch einem vom Rotorkörper (3) begrenzten ein Zentrum (Z) des Rotorkörper (3) umgebenden ersten inneren Raum (4) zugeführt wird, von wo aus das Öl durch Rotation des Rotorkörpers (3) von einer inneren Oberfläche (5) über eine äußere Oberfläche (6) des Rotationskörpers (3) in einen zweiten äußeren Raum (7) gelangt und die Luft über eine mit dem ersten inneren Raum (4) verbundene Luftrückführungsleitung (8) entweicht.Air separation device for an air / oil mixture, which is formed in the lubricating oil supply of components, for example. An internal combustion engine, which air separation device by means of a centrifugal separator separates air and oil, characterized in that the centrifugal separator ( 1 ) comprises an annular rotor body of a permeable material, wherein the air / oil mixture one of the rotor body ( 3 ) limited a center (Z) of the rotor body ( 3 ) surrounding first inner space ( 4 ), from where the oil by rotation of the rotor body ( 3 ) from an inner surface ( 5 ) over an outer surface ( 6 ) of the rotating body ( 3 ) into a second outer space ( 7 ) and the air via one with the first inner space ( 4 ) associated air return line ( 8th ) escapes. Luftabscheidungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Öl über eine mit dem zweiten äußeren Raum (7) verbundene Ölrückführungsleitung (9) abgeführt wird.An air separation device according to claim 1, characterized in that oil flows over one with the second outer space ( 7 ) associated oil return line ( 9 ) is discharged. Luftabscheidungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorkörper (3) zumindest teilweise aus porösem Werkstoff besteht.Air separation device according to claim 1, characterized in that the rotor body ( 3 ) consists at least partially of porous material. Luftabscheidungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorkörper (3) aus Sinterwerkstoff besteht.Air separation device according to claim 3, characterized in that the rotor body ( 3 ) consists of sintered material. Luftabscheidungsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorkörper (3) in einem Gehäuse (10), vorzugsweise rotationssymmetrischer Gestalt untergebracht ist.Air separation device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the rotor body ( 3 ) in a housing ( 10 ), preferably rotationally symmetrical shape is housed. Luftabscheidungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (10) für den Rotorkörper (3) mit einer Ölpumpe (11) verbunden ist.Air separation device according to claim 4, characterized in that the housing ( 10 ) for the rotor body ( 3 ) with an oil pump ( 11 ) connected is. Luftabscheidungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Antriebswelle (12) der Ölpumpe (11) mit dem Rotorkörper (3) gekoppelt ist.Air separation device according to claim 6, characterized in that a drive shaft ( 12 ) of the oil pump ( 11 ) with the rotor body ( 3 ) is coupled. Luftabscheidungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (12) der Ölpumpe (11) und eine Rotorkörperwelle (13) koaxial zueinander angeordnet sind.Air separation device according to claim 7, characterized in that the drive shaft ( 12 ) of the oil pump ( 11 ) and a rotor body shaft ( 13 ) are arranged coaxially with each other. Luftabscheidungsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (10) der Luftabscheidungsvorrichtung (1) unter Vermittlung einer Zwischenplatte (14) mit der Ölpumpe (11) verbunden ist.Air separation device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the housing ( 10 ) of the air separation device ( 1 ) by means of an intermediate plate ( 14 ) with the oil pump ( 11 ) connected is. Luftabscheidungsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölpumpe (11) und die Luftabscheidungsvorrichtung (1) eine Baueinheit (15) bilden.Air separation device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the oil pump ( 11 ) and the air separation device ( 1 ) an assembly ( 15 ) form.
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