DE102008021729A1

DE102008021729A1 - Ölabscheidevorrichtung, insbesondere für die Druckluftentölung eines Verdichters

Info

Publication number: DE102008021729A1
Application number: DE102008021729A
Authority: DE
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2007-05-02
Filing date: 2008-04-30
Publication date: 2008-11-06

Abstract

Eine Ölabscheidevorrichtung weist ein hohlzylindrisches Filterelement auf, das radial von einem zu reinigenden Öl-Luft-Gemisch zu durchströmen ist und in dem ein Akustikventil aufgenommen ist, welches eine Ventilführungshülse und einen darin verschieblich geführten Akustikkolben umfasst. In dem von dem Filterelement eingeschlossenen Innenraum ist eine Prallfläche angeordnet, die im axialen Strömungsweg des herangeführten Öl-Luft-Gemisches liegt und mit dem Akustikventil verbunden ist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf eine Ölabscheidevorrichtung, insbesondere für die Druckluftentölung eines Verdichters, mit einem hohlzylindrischen Filterelement, das radial von dem zu reinigenden Öl-Luft-Gemisch zu durchströmen ist.
Stand der Technik
Aus der DE 196 42 219 A1 ist eine Ölabscheidevorrichtung bekannt, die in einem Gehäuse einen als Wendel mit mehreren Wendelgängen ausgebildeten Vorabscheider umfasst, dem das zu reinigende ÖL-Luft-Gemisch axial zuzuführen ist, wobei die Öltröpfchen an den Wendelgängen des Vorabscheiders abgeschieden werden. Das vorgereinigte Öl-Luft-Gemisch wird anschließend in einen radial umgreifenden Ringraum im Gehäuse geleitet, welcher von einem Vlies ummantelt ist, das radial von dem Gemisch zur endgültigen Reinigung durchströmt wird. Diese Ausführung ist konstruktiv verhältnismäßig aufwändig, da ein wendelförmiger Vorabscheider in das Gehäuse integriert werden muss, wobei ein zusätzlicher Strömungsweg in dem den Vorabscheider umgreifenden Ringraum vorgesehen sein muss, welcher von der aus Vlies bestehenden Filtermatte eingefasst ist.
Darüber hinaus sind Ölabscheidevorrichtungen bekannt, die zusätzlich zur Abscheidefunktion auch eine Schall dämpfende Wirkung haben. Hierfür sind üblicherweise speziell ausgebildete Schalldämpfungselemente am bzw. im Ölabscheider vorgesehen, die jedoch den konstruktiven Aufwand für den Ölabscheider weiter erhöhen.
Offenbarung der Erindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen konstruktiven Maßnahmen den Wirkungsgrad eines Ölabscheiders zu erhöhen, der mit einem Schalldämpfungselement versehen ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
Die erfindungsgemäße Ölabscheidevorrichtung, die insbesondere zur Reinigung der komprimierten Luft aus einem Verdichter bzw. Kompressor vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug vorgesehen ist, weist ein hohlzylindrisches Filterelement auf, das radial von dem zu reinigenden Öl-Luft-Gemisch zu durchströmen ist. In dem von dem Filterelement eingeschlossenen Innenraum ist ein Akustikventil aufgenommen, welches eine Ventilführungshülse und einen darin verschieblich geführten Akustikkolben umfasst. Des Weiteren ist eine Prallfläche vorgesehen, die im Innenraum des Filterelementes angeordnet ist und im axialen Strömungsweg des herangeführten Öl-Luft-Gemischs liegt.
In dieser Ausführung der Ölabscheidevorrichtung werden verschiedene Vorteile miteinander kombiniert. Zum einen wird der Abscheidegrad verbessert, da an der Prallfläche größere Ölpartikel vorabgeschieden werden, so dass das Öl-Luft-Gemisch im weiteren Verlauf bereits vorgereinigt ist und weniger Öltröpfchen bei der Hauptreinigung an dem Filterelement ausgeschieden werden müssen, so dass das Filterelement auch weniger mit Öl belastet wird und eine höhere Lebensdauer aufweist. Zum anderen wird über den in der Führungshülse verschieblich geführten Akustikkolben eine Schall reduzierende Wirkung erzielt, da der Akustikkolben im Strömungsweg des Öl-Luft-Gemisches liegt und Schallwellen an dem Akustikkolben zumindest teilweise reflektiert werden. Aufgrund der Verschieblichkeit des Kolbens kann dieser durch den Druck des herangeführten Gemisches in eine Öffnungsposition verstellt werden, so dass das Gemisch in den Innenraum der Ölabscheidevorrichtung eintreten kann, wobei zunächst an der Prallplatte bzw. -fläche eine Vorabscheidung stattfindet. Die Prallfläche ist zudem konstruktiv in sehr einfacher Weise herzustellen und kann im Innenraum der Ölabscheidevorrichtung platzsparend positioniert werden.
Mit einfachen konstruktiven Maßnahmen kann zudem der Wirkungsgrad der Vorabscheidung an der Prallfläche verbessert werden, beispielsweise dadurch, dass die Prallfläche nach Art einer Lüfterschaufel ausgebildet ist und dem heranströmenden Gemisch einen Drall aufprägt, so dass das Öl-Luft-Gemisch eine Zirkulationsströmung um die Längsachse der Ölabscheidevorrichtung ausführt, was die Abscheidung der schwereren Öltröpfchen unter der Wirkung der Zentrifugalkräfte verbessert.
In zweckmäßiger Weiterbildung verläuft die Prallfläche im Wesentlichen radial und erstreckt sich in Richtung auf die Filterelement-Innenwand. Die Prallfläche kann in sich eben oder auch dreidimensional verwunden ausgeführt sein, wobei ggf. auch eine strömungsdynamische Form in Betracht kommt, insbesondere wie bereits erwähnt als Lüfterrad, um der herangeführten Strömung einen gewünschten Drall aufprägen zu können. Die in sich ebene Ausführung hat aber den Vorteil, dass sie leicht zu realisieren ist. Möglich ist auch eine Anordnung der Prallfläche unter einem Winkel gegenüber einer Ebene senkrecht zur Längsachse bzw. der Anströmrichtung der Ölabscheidevorrichtung. Eine derartige schräge Anordnung der Prallfläche bietet den Vorteil, dass das axial herangeführte Gemisch auch ohne eine konstruktiv aufwändigere strömungsgünstige Ausbildung der Prallfläche radial abgelenkt wird.
Die Prallfläche ist vorteilhaft benachbart zur axialen Anströmseite der Ölabscheidevorrichtung angeordnet, sie befindet sich insbesondere innerhalb des ersten Viertels der Länge der Abscheidevorrichtung. Die an der Prallfläche abgeschiedenen Ölpartikel können unter der Wirkung der Strömung oder auch ihrer eigenen Gewichtskraft radial an der Prallfläche abtropfen und werden anschließend in dem der Anströmseite benachbarten Abschnitt von dem Filterelement aufgesogen. Dieser Abschnitt des Filterelementes ist zwar verhältnismäßig stark mit abgeschiedenem Öl belastet, andererseits weist das vorgereinigte Öl-Luft- Gemisch einen geringeren Ölanteil auf, so dass im weiteren Verlauf der Reinigung das Filterelement von dem Öl-Luft-Gemisch geringer belastet wird, wodurch zum einen eine verbesserte Abscheidung und zum andern eine höhere Lebensdauer des Filterelementes erreicht wird.
In bevorzugter Weiterbildung ist die Prallfläche an der Ventilführungshülse gehalten, in welcher der Akustikkolben verschieblich aufgenommen ist. Hierbei kann es zweckmäßig sein, die Ventilführungshülse innerhalb einer Aufnahmehülse mit größerem Radius anzuordnen, wobei sich die Prallfläche zwischen der Ventilführungshülse und der Aufnahmehülse erstreckt und insbesondere zusätzlich zu ihrer Vorabscheidefunktion auch die Aufgabe einer Halte- und Stützrippe übernimmt, über die die Ventilführungshülse in der Aufnahmehülse fixiert ist. Die Aufnahmehülse kann ihrerseits an einem stirnseitigen Einfassungsring gehalten sein, der das Filterelement axial abschließt.
Der Akustikkolben ist vorteilhaft über ein Federelement in eine Schließposition kraftbeaufschlagt, in welcher die Anströmseite des Ölabscheiders verschlossen ist. Durch den Druck des anströmenden Gemischs wird der Akustikkolben gegen die Kraft der auf ihn wirkenden Feder in die Öffnungsposition verschoben, so dass ein Strömungsdurchtritt an der Anströmseite freigegeben ist und das Öl-Luft-Gemisch in den Innenraum des Ölabscheiders eintreten kann. An der Stirnseite des Akustikkolbens findet eine Reflexion von Schallwellen statt, wodurch eine wirksame Schallreduzierung erzielt wird.
Das Filterelement ist insbesondere als Filtervlies ausgebildet, welches bevorzugt auf ein Stützgerüst gewickelt ist, welches dem Ölabscheider Stabilität verleiht. In das Stützgerüst sind Strömungsöffnungen eingebracht, über die das vorgereinigte Öl-Luft-Gemisch radial zur Filtration im Filterelement hindurch treten kann.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und der Zeichnung zu entnehmen, die einen Schnitt durch eine Ölabscheidevorrichtung zeigt.
Ausführungsformen der Erfindung
Der in der Figur dargestellte Ölabscheider 1 dient zur Abscheidung von Öltröpfchen in einem Öl-Luft-Gemisch und wird insbesondere zur Druckluftentölung eines Verdichters eingesetzt. Die Ölabscheidevorrichtung 1 ist zylindrisch ausgebildet und wird axial von dem zu reinigenden Öl-Luft-Gemisch angeströmt. Die Ölabscheidevorrichtung umfasst ein Filterelement 2, das beispielsweise als Filtervlies ausgebildet ist und auf den Außenmantel eines hohlzylindrischen Stützgerüstes 3 aufgelegt wird, welches mit Ausnehmungen 4 versehen ist, über die das in den Innenraum der Ölabscheidevorrichtung 1 eingeströmte Öl-Luft-Gemisch radial hindurch treten kann, um in dem umschließenden Filterelement 2 einer Reinigung unterzogen zu werden. Der Innenraum des Ölabscheiders stellt die Rohseite dar, die radiale Außenseite des Filterelementes ist die Reinseite.
Die Ölabscheidevorrichtung 1 wird axial über die Anströmseite 5 von dem zu reinigenden Gemisch angeströmt. An der Anströmseite 5 ist die Ölabscheidevorrichtung 1 von einem Verschlussring 6 eingefasst, die den axialen Abschluss des Filterelementes 2 bildet. Auch das Stützgerüst 3 ist mit dem Verschlussring 6 verbunden.
Axial ragt in den Innenraum der Ölabscheidevorrichtung ein Akustikventil 7 ein, das einen Akustikkolben 8 und eine Ventilführungshülse 9 umfasst, in welcher der Akustikkolben 8 in Achsrichtung verschieblich gelagert ist. Ein verbreiterter Kopf 10 des Akustikkolbens 8 steht an der Anströmseite 5 des Ölabscheiders axial über; der Kopf 10 wird von dem Druck des herangeführten Öl-Luft-Gemischs in Achsrichtung in die Führungshülse 9 hinein gegen die Kraft eines Federelementes 11 verschoben, welches als Spiralfeder ausgebildet ist und den Kopf 10 des Akustikkolbens 8 an der Ventilführungshülse 9 abstützt. Das als Spiralfeder ausgeführte Federelement 11 ist um den zentralen Kolben des Akustikkolbens 8 gelegt und beaufschlagt diesen in die Schließposition, in der der Kopf 10 des Akustikkolbens strömungsdicht an einem Absatz 12 anliegt, welcher fest mit der Verschlussring 6 verbunden ist. Aus dieser Schließposition wird der Akustikkolben 8 von dem Druck des Öl-Luft-Gemisches gegen die Kraft des Federelementes 11 in den Innenraum des Ölabscheiders hinein verschoben, so dass ein Strömungsweg für das Fluid zwischen der Außenseite des Kopfes 10 und der Innenseite des Absatzes 12 freigegeben ist. Der Kopf 10 des Akustikkolbens 8 dient zugleich als Schall dämpfendes Element, an welchem Schallwellen reflektiert werden.
Die Ventilführungshülse 9 mit dem Akustikkolben 8 ist zentral in einer Aufnahmehülse 13 aufgenommen, die am axialen Verschlussring 6 gehalten ist. Der Ringraum zwischen der äußeren Mantelfläche der Ventilführungshülse 9 und der Innenseite der Aufnahmehülse 13 wird von dem herangeführten Öl-Luft-Gemisch axial durchströmt, bis das Gemisch die Abströmseite der Aufnahmehülse 13 verlässt und im Innenraum des Abscheiders radial das Filterelement 2 durchströmen kann.
Die Ventilführungshülse 9 ist über eine als Steg ausgebildete Prallfläche 14 an der Aufnahmehülse 13 gehalten. Hierbei kann es zweckmäßig sein, Aufnahmehülse 13, Prallfläche 14 und Ventilführungshülse 9 als ein gemeinsames Bauteil auszuführen. Die Prallfläche 14 liegt näherungsweise in einer Ebene, die sich senkrecht zur Längsachse des Ölabscheiders erstreckt, wobei auch eine Ausführung in Betracht kommt, bei der die Prallfläche spiralförmig um die Ventilführungshülse 9 angeordnet ist. Die Prallfläche 14 verläuft etwa in Radialrichtung. Über den Umfang verteilt sind vorteilhaft mehrere Prallflächen 14 vorgesehen, zwischen denen jeweils ein freier Strömungsdurchtritt für das Öl-Luft-Gemisch gebildet ist. Die Anströmseite der Prallfläche 14 kann entweder in sich eben ausgebildet sein, oder, gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung, strömungsgünstig konturiert sein, um nach Art eines Flügelrades dem axial heranströmenden Gemisch einen Drall aufzuprägen, so dass das Gemisch eine zusätzliche Rotation erfährt und die im Gemisch enthaltenen Öltröpfchen durch die Wirkung der Zentrifugalkraft radial nach außen gelenkt werden. Auf die Anströmseite der Prallfläche auftreffende Öltröpfchen werden abgeschieden und radial nach außen abgelenkt. Die Anströmseite der Prallfläche 14 kann, so wie dies auch in der Figur dargestellt ist, von der radialen Innen- zur radialen Außenseite eine Abflachung aufweisen, die in Strömungsrichtung gesehen axial zurückbleibt, wodurch der Abtransport abgeschiedener Tropfen hin zur Aufnahmehülse 13, also aus dem Strömungsfeld heraus, begünstigt wird.
Abgeschiedene Öltröpfchen an der Prallfläche 14 werden entweder über Ausnehmungen in der Wandung der Aufnahmehülse 13 oder aber an deren Austritt radial nach außen geführt und in diesem Abschnitt von dem Filterelement 2 aufgesogen. Möglich ist aber auch, aufgrund des sich zur Anströmseite 5 hin radial erweiternden, konusförmigen Abschnittes 13a der Aufnahmehülse 13, dass Öltröpfchen entlang der Innenwandung des Konusabschnittes axial wieder zurück in Richtung Anströmseite 5 geleitet werden.
Das vorgereinigte Öl-Luft-Gemisch, welches von größeren Öltröpfchen befreit ist, wird nach der Vorabscheidung axial weiter in den Innenraum des Ölabscheiders geführt. Bei der radialen Durchströmung des Filterelementes 2 wird dieses aufgrund der Vorabscheidung weniger mit Öl belastet.
Dargestellt ist in der Figur auch ein Blattfederelement 15, welches zwischen der Mantelfläche des Akustikkolbens 8 und der Innenseite der Ventilführungshülse 9 angeordnet ist und eine erhöhte Reibung bewirkt, die einer Verschiebung des Akustikkolbens 8 innerhalb der Ventilführungshülse 9 entgegengerichtet ist und dadurch ein aufkommendes Schwingungsverhalten, hervorgerufen durch eventuelle Strömungsschwankungen, unterdrückt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19642219 A1 [0002]

Claims

Ölabscheidevorrichtung, insbesondere für die Druckluftentölung eines Verdichters, mit einem hohlzylindrischen Filterelement (2), das radial von dem zu reinigenden Öl-Luft-Gemisch zu durchströmen ist und in dem ein Akustikventil (7) aufgenommen ist, welches eine Ventilführungshülse (9) und einen darin verschieblich geführten Akustikkolben (8) umfasst, wobei in dem von dem Filterelement (2) eingeschlossenen Innenraum eine Prallfläche (14) angeordnet ist, die im axialen Strömungsweg des herangeführten Öl-Luft-Gemischs liegt und mit dem Akustikventil (7) verbunden ist.
Ölabscheidevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Prallfläche (14) im Wesentlichen radial verläuft und sich in Richtung der Filterelement-Innenwand erstreckt.
Ölabscheidevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Prallfläche (14) ausschließlich in einer Ebene liegt.
Ölabscheidevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Prallfläche (14) in sich verwunden ist und eine dreidimensionale Form aufweist.
Ölabscheidevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Prallfläche (14) benachbart zur axialen Anströmseite (5) der Ölabscheidevorrichtung (1) angeordnet ist.
Ölabscheidevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Prallfläche (14) an der Ventilführungshülse (9) gehalten ist.
Ölabscheidevorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Prallfläche (14) einteilig mit der Ventilführungshülse (9) ausgebildet ist.
Ölabscheidevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass über den Umfang verteilt mehrere Prallflächen (14) vorgesehen sind, zwischen denen axiale Strömungswege für das herangeführte Öl-Luft-Gemisch liegen.
Ölabscheidevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Prallfläche (14) als Flügelrad ausgebildet ist, die dem herangeführten Öl-/Luftstrom einen Drall aufprägt.
Ölabscheidevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilführungshülse (9) in einer Aufnahmehülse (13) aufgenommen ist und dass sich die Prallfläche (14) zwischen Ventilführungshülse (9) und Aufnahmehülse (13) erstreckt.
Ölabscheidevorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Prallfläche (14) die Ventilführungshülse (9) und die Aufnahmehülse (13) verbindet.
Ölabscheidevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass am Akustikkolben (8) ein Federelement (11) angreift, das den Akustikkolben (8) in Richtung einer den Innenraum der Ölabscheidevorrichtung (1) verschließende Schließposition kraftbeaufschlagt.
Ölabscheidevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (2) von einem Stützgerüst (3) getragen ist.