DE102017114909B4

DE102017114909B4 - Hollow shaft and method for separating a liquid

Info

Publication number: DE102017114909B4
Application number: DE102017114909.0A
Authority: DE
Inventors: Ulf Müller; Robert Reichelt
Original assignee: ThyssenKrupp AG; ThyssenKrupp Presta TecCenter AG
Current assignee: ThyssenKrupp AG; Thyssenkrupp Dynamic Components Teccenter AG
Priority date: 2017-07-04
Filing date: 2017-07-04
Publication date: 2023-12-14
Anticipated expiration: 2037-07-05
Also published as: WO2019007858A1; DE102017114909A1

Abstract

Hohlwelle (10) mit- einem Flüssigkeitsabscheidesystem (11),- einem Gaskanal (15), der einen Gaseinlass für den Eintritt von Rohgas und einen Gasauslass (17) für den Austritt von gereinigtem Gas aufweist, und- einer Fördereinrichtung (12) zum Fördern einer aus einem Gas abgeschiedenen Flüssigkeit,wobei die Fördereinrichtung (12) drehfest mit einer Innenwand (13) der Hohlwelle (10) verbunden ist und eine schraubenförmige Leitgeometrie (14) zum Fördern der Flüssigkeit in Längsrichtung der Hohlwelle (10) aufweist,dadurch gekennzeichnet, dassdie Leitgeometrie (14) wenigstens eine schraubenförmige Nut umfasst, die in der Innenwand (13) ausgebildet ist.Hollow shaft (10) with - a liquid separation system (11), - a gas channel (15), which has a gas inlet for the entry of raw gas and a gas outlet (17) for the exit of cleaned gas, and - a conveyor device (12) for conveying a liquid separated from a gas, the conveying device (12) being connected in a rotationally fixed manner to an inner wall (13) of the hollow shaft (10) and having a helical guide geometry (14) for conveying the liquid in the longitudinal direction of the hollow shaft (10), characterized in that that the guide geometry (14) comprises at least one helical groove which is formed in the inner wall (13).

Description

Die Erfindung betrifft eine Hohlwelle und ein Verfahren zum Abscheiden einer Flüssigkeit.The invention relates to a hollow shaft and a method for separating a liquid.

Bei Verbrennungsmotoren treten Gase aus dem Arbeitsprozess durch Leckage der Zylinder aus und sammeln sich im Kurbelgehäuse an (Blowby-Gase). Da das Kurbelgehäuse einen geschlossenen Raum bildet, würde dadurch der Druck ansteigen. Deshalb wird das Kurbelgehäuse durch Abführen der Blowby-Gase entlüftet. Diese enthalten Öltröpfchen, die aus dem Blowby-Gas (Rohgas) vor dem Entlüften des Kurbelgehäuses abgeschieden und dem Ölkreislauf zugeführt werden. Das so gereinigte Gas kann dann aus dem Kurbelgehäuse abgeführt werden (Reingas).In combustion engines, gases escape from the working process through leakage in the cylinders and accumulate in the crankcase (blowby gases). Since the crankcase forms a closed space, this would increase the pressure. Therefore, the crankcase is vented by removing the blowby gases. These contain oil droplets that are separated from the blowby gas (raw gas) before the crankcase is vented and fed into the oil circuit. The gas cleaned in this way can then be removed from the crankcase (clean gas).

Im Stand der Technik existieren verschiedene Ölabscheidesysteme, die in Verbrennungsmotoren eingesetzt werden.There are various oil separation systems in the prior art that are used in internal combustion engines.

DE 10 2010 043 060 A1 beschreibt beispielsweise ein Kurbelgehäuse mit einer Trennwand, an der Öl aus dem Blowby-Gas abgeschieden wird. Das Öl wird von der Trennwand durch eine Saugstrahlpumpe abgesaugt, um die Ölrückführung zu verbessern. Die Saugstrahlpumpe stellt eine aufwendige Lösung dar, die großen Bauraum benötigt. DE 10 2010 043 060 A1 For example, describes a crankcase with a partition on which oil is separated from the blowby gas. The oil is sucked from the partition wall by a suction jet pump to improve oil return. The suction jet pump is a complex solution that requires a lot of installation space.

DE 10 2005 003 037 A1 offenbart eine Abscheidevorrichtung zum Abscheiden von Öl aus Blowby-Gasen. Die Vorrichtung weist eine hohle Rotorwelle auf, an deren Außenumfang eine Schneckenwendel angeordnet ist. Die Rotorwelle ist in einem feststehenden Gehäuse gelagert, in das ölhaltige Blowby-Gase angesaugt werden. Das Öl wird an der Schneckenwendel abgeschieden, tropft auf den Boden des Gehäuses und fließt von dort durch die Schwerkraftwirkung langsam ab. Die gereinigten Gase werden durch die hohle Rotorwelle abgeführt. DE 10 2005 003 037 A1 discloses a separation device for separating oil from blowby gases. The device has a hollow rotor shaft, on the outer circumference of which a screw spiral is arranged. The rotor shaft is mounted in a stationary housing into which oil-containing blow-by gases are sucked in. The oil is separated on the screw spiral, drips onto the bottom of the housing and slowly flows away from there due to the effect of gravity. The cleaned gases are removed through the hollow rotor shaft.

DE 103 21 866 A1 beschreibt eine ähnliche Abscheidevorrichtung, bei der eine Rotorwelle mit einer Schneckenwendel auf dem Außenumfang in einem feststehenden Gehäuse drehbar gelagert ist. Um die Abscheidewirkung bei unterschiedlichen Volumenströmen des Gases optimieren zu können, kann der Querschnitt des durch die Schneckenwendel begrenzten Strömungskanals verändert werden. Das abgeschiedene Öl läuft an der Innenwand des Gehäuses aufgrund der Schwerkraft nach unten, wird am Gehäuseboden gesammelt und von dort abgeführt. DE 103 21 866 A1 describes a similar separation device in which a rotor shaft with a screw helix is rotatably mounted on the outer circumference in a fixed housing. In order to be able to optimize the separation effect with different volume flows of the gas, the cross section of the flow channel delimited by the screw spiral can be changed. The separated oil runs down the inner wall of the housing due to gravity, is collected at the bottom of the housing and drained away from there.

DE 10 2010 033 955 A1 offenbart einen Hohlkörper, in dem ein Ölabscheidering und ein Drallerzeuger angeordnet sind. Der Drallerzeuger ist im Wesentlichen schneckenförmig ausgebildet und innen mit dem Hohlkörper drehfest verbunden. Im Betrieb versetzt der Drallerzeuger ein Blowby-Gas in einen Drall, wobei der Drallerzeuger erste Ölabscheidestufe bildet. Über einen Ölabführkanal wird das Öl von der Mantelfläche aus abgeführt. DE 10 2010 033 955 A1 discloses a hollow body in which an oil separator ring and a swirl generator are arranged. The swirl generator is essentially snail-shaped and is connected to the hollow body on the inside in a rotationally fixed manner. During operation, the swirl generator causes a blowby gas to swirl, with the swirl generator forming the first oil separation stage. The oil is removed from the lateral surface via an oil drainage channel.

Weitere Ölabscheidesysteme sind beispielsweise aus DE 10 2010 022 483 B4 , DE 10 2009 012 400 A1 und DE 10 2005 042 725 A1 bekannt.Other oil separation systems are available, for example DE 10 2010 022 483 B4 , DE 10 2009 012 400 A1 and DE 10 2005 042 725 A1 known.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einerseits eine kompakte Vorrichtung anzugeben, die wenig Bauraum benötigt und mit der aus einem Gas abgeschiedene Flüssigkeit, wie beispielsweise Öl, abgeführt werden kann. Andererseits soll die Flüssigkeitsabfuhr verbessert werden. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum Abscheiden einer Flüssigkeit anzugeben.The invention is based on the object, on the one hand, of specifying a compact device that requires little installation space and with which liquid separated from a gas, such as oil, can be removed. On the other hand, fluid drainage should be improved. The invention is also based on the object of specifying a method for separating a liquid.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit Blick auf die Vorrichtung durch die Hohlwelle gemäß Anspruch 1 oder 2 und mit Blick auf das Verfahren durch den Gegenstand des Anspruchs 13 oder 14 gelöst.According to the invention, the object is achieved with regard to the device by the hollow shaft according to claim 1 or 2 and with regard to the method by the subject matter of claim 13 or 14.

Konkret wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Hohlwelle mit einem Flüssigkeitsabscheidesystem und einem Gaskanal gelöst, der einen Gaseinlass für den Eintritt von Rohgas und einen Gasauslass für den Austritt von gereinigtem Gas aufweist. Die Hohlwelle weist eine Fördereinrichtung zum Fördern einer aus einem Gas abgeschiedenen Flüssigkeit auf. Die Fördereinrichtung ist drehfest mit einer Innenwand der Hohlwelle verbunden und weist eine schraubenförmige Leitgeometrie zum Fördern der Flüssigkeit in Längsrichtung der Hohlwelle auf. Erfindungsgemäß umfasst die Leitgeometrie wenigstens eine schraubenförmige Nut, die in der Innenwand der Hohlwelle ausgebildet ist.Specifically, the object is achieved according to the invention by a hollow shaft with a liquid separation system and a gas channel which has a gas inlet for the entry of raw gas and a gas outlet for the exit of cleaned gas. The hollow shaft has a conveying device for conveying a liquid separated from a gas. The conveying device is connected in a rotationally fixed manner to an inner wall of the hollow shaft and has a helical guiding geometry for conveying the liquid in the longitudinal direction of the hollow shaft. According to the invention, the guide geometry comprises at least one helical groove which is formed in the inner wall of the hollow shaft.

Die Erfindung hat den Vorteil, dass die in die Hohlwelle integrierte Fördereinrichtung keinen zusätzlichen Bauraum benötigt. Die für die Förderwirkung erforderliche Energie wird durch die Drehbewegung der Hohlwelle bereitgestellt, die auf die Fördereinrichtung übertragen wird, da diese drehfest mit der Innenwand der Hohlwelle verbunden ist. Die schraubenförmige Leitgeometrie der Fördereinrichtung bewirkt durch die Drehbewegung der Hohlwelle eine Förderung der abgeschiedenen Flüssigkeit in Längsrichtung der Hohlwelle, so dass die Flüssigkeit zu einer Auslassstelle für die Flüssigkeit zwangsgeleitet wird. An der Innenwand anhaftende, abgeschiedene Flüssigkeit wird durch den durch die Hohlwelle geleiteten Gasstrom in die Nut gedrückt und dort durch die Drehbewegung der Hohlwelle in Längsrichtung der Hohlwelle gefördert. Die Ausbildung der Nut in der Innenwand der Hohlwelle bewirkt einen großen Strömungsquerschnitt des Gaskanals der Hohlwelle. Dadurch wird die Ablaufrate im Vergleich zu einer schwerkraftbasierten Lösung erhöht.The invention has the advantage that the conveyor device integrated into the hollow shaft does not require any additional installation space. The energy required for the conveying effect is provided by the rotational movement of the hollow shaft, which is transferred to the conveying device since it is connected to the inner wall of the hollow shaft in a rotationally fixed manner. The helical guiding geometry of the conveying device causes the separated liquid to be conveyed in the longitudinal direction of the hollow shaft through the rotational movement of the hollow shaft, so that the liquid is forcibly guided to an outlet point for the liquid. Separated liquid adhering to the inner wall is pressed into the groove by the gas flow conducted through the hollow shaft and is conveyed there by the rotational movement of the hollow shaft in the longitudinal direction of the hollow shaft. The formation of the groove in the inner wall of the hollow shaft results in a large flow cross section of the gas channel the hollow shaft. This increases the expiration rate compared to a gravity-based solution.

Vorzugsweise ist die Fördereinrichtung im Fall einer Nockenhohlwelle am freien Wellenende angeordnet, sodass die Fördereinrichtung an der Auslassstelle für die Flüssigkeit besonders wirksam in die Ablaufrate erhöht. Die Erfindung ist nicht auf eine solche Anordnung eingeschränkt.In the case of a hollow cam shaft, the conveying device is preferably arranged at the free end of the shaft, so that the conveying device at the outlet point for the liquid increases the flow rate particularly effectively. The invention is not limited to such an arrangement.

Mit der Erfindung wird eine kompakte und universell einsetzbare Vorrichtung geschaffen, die insbesondere, aber nicht ausschließlich im Zusammenhang mit einer Kurbelgehäuseentlüftung eingesetzt werden kann. Die Erfindung ist für Systeme geeignet, bei denen die Flüssigkeit in einer Rücklaufkammer am freien Wellenende gesammelt wird, wobei die Hohlwelle durch eine dynamische Radialdichtung (Radialwellendichtring RWDR) abgedichtet wird. Der Transport wird dabei nicht nur durch Unterstützung des Gasstromes, sondern durch die Förderwirkung der Fördereinrichtung herbeigeführt. Dies hat den Vorteil, dass sich nicht nur in Abhängigkeit von der Viskosität des jeweiligen Öl bzw. der Flüssigkeit am Wellenende eine Art „Flüssigkeitsberg“ aufbaut, aus dem Tropfen bei Überschreiten der Oberflächenspannung abreißen. Vielmehr wird durch die Fördereinrichtung ein im Wesentlichen kontinuierlicher Abfluss der Flüssigkeit aus der Hohlwelle erreicht, zumindest aber ein Abfluss, der größer als das Abtropfen in Abhängigkeit von der jeweiligen Oberflächenspannung der Flüssigkeit ist. Die Erfindung ist auch in Systemen einsetzbar, bei denen die Flüssigkeit direkt, also ohne Rücklaufkammer, in den zu entlüftenden Raum, beispielsweise das Kurbelgehäuse zurückgeführt wird.The invention creates a compact and universally applicable device which can be used in particular, but not exclusively, in connection with crankcase ventilation. The invention is suitable for systems in which the liquid is collected in a return chamber at the free end of the shaft, with the hollow shaft being sealed by a dynamic radial seal (radial shaft seal RWDR). The transport is brought about not only by supporting the gas flow, but also by the conveying effect of the conveying device. This has the advantage that, depending on the viscosity of the respective oil or liquid, a kind of “liquid mountain” builds up at the end of the shaft, from which drops break off when the surface tension is exceeded. Rather, the conveying device achieves a substantially continuous outflow of liquid from the hollow shaft, but at least an outflow that is greater than the dripping depending on the respective surface tension of the liquid. The invention can also be used in systems in which the liquid is returned directly, i.e. without a return chamber, into the space to be ventilated, for example the crankcase.

Zwar ist aus DE 34 90 464 C2 eine hohle Nockenwelle für Verbrennungsmotoren bekannt, die einen koaxial angeordneten Einsatz mit einer Schneckenwendel auf dem Außenumfang aufweist, die gegen die Innenwand der Nockenwelle abdichtet. Die Schneckenwendel ist zur Förderung von Schmieröl zu den Lagerstellen der Nockenwelle ausgebildet. Eine Durchführung von Gasen durch die Nockenwelle ist ebenso wenig vorgesehen, wie die Abscheidung von Öl, was bei der Schmierölführung auch nicht möglich ist.Although it's over DE 34 90 464 C2 a hollow camshaft for internal combustion engines is known, which has a coaxially arranged insert with a screw spiral on the outer circumference, which seals against the inner wall of the camshaft. The screw helix is designed to convey lubricating oil to the bearing points of the camshaft. There is no provision for gases to be carried through the camshaft, nor is the separation of oil, which is also not possible with lubricating oil.

Nach dem nebengeordneten Anspruch 2 betrifft die Erfindung eine Hohlwelle mit einem Flüssigkeitsabscheidesystem und einem Gaskanal, der einen Gaseinlass für den Eintritt von Rohgas und einen Gasauslass für den Austritt von gereinigtem Gas aufweist. Die Hohlwelle weist eine Fördereinrichtung zum Fördern einer aus einem Gas abgeschiedenen Flüssigkeit auf. Die Fördereinrichtung ist drehfest mit einer Innenwand der Hohlwelle verbunden und weist eine schraubenförmige Leitgeometrie zum Fördern der Flüssigkeit in Längsrichtung der Hohlwelle auf. Die Leitgeometrie umfasst wenigstens eine profilierte Hülse. Die Hülse liegt an der Innenwand der Hohlwelle an. Die Verwendung eines gesonderten Bauteils in der Form einer Hülse vereinfacht die Fertigung der Fördereinrichtung. Zur Montage wird die Hülse in die Hohlwelle eingeschoben.According to independent claim 2, the invention relates to a hollow shaft with a liquid separation system and a gas channel which has a gas inlet for the entry of raw gas and a gas outlet for the exit of cleaned gas. The hollow shaft has a conveying device for conveying a liquid separated from a gas. The conveying device is connected in a rotationally fixed manner to an inner wall of the hollow shaft and has a helical guiding geometry for conveying the liquid in the longitudinal direction of the hollow shaft. The guiding geometry includes at least one profiled sleeve. The sleeve rests on the inner wall of the hollow shaft. The use of a separate component in the form of a sleeve simplifies the production of the conveyor device. For assembly, the sleeve is inserted into the hollow shaft.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Preferred embodiments of the invention are specified in the subclaims.

So kann die Leitgeometrie wenigstens eine Schraubenfeder umfassen, deren Windungen an der Innenwand anliegen. Die anliegenden Windungen bilden zusammen mit der Innenwand einen Förderkanal, der das an der Innenwand anhaftende Öl bzw. die Flüssigkeit in Längsrichtung der Hohlwelle transportiert. Die Schraubenfeder ist an die Form der Innenwand angepasst und vorzugsweise zylindrisch. Die Schraubenfeder ist einfach zu montieren und kostengünstig.The guiding geometry can thus comprise at least one coil spring, the turns of which rest on the inner wall. The adjacent turns, together with the inner wall, form a conveying channel that transports the oil or liquid adhering to the inner wall in the longitudinal direction of the hollow shaft. The coil spring is adapted to the shape of the inner wall and is preferably cylindrical. The coil spring is easy to assemble and inexpensive.

Die Leitgeometrie kann wenigstens eine schraubenförmige Nut in der Hülse umfassen. Die an der Innenwand der Hohlwelle befindliche Flüssigkeit wird durch die Gasströmung in die Nut gedrückt und dort in Längsrichtung der Hohlwelle gefördert.The guide geometry can include at least one helical groove in the sleeve. The liquid located on the inner wall of the hollow shaft is pressed into the groove by the gas flow and conveyed there in the longitudinal direction of the hollow shaft.

Die Nut kann auf dem Außenumfang der Hülse ausgebildet sein. Da die Hülse an der Innenwand in der Hohlwelle anliegt, wird ein Strömungskanal für die Flüssigkeit durch die Innenwand in radialer Richtung begrenzt.The groove may be formed on the outer circumference of the sleeve. Since the sleeve lies against the inner wall in the hollow shaft, a flow channel for the liquid is delimited by the inner wall in the radial direction.

Die Nut kann auf dem Innenumfang der Hülse ausgebildet sein. Zur Bildung eines geschlossenen Strömungskanals für die Flüssigkeit kann die Nut in radialer Richtung, beispielsweise durch ein weiteres Bauteil geschlossen sein.The groove may be formed on the inner circumference of the sleeve. To form a closed flow channel for the liquid, the groove can be closed in the radial direction, for example by another component.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführung ist ein Tauchrohr koaxial in der Fördereinrichtung sowie relativ drehbar zu der Fördereinrichtung angeordnet. Durch das Tauchrohr wird das durch die Hohlwelle geleitete Reingas aus der Hohlwelle abgeführt. Das Tauchrohr bildet also den Gasauslass für den Austritt des gereinigten Gases. Diese Ausführung kann sowohl mit der innenangeordneten als auch mit der außenangeordneten Nut in der Hülse kombiniert sein. In a further preferred embodiment, an immersion tube is arranged coaxially in the conveyor and relatively rotatable to the conveyor. The clean gas passed through the hollow shaft is removed from the hollow shaft through the dip tube. The dip tube therefore forms the gas outlet for the cleaned gas to exit. This design can be combined with both the internally arranged and the externally arranged groove in the sleeve.

Vorzugsweise ist ein Flüssigkeitsabscheider der Fördereinrichtung in Strömungsrichtung des Gases vorgeordnet. Durch den Flüssigkeitsabscheider wird die im Gas enthaltene Flüssigkeit abgeschieden und durch Zentrifugalkräfte in Richtung der Innenwand der Hohlwelle geleitet.A liquid separator is preferably arranged upstream of the conveying device in the direction of flow of the gas. The liquid contained in the gas is separated by the liquid separator and directed towards the inner wall of the hollow shaft by centrifugal forces.

Wenn der Flüssigkeitsabscheider und die Fördereinrichtung getrennt angeordnet sind, d.h. wenn ein axialer Abstand in Längsrichtung der Hohlwelle zwischen dem Flüssigkeitsabscheider der Fördereinrichtung ausgebildet ist, wird die Flüssigkeit vom Flüssigkeitsabscheider an der Innenwand durch den Gasstrom bis zur Fördereinrichtung gefördert bzw. mitgerissen. Die in die Fördereinrichtung eintretende Flüssigkeit wird dann durch die Drehbewegung und die Leitgeometrie in Längsrichtung der Hohlwelle zwangsgeführt.If the liquid separator and the conveyor are arranged separately, ie If an axial distance is formed in the longitudinal direction of the hollow shaft between the liquid separator of the conveyor device, the liquid is conveyed or entrained by the liquid separator on the inner wall through the gas flow to the conveyor device. The liquid entering the conveyor device is then positively guided in the longitudinal direction of the hollow shaft by the rotary movement and the guiding geometry.

Der Flüssigkeitsabscheider und die Fördereinrichtung können auch integriert, d.h. als ein einziges Bauteil ausgeführt sein, sodass die im Flüssigkeitsabscheider abgetrennte Flüssigkeit direkt in die Fördereinrichtung überführt wird.The liquid separator and the conveyor device can also be integrated, i.e. designed as a single component, so that the liquid separated in the liquid separator is transferred directly into the conveyor device.

Der Flüssigkeitsabscheider kann beispielsweise einen Prallabscheider umfassen.The liquid separator can include, for example, an impact separator.

Vorzugsweise umfasst die Hohlwelle eine Nockenhohlwelle.The hollow shaft preferably comprises a hollow cam shaft.

Nach dem nebengeordneten Anspruch 13 betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Abscheiden einer Flüssigkeit aus einem Gasstrom ist vorgesehen, dass die abgeschiedene Flüssigkeit an der Innenwand einer Hohlwelle entlangströmt. Die Flüssigkeit wird durch eine schraubenförmige Fördereinrichtung in der Hohlwelle in einer kombinierten Bewegung in Umfangs-und Längsrichtung der Hohlwelle zwangsgeführt. Die Fördereinrichtung ist dabei drehfest mit der Innenwand der Hohlwelle verbunden und weist eine schraubenförmige Leitgeometrie zum Fördern der Flüssigkeit in Längsrichtung der Hohlwelle auf, wobei die Leitgeometrie wenigstens eine schraubenförmige Nut umfasst, die in der Innenwand ausgebildet ist. Durch die Zwangsführung wird die Ablaufrate der Flüssigkeit aus der Hohlwelle verbessert.According to the independent claim 13, the invention relates to a method for separating a liquid from a gas stream, it is provided that the separated liquid flows along the inner wall of a hollow shaft. The liquid is forcibly guided by a helical conveying device in the hollow shaft in a combined movement in the circumferential and longitudinal directions of the hollow shaft. The conveying device is connected in a rotationally fixed manner to the inner wall of the hollow shaft and has a helical guiding geometry for conveying the liquid in the longitudinal direction of the hollow shaft, the guiding geometry comprising at least one helical groove which is formed in the inner wall. The positive guidance improves the drainage rate of the liquid from the hollow shaft.

Nach dem nebengeordneten Anspruch 14 betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Abscheiden einer Flüssigkeit aus einem Gasstrom ist vorgesehen, dass die abgeschiedene Flüssigkeit an der Innenwand einer Hohlwelle entlangströmt. Die Flüssigkeit wird durch eine schraubenförmige Fördereinrichtung in der Hohlwelle in einer kombinierten Bewegung in Umfangs-und Längsrichtung der Hohlwelle zwangsgeführt. Die Fördereinrichtung ist dabei drehfest mit der Innenwand der Hohlwelle verbunden und weist eine schraubenförmige Leitgeometrie zum Fördern der Flüssigkeit in Längsrichtung der Hohlwelle auf, wobei die Leitgeometrie wenigstens eine profilierte Hülse umfasst, die an der Innenwand anliegt. Durch die Zwangsführung wird die Ablaufrate der Flüssigkeit aus der Hohlwelle verbessert.According to the independent claim 14, the invention relates to a method for separating a liquid from a gas stream, it is provided that the separated liquid flows along the inner wall of a hollow shaft. The liquid is forcibly guided by a helical conveying device in the hollow shaft in a combined movement in the circumferential and longitudinal directions of the hollow shaft. The conveying device is connected in a rotationally fixed manner to the inner wall of the hollow shaft and has a helical guide geometry for conveying the liquid in the longitudinal direction of the hollow shaft, the guide geometry comprising at least one profiled sleeve which rests on the inner wall. The positive guidance improves the drainage rate of the liquid from the hollow shaft.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die beigefügten schematischen Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten näher erläutert.The invention is explained in more detail below using exemplary embodiments with reference to the accompanying schematic drawings.

In diesen zeigenShow in these

1 an exploded view of a hollow shaft according to an exemplary embodiment according to the invention with a guide geometry arranged on the outside of the sleeve;
2 a longitudinal section through the hollow shaft 1 when assembled;
3 an exploded view of a hollow shaft according to a further exemplary embodiment according to the invention with a guide geometry arranged on the inside of the sleeve;
4 a longitudinal section through the hollow shaft 3 when assembled;
5 an exploded view of a hollow shaft according to an exemplary embodiment according to the invention with an integrated liquid separator and conveying device;
6 a longitudinal section through the hollow shaft 5 in assembled state
7 a perspective view of the conveyor device with integrated liquid separator 5 and
8th a longitudinal section through a hollow shaft according to an exemplary embodiment according to the invention with a coil spring as a conveying device.

Im Folgenden sind dieselben oder ähnliche Bauteile der verschiedenen Ausführungsbeispiele mit denselben Bezugszeichen versehen. Der Grundaufbau der Hohlwelle, der bei den verschiedenen bei Ausführungsbeispielen derselbe ist, wird im Zusammenhang mit den 1 und 2 erläutert und gilt auch für die übrigen Ausführungsbeispiele.In the following, the same or similar components of the various exemplary embodiments are given the same reference numbers. The basic structure of the hollow shaft, which is the same in the various exemplary embodiments, is explained in connection with 1 and 2 explained and also applies to the other exemplary embodiments.

1 und 2 zeigen ein Ausführungsbeispiel einer Hohlwelle 10 mit einem ersten und zweiten Axialende, die als Nockenhohlwelle in einem Kurbelgehäuse eines Verbrennungsmotors eingesetzt wird. Dies ist die bevorzugte Anwendung der Hohlwelle 10. Andere Anwendungsmöglichkeiten, bei denen Flüssigkeit aus einem Gas abgeschieden und durch die Hohlwelle geleitet wird, sind denkbar. In diesem Beispiel handelt es sich bei der abgeschiedenen und zu fördernden Flüssigkeit um Öl. 1 and 2 show an exemplary embodiment of a hollow shaft 10 with a first and second axial end, which is used as a hollow camshaft in a crankcase of an internal combustion engine. This is the preferred application of the hollow shaft 10. Other possible applications in which liquid is separated from a gas and passed through the hollow shaft are conceivable. In this example, the liquid separated and to be pumped is oil.

Die Hohlwelle 10 weist ein Flüssigkeitsabscheidesystem 11 auf, das in den 1 und 2 nicht dargestellt ist, sowie eine Fördereinrichtung 12 für die abgeschiedene Flüssigkeit. Das Flüssigkeitsabscheidesystem 11 kann einen Flüssigkeitsabscheider 24 aufweisen, der als gesondertes Bauteil oder integriert mit der Fördereinrichtung 12 ausgebildet ist. Letzteres ist in 5 dargestellt.The hollow shaft 10 has a liquid separation system 11 which is in the 1 and 2 is not shown, as well as a conveyor device 12 for the separated liquid. The liquid separation system 11 can have a liquid separator 24, which is a separate component or is designed to be integrated with the conveyor device 12. The latter is in 5 shown.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist das Flüssigkeitsabscheidesystem 11 gesondert von der Fördereinrichtung 12 ausgebildet und kann beispielsweise einen Zentrifugalabscheider aufweisen, der am ersten Axialende der Hohlwelle 10 angeordnet ist (nicht dargestellt). Das Flüssigkeitsabscheidesystem 11 ist generell so mit der Hohlwelle 10 verbunden, dass die durch das System 11 abgeschiedene Flüssigkeit an die Innenwand 13 der Hohlwelle 10 gelangt und dort durch das durch die Hohlwelle 10 geführte Gas mitgenommen wird. Am zweiten, freien Axialende der Hohlwelle ist ein Auslass 23 für die durch die Hohlwelle 10 geförderte Flüssigkeit ausgebildet. Durch den Auslass 23 gelangt die Flüssigkeit aus der Hohlwelle 10 heraus. Bei dem Beispiel gemäß 1, 2 mündet der Auslass 23 frei in das Kurbelgehäuse generell in den zu entlüftenden Raum. Dadurch wird Flüssigkeit dem Kreislauf wieder zugeführt.In the exemplary embodiment according to 1 the liquid separation system 11 is designed separately from the conveying device 12 and can, for example, have a centrifugal separator which is arranged at the first axial end of the hollow shaft 10 (not shown). The liquid separation system 11 is generally connected to the hollow shaft 10 in such a way that the liquid separated by the system 11 reaches the inner wall 13 of the hollow shaft 10 and is carried there by the gas guided through the hollow shaft 10. At the second, free axial end of the hollow shaft, an outlet 23 is formed for the liquid conveyed through the hollow shaft 10. The liquid comes out of the hollow shaft 10 through the outlet 23. According to the example 1 , 2 the outlet 23 opens freely into the crankcase, generally into the space to be ventilated. This means that fluid is returned to the circulation.

Die Hohlwelle 10 bildet einen Gaskanal 15. Im Beispiel gemäß 1 wird der Gaskanal 15 durch die Innenwand 13 der Hohlwelle 10 begrenzt. Der Gaskanal 15 weist einen Gaseinlass für den Eintritt von Rohgas auf, dass mit der Flüssigkeit, konkret mit Öl beladen ist. Der Gaseinlass befindet sich an einem ersten axialen Ende der Hohlwelle 10 (nicht dargestellt). Der Gaseinlass kann beispielsweise in das Flüssigkeitsabscheidesystem 11 integriert sein. Der Gaskanal 15 weist einen Gasauslass 17 für den Austritt des gereinigten Gases auf, der im Beispiel gemäß 1 am zweiten axialen Ende der Hohlwelle 10 angeordnet ist. Der Auslass 17 kann mit einer Leitung verbunden sein, die das gereinigte Gas dem Abgastrakt der Verbrennungsmaschine zuführt.The hollow shaft 10 forms a gas channel 15. In the example according to 1 the gas channel 15 is limited by the inner wall 13 of the hollow shaft 10. The gas channel 15 has a gas inlet for the entry of raw gas that is loaded with the liquid, specifically oil. The gas inlet is located at a first axial end of the hollow shaft 10 (not shown). The gas inlet can be integrated into the liquid separation system 11, for example. The gas channel 15 has a gas outlet 17 for the exit of the cleaned gas, which in the example according to 1 is arranged at the second axial end of the hollow shaft 10. The outlet 17 can be connected to a line that supplies the cleaned gas to the exhaust tract of the internal combustion engine.

Die Fördereinrichtung 12 ist drehfest mit der Innenwand 13 der Hohlwelle 10 verbunden. Dies bedeutet, dass ein Drehmoment der Hohlwelle 10 auf die Fördereinrichtung 12 übertragen wird, sodass diese mit der Hohlwelle 10 mit dreht. Die drehfeste Verbindung kann beispielsweise durch eine kraftschlüssige Verbindung erfolgen. Andere Verbindungsmöglichkeiten sind denkbar. Unter einer drehfesten Verbindung wird auch die Integration der Fördereinrichtung 12 direkt in die Innenwand 13 der Hohlwelle 10 verstanden. Die Verbindung ist in diesem Fall einstückig. Die Fördereinrichtung 12 kann im Fall der einstückigen Verbindung als eine schraubenförmige Nut ausgebildet sein, die in die Innenwand 13 eingebracht ist.The conveyor device 12 is connected to the inner wall 13 of the hollow shaft 10 in a rotationally fixed manner. This means that a torque of the hollow shaft 10 is transmitted to the conveyor 12 so that it rotates with the hollow shaft 10. The non-rotatable connection can be made, for example, by a non-positive connection. Other connection options are conceivable. A rotation-proof connection also means the integration of the conveyor device 12 directly into the inner wall 13 of the hollow shaft 10. In this case the connection is in one piece. In the case of a one-piece connection, the conveying device 12 can be designed as a helical groove which is introduced into the inner wall 13.

Die Fördereinrichtung 12 weist eine schraubenförmige Leitgeometrie 14 auf. Die Leitgeometrie 14 dient dazu, die an der Innenwand 13 befindliche Flüssigkeit in Längsrichtung der Hohlwelle 10 zu fördern.The conveyor device 12 has a helical guide geometry 14. The guiding geometry 14 serves to convey the liquid located on the inner wall 13 in the longitudinal direction of the hollow shaft 10.

Der vorstehend erläuterte Grundaufbau der Hohlwelle 10 ist bei allen Ausführungsbeispielen so verwirklicht. Abweichungen mit Blick auf das Flüssigkeitsabscheidesystem (integriert oder gesondert) sind möglich.The basic structure of the hollow shaft 10 explained above is implemented in this way in all exemplary embodiments. Deviations with regard to the liquid separation system (integrated or separate) are possible.

Die Fördereinrichtung 12 gemäß 1, 2 weist eine profilierte Hülse 20 auf, die im montierten Zustand koaxial in der Hohlwelle 10 angeordnet ist (2). Die Hülse 20 liegt dabei an der Innenwand 13 an und ist mit dieser drehfest, beispielsweise kraftschlüssig verbunden.The conveyor 12 according to 1 , 2 has a profiled sleeve 20, which in the assembled state is arranged coaxially in the hollow shaft 10 ( 2 ). The sleeve 20 lies against the inner wall 13 and is connected to it in a rotationally fixed manner, for example in a non-positive manner.

Es ist ausreichend, wenn die Länge der Hülse 20 so bemessen ist, dass diese abschnittsweise, beispielsweise nur im Bereich des in Strömungsrichtung hinteren, freien Axialendes der Hohlwelle 10 angeordnet ist. Es ist nicht erforderlich, dass die Hülse 20 über die gesamte Länge der Hohlwelle 10 ausgebildet ist, auch wenn eine solche Ausbildung möglich ist.It is sufficient if the length of the sleeve 20 is dimensioned such that it is arranged in sections, for example only in the area of the free axial end of the hollow shaft 10 at the rear in the direction of flow. It is not necessary that the sleeve 20 is formed over the entire length of the hollow shaft 10, even if such a formation is possible.

Die Hülse 20 weist eine schraubenförmige Nut 21 auf. Die schraubenförmige Nut 21 ist in der Wand der Hülse 20 ausgebildet. Die Nut 21 läuft an dem in Strömungsrichtung des Gases axialen vorderen Ende der Hülse 20 flach aus. Dadurch wird erreicht, dass das an der Innenwand 13 befindliche Öl bzw. allgemein die Flüssigkeit gut in die Fördereinrichtung 12 eintreten kann. Die Nut 21 erstreckt sich spiralförmig bzw. schraubenförmige über die gesamte Länge der Hülse 20. Am in Strömungsrichtung hinteren Axialende 28 der Fördereinrichtung 12 mündet die Nut in den Auslass 23 für die Flüssigkeit. Dort wird die Flüssigkeit aus der Hohlwelle 10 abgeführt. Der Auslass 23 bildet einen Ringspalt zwischen der Innenwand 13 der Hohlwelle 10 und der Außenwand eines Tauchrohrs 22, das weiter unten näher beschrieben wird.The sleeve 20 has a helical groove 21. The helical groove 21 is formed in the wall of the sleeve 20. The groove 21 runs flat at the front end of the sleeve 20, which is axial in the flow direction of the gas. This ensures that the oil or generally the liquid located on the inner wall 13 can easily enter the conveying device 12. The groove 21 extends spirally or helically over the entire length of the sleeve 20. At the rear axial end 28 of the conveying device 12 in the direction of flow, the groove opens into the outlet 23 for the liquid. There the liquid is removed from the hollow shaft 10. The outlet 23 forms an annular gap between the inner wall 13 of the hollow shaft 10 and the outer wall of a dip tube 22, which is described in more detail below.

Bei dem Beispiel gemäß 1, 2 ist die Nut 21 auf dem Außenumfang der Hülse 20 ausgebildet. Die Stege der Nut 21 liegen dicht an der Innenwand 13 an. Dadurch wird ein abgedichteter Förderkanal für die Flüssigkeit gebildet, die sich an der Innenwand 13 entlang schraubenförmig um die Längsachse der Hohlwelle 10 erstreckt.According to the example 1 , 2 the groove 21 is formed on the outer circumference of the sleeve 20. The webs of the groove 21 lie close to the inner wall 13. This forms a sealed delivery channel for the liquid, which extends helically along the inner wall 13 around the longitudinal axis of the hollow shaft 10.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 sind mehrere Gewindegänge dargestellt. Die Anzahl der Gewindegänge kann variieren. Die Tiefe und die Form der Gewindegänge sind beispielhaft zu verstehen und können ebenfalls variieren. Der Gewindegangquerschnitt kann sich entlang der axialen Länge der Hülse 20 ändern. Damit ist eine Variation der Querschnittstiefe der Nut 21 über die Länge der Hülse 20 möglich.In the exemplary embodiment according to 2 Several threads are shown. The number of threads can vary. The depth and shape of the threads are to be understood as examples and can also vary. The thread cross section can change along the axial length of the sleeve 20. This makes it possible to vary the cross-sectional depth of the groove 21 over the length of the sleeve 20.

Zwischen der Hülse 20 und dem koaxial in der Hülse 20 angeordneten Tauchrohr 22 ist ein radialer Spalt eingestellt, sodass das Tauchrohr 22 und die Hülse 20 relativ zueinander drehbar sind. Das Tauchrohr 22 ist im Betrieb gehäusefest, d.h. bezogen auf die Hohlwelle 10 ortsfest, angeordnet.A radial gap is set between the sleeve 20 and the immersion tube 22 arranged coaxially in the sleeve 20, so that the immersion tube 22 and the sleeve 20 can be rotated relative to one another. During operation, the dip tube 22 is fixed to the housing, ie stationary in relation to the hollow shaft 10.

Wie in 1, 2 zu erkennen, weist die Fördereinrichtung 12 einen Gaskanal 27 auf. Der Gaskanal 27 der Fördereinrichtung 12 wird durch den Innenumfang der Hülse 20 bzw. durch den Innenumfang des Tauchrohrs 22 begrenzt, der in die Hülse 20 eingeschoben ist. Durch den Gaskanal 27 der Fördereinrichtung 12 strömt das aus dem Gaskanal 15 der Hohlwelle 10 kommende gereinigte Gas und verlässt die Hohlwelle 10 durch den Gasauslass 17. Der Gaskanal 15 der Hohlwelle 10 und der Gaskanal 27 der Fördereinrichtung 12 sind koaxial angeordnet.As in 1 , 2 To recognize, the conveying device 12 has a gas channel 27. The gas channel 27 of the conveyor 12 is limited by the inner circumference of the sleeve 20 or by the inner circumference of the dip tube 22, which is inserted into the sleeve 20. The cleaned gas coming from the gas channel 15 of the hollow shaft 10 flows through the gas channel 27 of the conveyor device 12 and leaves the hollow shaft 10 through the gas outlet 17. The gas channel 15 of the hollow shaft 10 and the gas channel 27 of the conveyor device 12 are arranged coaxially.

An dem in Gasströmungsrichtung hinteren Axialende 28 der Hülse 20 bzw. allgemein der Fördereinrichtung 12 geht die Nut 21 in den Auslass 23 für die Flüssigkeit über.At the rear axial end 28 of the sleeve 20 or generally of the conveying device 12 in the gas flow direction, the groove 21 merges into the outlet 23 for the liquid.

Das Tauchrohr 22 dient dazu, die gereinigten Gase aus der Hohlwelle 10 kontrolliert abzuführen. Die Hülse 20 ist zwischen dem Tauchrohr 22 und der Hohlwelle 10 angeordnet. Außerdem bildet das Tauchrohr 22 zusammen mit der Innenwand 13 der Hohlwelle 10 den Auslass 23 für die Flüssigkeit, in den die Nut 21 am hinteren Axialende 28 der Hülse 20 mündet. Das vordere Axialende (in Strömungsrichtung gesehen) des Tauchrohres 22 ist in etwa auf derselben Höhe wie das vordere Axialende der Hülse 20 angeordnet.The dip tube 22 serves to remove the cleaned gases from the hollow shaft 10 in a controlled manner. The sleeve 20 is arranged between the dip tube 22 and the hollow shaft 10. In addition, the dip tube 22, together with the inner wall 13 of the hollow shaft 10, forms the outlet 23 for the liquid, into which the groove 21 at the rear axial end 28 of the sleeve 20 opens. The front axial end (seen in the direction of flow) of the dip tube 22 is arranged at approximately the same height as the front axial end of the sleeve 20.

Im Unterschied zu der auf der Hülse 20 außenangeordneten Nut 21 gemäß 1 zeigt das Ausführungsbeispiel gemäß 3, 4 eine auf der Hülse 20 innenangeordneten Nut 21 bzw. allgemein innenangeordneten Leitgeometrie 14. Die Nut 21 ist auf dem Innenumfang der Hülse 20 ausgebildet. Der Förderkanal für die Flüssigkeit wird durch die Nut 21 und den Außenumfang des Tauchrohres 22 gebildet, gegen den die Hülse 20 bzw. die Stege der Nut 21 abdichten.In contrast to the groove 21 arranged on the outside of the sleeve 20 1 shows the exemplary embodiment according to 3 , 4 a groove 21 arranged on the inside of the sleeve 20 or a guide geometry 14 generally arranged on the inside. The groove 21 is formed on the inner circumference of the sleeve 20. The delivery channel for the liquid is formed by the groove 21 and the outer circumference of the dip tube 22, against which the sleeve 20 or the webs of the groove 21 seal.

Im Übrigen entspricht das Ausführungsbeispiel gemäß 3, 4 dem Ausführungsbeispiel gemäß 1, 2.Otherwise, the exemplary embodiment corresponds to 3 , 4 according to the exemplary embodiment 1 , 2 .

Das Ausführungsbeispiel gemäß 5, 6 bildet das Ausführungsbeispiel gemäß 3, 4 dahingehend weiter, dass die Fördereinrichtung 12 einen integrierten Flüssigkeitsabscheider 24 aufweist. Mit anderen Worten ist das Flüssigkeitsabscheidesystem 11 und die Fördereinrichtung 12 als ein einziges Bauteil ausgebildet. Die Förderrichtung 12 mit der auf dem Innenumfang der Hülse 20 ausgebildeten Leitgeometrie 14 entspricht der Fördereinrichtung 12 gemäß 3, 4.The exemplary embodiment according to 5 , 6 forms the exemplary embodiment according to 3 , 4 further to the effect that the conveying device 12 has an integrated liquid separator 24. In other words, the liquid separation system 11 and the conveying device 12 are designed as a single component. The conveying direction 12 with the guide geometry 14 formed on the inner circumference of the sleeve 20 corresponds to the conveying device 12 3 , 4 .

Durch die integrierte Ausbildung des Flüssigkeitsabscheiders 24 mit der Fördereinrichtung 12 wird die abgeschiedene Flüssigkeit direkt aus der Hohlwelle 10 abgeführt, ohne dass diese auf der Innenwand 13 durch den Gasstrom zur Fördereinrichtung 12 bewegt werden muss. Dazu ist der Flüssigkeitsabscheider 24 als Prallabscheider 25 ausgebildet. Der Prallabscheider 25 weist in Strömungsrichtung vorne mehrere Durchlässe 29 auf, die sich parallel zur Längsachse der Hohlwelle 10 erstrecken.Due to the integrated design of the liquid separator 24 with the conveyor device 12, the separated liquid is removed directly from the hollow shaft 10 without it having to be moved on the inner wall 13 by the gas flow to the conveyor device 12. For this purpose, the liquid separator 24 is designed as an impact separator 25. The impact separator 25 has several passages 29 at the front in the flow direction, which extend parallel to the longitudinal axis of the hollow shaft 10.

Im Beispiel gemäß 5 bis 7 sind vier Durchlässe 29 vorgesehen. Eine andere Anzahl ist möglich. In Strömungsrichtung hinter den Durchlässen 29 ist eine Prallplatte 30 angeordnet, die sich im Wesentlichen senkrecht zur Achse der Hohlwelle bzw. zur Längsachse des Prallabscheider 24 erstreckt. Die Prallplatte 30 überlappt die Durchlässe 29, sodass der durch die Durchlässe 29 strömende Gasstrom auf die Prallplatte 30 trifft. Zwischen der Prallplatte 30 und den Durchlässen 29 ist ein Spalt 32 ausgebildet. An der den Durchlässen 29 zugewandten Oberfläche der Prallplatte 30 endet die Nut 21 der Hülse 20, wie in 6 dargestellt. Damit besteht eine Fluidverbindung zwischen den Durchlässen 29 und der Nut 21 bzw. zwischen dem Spalt 32 und der Nut 21.According to the example 5 until 7 four passages 29 are provided. Another number is possible. In the direction of flow behind the passages 29, a baffle plate 30 is arranged, which extends essentially perpendicular to the axis of the hollow shaft or to the longitudinal axis of the baffle separator 24. The baffle plate 30 overlaps the passages 29 so that the gas stream flowing through the passages 29 hits the baffle plate 30. A gap 32 is formed between the baffle plate 30 and the passages 29. The groove 21 of the sleeve 20 ends at the surface of the baffle plate 30 facing the passages 29, as in 6 shown. This means that there is a fluid connection between the passages 29 and the groove 21 or between the gap 32 and the groove 21.

Die an der Oberfläche der Prallplatte 30 in den Spalt 32 mündende Nut 21 liegt radial weiter außen als die Durchlässe 29. Damit wird erreicht, dass die an der Prallplatte 30 abgeschiedene Flüssigkeit, die durch die Zentrifugalkraft radial nach außen abströmt, direkt in die Nut 21 und damit in die Fördereinrichtung 12 gelangt.The groove 21 which opens into the gap 32 on the surface of the baffle plate 30 is located radially further out than the passages 29. This ensures that the liquid separated on the baffle plate 30, which flows radially outwards due to the centrifugal force, flows directly into the groove 21 and thus reaches the conveyor 12.

Der Gaseinlass 16 der Fördereinrichtung 12 ist koaxial zur Längsachse der Hohlwelle 10 angeordnet, sodass das durch die Durchlässe 29 strömende Gas radial nach innen aus der Hohlwelle 10 abgeleitet wird.The gas inlet 16 of the conveying device 12 is arranged coaxially to the longitudinal axis of the hollow shaft 10, so that the gas flowing through the passages 29 is diverted radially inwards from the hollow shaft 10.

Die mit dem Flüssigkeitsabscheider 24 kombinierte Fördereinrichtung 12 ist durch ein Verbindungselement 31 beispielsweise in der Form eines Fixierblechs kraftschlüssig mit der Hohlwelle 10 verbunden. Das Verbindungselement 31 wiederum ist formschlüssig mit der mit dem Flüssigkeitsabscheider 24 kombinierten Fördereinrichtung 12 verbunden. Dazu weist der Flüssigkeitsabscheider 24 auf dem Außenumfang Nasen 33 auf, die sich radial nach außen erstrecken und in das Verbindungselement 31 eingreifen. Dies hat den Vorteil, dass die Fördereinrichtung 12 zusammen mit dem Flüssigkeitsabscheider 24 aus einem anderen Material als die Hohlwelle 10 gefertigt sein kann, ohne dass es zu Problemen aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten kommt.The conveying device 12 combined with the liquid separator 24 is non-positively connected to the hollow shaft 10 by a connecting element 31, for example in the form of a fixing plate. The connecting element 31 in turn is positively connected to the conveying device 12 combined with the liquid separator 24. For this purpose, the liquid separator 24 has lugs 33 on the outer circumference, which extend radially outwards and engage in the connecting element 31. This has the advantage that the conveying device 12 together with the liquid separator 24 can be made of a different material than the hollow shaft 10 without it problems arise due to the different thermal expansion coefficients.

8 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Leitgeometrie 14 als Schraubenfeder 18 ausgebildet ist. Die Schraubenfeder 18 ist zylindrisch, sodass die Windungen 19 der Schraubenfeder 18 an der Innenwand 13 der Hohlwelle 10 anliegen. Dadurch wird ein Förderkanal für die an der Innenwand 13 anhaftende Flüssigkeit 26 gebildet. 8th shows an exemplary embodiment in which the guiding geometry 14 is designed as a coil spring 18. The coil spring 18 is cylindrical, so that the turns 19 of the coil spring 18 rest on the inner wall 13 of the hollow shaft 10. This creates a delivery channel for the liquid 26 adhering to the inner wall 13.

Das Beispiel gemäß 8 zeigt die Variante, bei der der Auslass 23 für die Flüssigkeit mit einer Rücklaufkammer 34 verbunden ist. Der Gasauslass 17 kann beispielsweise mit dem Abgastrakt des Verbrennungsmotors verbunden sein. Zwischen dem Gehäuse mit der Rücklaufkammer 24 und der Hohlwelle 10 ist eine dynamische Radialdichtung in der Form eines Radialwellendichtringes angeordnet. Das Flüssigkeitsabscheidesystem 11 ist der Fördereinrichtung 12 in Strömungsrichtung vorgeordnet. Die Hohlwelle 10 gemäß 8 ist ein Beispiel für ein System, bei dem das Flüssigkeitsabscheidesystem 11 und die Fördereinrichtung 12 gesondert, d.h. als getrennte Bauteile ausgebildet sind.According to the example 8th shows the variant in which the outlet 23 for the liquid is connected to a return chamber 34. The gas outlet 17 can be connected, for example, to the exhaust tract of the internal combustion engine. A dynamic radial seal in the form of a radial shaft sealing ring is arranged between the housing with the return chamber 24 and the hollow shaft 10. The liquid separation system 11 is arranged upstream of the conveying device 12 in the direction of flow. The hollow shaft 10 according to 8th is an example of a system in which the liquid separation system 11 and the conveying device 12 are designed separately, ie as separate components.

Allen Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, dass die wellenfest angeordnete, schraubenförmige Leitgeometrie 14 so gestaltet ist, dass aufgrund der Drehung der Hohlwelle 10 der an der Innenwand 13 befindliche Flüssigkeitsfilm bzw. Ölfilm zum Axialende der Hohlwelle 10 transportiert wird. Dieses Prinzip ist mit einer Archimedischen Schraube zum Fördern von Wasser vergleichbar. Aufgrund der Schwerkraft der Flüssigkeit bzw. der Fliehkraft bei hohen Drehzahlen wird bei der Drehung der Hohlwelle 10 zumindest der zwischen den Windungen der schraubenförmige Leitgeometrie 14 befindliche Flüssigkeitsanteil an das Wellenende befördert.What all exemplary embodiments have in common is that the helical guide geometry 14, which is fixed to the shaft, is designed in such a way that, due to the rotation of the hollow shaft 10, the liquid film or oil film located on the inner wall 13 is transported to the axial end of the hollow shaft 10. This principle is comparable to an Archimedean screw for pumping water. Due to the gravity of the liquid or the centrifugal force at high speeds, when the hollow shaft 10 rotates, at least the liquid portion located between the turns of the helical guide geometry 14 is transported to the shaft end.

Die Zwangsförderung durch die Fördereinrichtung 12 bietet die Voraussetzung dafür, dass bei dem freien Auslass 23 (1 bis 7) eine zusätzliche Dichtung nicht erforderlich ist, sodass Blowby-Gase entgegen der Förderrichtung der Flüssigkeit in die Hohlwelle 10 einströmen können, ohne die Flüssigkeitsabfuhr signifikant zu behindern. Es ist also nicht erforderlich, das freie Wellenende aufwendig gegen das Nockengehäuse abzudichten. Es ist sogar denkbar, dass die Radialwellendichtring gemäß 8 entfällt. Dadurch wird die Anzahl der Bauteile (Radialwellendichtring, Reingaskanal, Ölrückschlagventil etc.) verringert. Das Ölreservoir für das abgeschiedene Öl kann entfallen. Im Vergleich zu Systemen mit Radialwellendichtring werden die Reibungsverluste verringert.The forced conveyance by the conveyor device 12 provides the prerequisite for the free outlet 23 ( 1 until 7 ) an additional seal is not required, so that blow-by gases can flow into the hollow shaft 10 counter to the conveying direction of the liquid without significantly hindering the liquid removal. It is therefore not necessary to laboriously seal the free shaft end against the cam housing. It is even conceivable that the radial shaft seal according to 8th omitted. This reduces the number of components (radial shaft seal, clean gas channel, oil check valve, etc.). The oil reservoir for the separated oil can be omitted. Compared to systems with a radial shaft seal, friction losses are reduced.

BezugszeichenlisteReference symbol list

1010: Hohlwellehollow shaft
1111: FlüssigkeitsabscheidesystemLiquid separation system
1212: Fördereinrichtungfunding facility
1313: InnenwandInterior wall
1414: LeitgeometrieGuide geometry
1515: Gaskanal der HohlwelleGas channel of the hollow shaft
1616: Gaseinlass der FördereinrichtungGas inlet of the conveyor
1717: Gasauslass der HohlwelleHollow shaft gas outlet
1818: SchraubenfederCoil spring
1919: Windungenconvolutions
2020: Hülsesleeve
2121: NutNut
2222: TauchrohrDip tube
2323: Auslassoutlet
2424: FlüssigkeitsabscheiderLiquid separator
2525: PrallabscheiderImpact separator
2626: Flüssigkeitliquid
2727: Gaskanal der FördereinrichtungGas channel of the conveyor device
2828: Axialende der FördereinrichtungAxial end of the conveyor device
2929: Durchlasspassage
3030: PrallplatteBaffle plate
3131: Verbindungselementconnecting element
3232: Spaltgap
3333: Nasennoses
3434: Rücklaufkammerreturn chamber

Claims

Hollow shaft (10) with - a liquid separation system (11), - a gas channel (15) which has a gas inlet for the entry of raw gas and a gas outlet (17) for the exit of cleaned gas, and - a conveyor device (12) for conveying a liquid separated from a gas, the conveying device (12) being connected in a rotationally fixed manner to an inner wall (13) of the hollow shaft (10) and having a helical guide geometry (14) for conveying the liquid in the longitudinal direction of the hollow shaft (10), characterized in that that the guide geometry (14) comprises at least one helical groove which is formed in the inner wall (13).

Hollow shaft (10) with - a liquid separation system (11), - a gas channel (15) which has a gas inlet for the entry of raw gas and a gas outlet (17) for the exit of cleaned gas, and - a conveying device (12) for conveying a liquid separated from a gas, the conveying device (12) being connected in a rotationally fixed manner to an inner wall (13) of the hollow shaft (10) and a helical guide geometry (14) for conveying the liquid in the longitudinal direction of the hollow shaft (10), characterized in that the guiding geometry (14) comprises at least one profiled sleeve (20) which rests on the inner wall (13).

hollow shaft Claim 1 characterized in that the guiding geometry (14) comprises at least one coil spring (18), the turns (19) of which rest on the inner wall (13).

hollow shaft Claim 2 characterized in that the guide geometry (14) comprises at least one helical groove (21) in the sleeve (20).

hollow shaft Claim 4 characterized in that the groove (21) is formed on the outer circumference of the sleeve (20).

hollow shaft Claim 4 characterized in that the groove (21) is formed on the inner circumference of the sleeve (20).

Hollow shaft according to one of the preceding claims, characterized in that an immersion tube (22) is arranged coaxially in and rotatable relative to the conveyor device (12).

hollow shaft Claim 7 characterized in that an outlet (23) for the separated liquid is formed between the conveying device (12) and the dip tube (22).

Hollow shaft according to one of the preceding claims, characterized in that a liquid separator (24) is arranged upstream of the conveying device (12) in the flow direction of the gas.

hollow shaft Claim 9 characterized in that the liquid separator (24) and the conveying device (12) are integrated or arranged separately.

hollow shaft Claim 9 or 10 characterized in that the liquid separator (24) comprises an impact separator (25).

Hollow shaft according to one of the preceding claims, characterized in that the hollow shaft comprises a hollow cam shaft.

Method for separating a liquid from a gas stream, in which the separated liquid flows along the inner wall (13) of a hollow shaft (10), the liquid passing through a helical conveying device (12) in the hollow shaft (10) in a combined circumferential movement - and longitudinal direction of the hollow shaft (10), the conveying device (12) being connected in a rotationally fixed manner to the inner wall (13) of the hollow shaft (10) and having a helical guide geometry (14) for conveying the liquid in the longitudinal direction of the hollow shaft (10). , wherein the guiding geometry (14) comprises at least one helical groove which is formed in the inner wall (13).

Method for separating a liquid from a gas stream, in which the separated liquid flows along the inner wall (13) of a hollow shaft (10), the liquid passing through a helical conveying device (12) in the hollow shaft (10) in a combined circumferential movement - and longitudinal direction of the hollow shaft (10), the conveying device (12) being connected in a rotationally fixed manner to the inner wall (13) of the hollow shaft (10) and having a helical guide geometry (14) for conveying the liquid in the longitudinal direction of the hollow shaft (10). , wherein the guiding geometry (14) comprises at least one profiled sleeve (20) which rests on the inner wall (13).