DE112007003054B4

DE112007003054B4 - Gas-Flüssigkeit-Trägheitsabscheider zum Entfernen von Flüssigkeitsteilchen aus einem Gas-Flüssigkeit-Strom und Verfahren zum Abscheiden von Öl von Blowbygas eines Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE112007003054B4
Application number: DE112007003054.2T
Authority: DE
Inventors: Stephanie L. Faber; Bradley A. Smith; Christopher E. Holm; Brian W. Schwandt; Peter K. Herman
Original assignee: Cummins Filtration IP Inc
Current assignee: Cummins Filtration IP Inc
Priority date: 2007-01-11
Filing date: 2007-07-26
Publication date: 2014-08-07
Anticipated expiration: 2027-07-27
Also published as: DE112007003788B4; US20100107883A1; CN101573165A; US20110197765A1; US8241411B2; US20070256566A1; BRPI0720747A2; US8118909B2; BRPI0720747B1; DE112007003788A5; DE112007003054T5; US7935165B2; CN101573165B; WO2008085548A1; US20120144788A1; US7648543B2

Abstract

Gas-Flüssigkeit-Trägheitsabscheider zum Entfernen von Flüssigkeitsteilchen aus einem Gas-Flüssigkeit-Strom (512), umfassend ein Gehäuse (528) mit einem Einlass (530) zum Aufnehmen eines Gas-Flüssigkeit-Stroms (512) und einen Auslass (524) zum Austragen eines Gasstroms (522), gekennzeichnet durch einen ersten und zweiten Flusszweig (534; 536) durch das Gehäuse (528) von dem Einlass (530) zu dem Auslass (524), wobei der erste Flusszweig (534) einen ersten Satz aus einer oder mehreren Düsen (538) aufweist, die den Gas-Flüssigkeit-Strom (512) von dem Einlass (530) empfangen und den Gas-Flüssigkeit-Strom in dem ersten Flusszweig (534) in einer Abwärtsrichtung durch den ersten Satz aus einer oder mehreren Düsen (538) und gegen einen ersten Trägheitsimpaktorsammler (540) in dem Gehäuse (528) in dem Weg des beschleunigten Gas-Flüssigkeit-Stroms durch den ersten Flusszweig (534) beschleunigen und eine Flüssigkeitsteilchenabscheidung bewirken, wobei der zweite Flusszweig (536) einen zweiten Satz aus einer oder mehreren Düsen (544) aufweist, die den Gas-Flüssigkeit-Strom von dem Einlass (530) empfangen und den Gas-Flüssigkeit-Strom in dem zweiten Flusszweig (536) in einer Abwärtsrichtung durch den zweiten Satz aus einer oder mehreren Düsen (544) und gegen einen zweiten Trägheitsimpaktorsammler (546) in dem Gehäuse (528) in dem Weg des beschleunigten Gas-Flüssigkeit-Stroms durch den zweiten Flusszweig (536) beschleunigen und eine Flüssigkeitsteilchenabscheidung bewirken, und durch einen variablen Flusscontroller (550) in dem zweiten Flusszweig (536), der den Fluss dort hindurch steuert.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gas-Flüssigkeit-Trägheitsabscheider zum Entfernen von Flüssigkeitsteilchen aus einem Gas-Flüssigkeit-Strom mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1. Einen solchen Gas-Flüssigkeit-Trägheitsabscheider bezeichnet man auch als Impaktor. Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zum Abscheiden von Öl aus Blowbygas eines Verbrennungsmotors gemäß Anspruch 18.
Die DE-A-10 2005 043 198 , von der die Erfindung ausgeht, offenbart einen Gas-Flüssigkeit-Impaktorträgheitsabscheider für das Entfernen und Koaleszieren von Flüssigkeitsteilchen aus einem Gas-Flüssigkeit-Strom, einschließlich in Motorkurbelgehäuseentlüftungen, einschließlich geschlossener Kurbelwellengehäuseentlüftung (CCV – Closed Crankcase Ventilation) und offener Kurbelwellengehäuseentlüftung (OCV – Open Crankcase Ventilation).
Bei einem solchen Gas-Flüssigkeit-Trägheitsabscheider werden Flüssigkeitsteilchen aus einem Gas-Flüssigkeit-Strom entfernt, indem der Strom oder das Aerosol durch Düsen oder Öffnungen auf hohe Geschwindigkeiten beschleunigt und selbiges gegen einen Impaktor gelenkt wird, was in der Regel eine scharfe Richtungsänderung verursacht und die erwähnte Flüssigkeitsabscheidung bewirkt. Solche Trägheitsimpaktoren haben unterschiedliche Verwendungen, einschließlich in Ölabscheidungsanwendungen für Blowbygase aus dem Kurbelgehäuse eines Verbrennungsmotors.
Die grundlegende Idee des bekannten Gas-Flüssigkeit-Trägheitsabscheiders besteht darin, in dem Gas-Flüssigkeit-Trägheitsabscheider einen Aktuator oder Flusscontroller zur Strömungsänderung vorzusehen. Dieser sitzt in dem einen einzigen, hier vorhandenen Flusszweig. Mittels dieses Aktuators ist die Gesamtströmung durch eine oder mehrere Öffnungen veränderbar und damit an die tatsächlichen Strömungsverhältnisse anpassbar. Die Anpassung erfolgt vorzugsweise in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Parameter, insbesondere in Abhängigkeit von dem Druck der Gas-Flüssigkeit-Strömung.
Mit dem bekannten, zuvor angesprochenen Gas-Flüssigkeit-Trägheitsabscheider wird ein System zum Trennen von Öl von Blowbygas eines Verbrennungsmotors bereitgestellt, einschließlich Bereitstellen einer erhöhten Abscheidungseffizienz früh während der Lebensdauer des Motors ohne Erleiden eines unerwünscht hohen Druckabfalls spät während der Lebensdauer des Motors einschließlich Lebensendezustand des Motors. Während sich ein Motor abnutzt, wird mehr Blowbygas erzeugt und der Impaktor in dem Gas-Flüssigkeit-Trägheitsabscheider erfährt einen größeren Fluss und erhöhten Druck von dem Kurbelgehäuse. Wenn dies eintritt, beginnt der Impaktor tatsächlich mit höherer Effizienz zu arbeiten, weist aber auch einen größeren Druckabfall auf.
Bei dem bekannten, zuvor erläuterten Gas-Flüssigkeit-Trägheitsabscheidern wird das Blowbygas zu Beginn weniger Düsen ausgesetzt, wenn Druck und Fluss niedriger sind. Mit steigendem Druck werden mehr Stufen geöffnet. Dies bedeutet, dass die Effizienz ab dem Beginn des Lebens hoch sein kann und der Druckabfall mit Abnutzung des Motors gesteuert wird. Diese Ausführungsform liefert eine verbesserte Leistung durch Bereitstellung einer konsistenteren Effizienz und eines konsistenteren Druckabfalls über die Lebensdauer des Motors.
Der Aktuator des zuvor erläuterten, bekannten Gas-Flüssigkeit-Trägheitsabscheiders beeinflusst stets den gesamten Gas-Flüssigkeit-Strom durch den Gas-Flüssigkeit-Trägheitsabscheider.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, den zuvor erläuterten, bekannten Gas-Flüssigkeit-Trägheitsabscheider im Hinblick auf eine weitere Verbesserung der Effizienz über die Lebensdauer des Motors zu optimieren.
Der erfindungsgemäße Gas-Flüssigkeit-Trägheitsabscheider, bei dem die zuvor aufgezeigte Problemstellung gelöst ist, ist durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 in seiner Grundstruktur zutreffend beschrieben. Wesentlich ist, das es bei dem erfindungsgemäßen Gas-Flüssigkeit-Trägheitsabscheider einen ersten Flusszweig und einen zweiten, dazu parallelen Flusszweig durch das Gehäuse von dem Einlass zu dem Auslass gibt. Der eine Flusszweig ist für den Blowby-Gasfluss ständig offen, der andere Flusszweig hat eine oder mehrere Stufen, die bei steigendem Druck mit Überdruckventilen geöffnet werden oder ist auch stufenlos variabel zu verändern.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist nur der Impaktor mit der konstanten Stufe zu Lebensbeginn des Motors offen, und alle Stufen werden am Lebensende des Motors offen sein.
Weiter bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 17.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein entsprechendes Verfahren gemäß Anspruch 18. Insoweit sind bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen Gegenstand der Unteransprüche 19 bis 21.
Im folgenden wird die Erfindung nun anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen 1–26 die konstruktiven Einzelheiten des Standes der Technik gemäß der DE-A-10 2005 043 198 . 27–31 zeigen die Lehre der Erfindung.
1 ist eine schematische Schnittdarstellung eines Gas-Flüssigkeit-Trägheitsimpaktorabscheiders des genannten Standes der Technik.
2 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 2-2 von 1,
3 ist eine schematische Perspektivansicht eines Abschnitts von 1, zeigt aber eine andere Ausführungsform.
4 ist eine schematische Perspektivansicht eines Abschnitts von 1, zeigt aber eine andere Ausführungsform,
5 ist eine perspektivische Seitenansicht eines die Ausführungsform von 4 enthaltenden Gas-Flüssigkeit-Trägheitsimpaktorabscheiders,
6 ist eine teilweise weggebrochene Perspektivansicht der Konstruktion von 5,
7 ist eine teilweise weggebrochene Perspektivansicht der Konstruktion von 5,
8 ist eine auseinandergezogene Perspektivansicht eines Abschnitts von 5,
9 ist eine Schnittansicht der Konstruktion von 5, die eine erste Position des Aktuators zeigt,
10 ist wie 9 und zeigt eine weitere Position des Aktuators,
11 ist eine schematische Perspektivansicht eines Abschnitts von 1, zeigt aber eine andere Ausführungsform,
12 ist eine schematische Darstellung eines Abschnitts eines anderen Gas-Flüssigkeit-Trägheitsimpaktorabscheiders des genannten Standes der Technik,
13 ist eine Schnittansicht eines die Ausführungsform von 12 enthaltenden Gas-Flüssigkeit-Trägheitsimpaktorabscheiders,
14 ist wie 13 und zeigt eine weitere Position des Aktuators,
15 ist eine Schnittansicht der Konstruktion von 13,
16 ist eine Perspektivansicht der Konstruktion von 13,
17 ist eine auseinandergezogene Perspektivansicht der Konstruktion von 16,
18 ist eine weitere auseinandergezogene Perspektivansicht der Konstruktion von 16,
19 ist eine schematische Perspektivansicht eines Abschnitts eines anderen Gas-Flüssigkeit-Trägheitsimpaktorabscheiders des genannten Standes der Technik,
20 ist eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines anderen Gas-Flüssigkeit-Trägheitsimpaktorabscheiders des genannten Standes der Technik,
21 ist eine obere Seitenansicht entlang der Linie 21-21 von 20,
22 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts von 20,
23 ist eine schematische Schnittansicht eines Gas-Flüssigkeit-Trägheitsimpaktorabscheiders des genannten Standes der Technik,
24 ist wie 23 und zeigt eine weitere Ausführungsform,
25 ist wie 23 und zeigt eine weitere Ausführungsform,
26 ist wie 23 und zeigt eine weitere Ausführungsform,
27 ist eine schematische Schnittdarstellung eines Gas-Flüssigkeit-Trägheitsimpaktorabscheiders gemäß der Erfindung,
28 ist wie 27 und zeigt einen weiteren Betriebszustand,
29 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts von 27
30 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 30-30 von 29,
31 ist eine Perspektivansicht von unterhalb der Konstruktion von 29.
Die folgende Beschreibung der 1–26 ist dem oben erwähnten Stand der Technik entnommen.
1 zeigt einen Gas-Flüssigkeit-Trägheitsimpaktorabscheider 30 für das Koaleszieren und Entfernen von Flüssigkeitsteilchen aus einem Gas-Flüssigkeit-Strom 32, in einer beispielhaften Kurbelgehäuseentlüftungsabscheidungsanwendung für einen Verbrennungsmotor 34 gezeigt. Bei einer derartigen Anwendung sollen Blowbygase aus dem Kurbelgehäuse 36 des Motors 34 entlüftet werden. Diese Gase enthalten unbehandelt Teilchenmaterie in Form von Ölnebel und Ruß. Es ist wünschenswert, die Konzentration der Verunreinigungen zu kontrollieren, insbesondere wenn die Blowbygase in das Lufteinlasssystem des Motors zurückgeführt werden sollen, beispielsweise am Einlasskrümmer 38. Die Ölnebeltröpfchen weisen im allgemeinen einen Durchmesser von weniger als 5 μ auf und es ist somit schwierig, sie unter Verwendung herkömmlicher faserartiger Filtermedien zu entfernen und gleichzeitig einen niedrigen Strömungswiderstand aufrechtzuerhalten, wenn das Medium Öl und Verunreinigungen sammelt und damit gesättigt wird.
Der Abscheider 30 enthält ein Gehäuse 40 mit einem Einlass 42 zum Empfangen eines Gas-Flüssigkeit-Stroms 32 vom Motorkurbelgehäuse 36, einen Auslass 44 zum Austragen eines Gasstroms 46 zum Einlasskrümmer 38 und einen Abfluss 45, der das abgetrennte Fluid bei 47 aus dem Impaktorsammler 54 abfließen lässt und gesammelte Öltröpfchen bei 47 zum Kurbelgehäuse 36 zurückführt. Die Düsenstruktur 48 in dem Gehäuse weist mehrere Düsen auf, die durch Öffnungen, wie etwa 50, 52, 1, 2, bereitgestellt werden, die den Gas-Flüssigkeit-Strom bei 58 vom Einlass 42 empfangen und den Gas-Flüssigkeit-Strom durch die Düsen 50, 52 beschleunigen. Die mehreren Düsen liefern einen kumulativen Fluss parallel dort hindurch. Ein Trägheitsimpaktorsammler 54 im Gehäuse befindet sich im Weg des beschleunigten Gas-Flüssigkeit-Stroms bei 58 und bewirkt eine Flüssigkeitsteilchentrennung durch eine scharfe Richtungsänderung, wie bei 56 gezeigt. Bei der bevorzugten Ausführungsform besitzt der Impaktorsammler 54 eine rauhe poröse Sammel- oder Aufschlagoberfläche 60, die eine Flüssigkeitsteilchentrennung von dem Gas-Flüssigkeit-Strom verursacht, und ist wie der im US-Patent 6,290,738 gezeigte, durch Bezugnahme hier aufgenommen. Die Düsenöffnungen 50, 52 können wie in dem US-Patent eine Venturi- oder kegelstumpfförmige Gestalt aufweisen.
Ein variabler Flussaktuator 62 variiert den kumulativen Fluss durch die mehreren Düsen als Reaktion auf einen gegebenen Parameter. Bei einer wünschenswerten Ausführungsform wird die kumulative Flussgeschwindigkeit variiert, wenngleich andere Flusscharakteristiken variiert werden können. Der Gas-Flüssigkeit-Strom fließt axial entlang einer axialen Fließrichtung bei 58 durch Öffnungen 50, 52. Der Aktuator 62 kann entlang einer gegebenen Richtung relativ zu den Öffnungen bewegt werden, um den erwähnten kumulativen Fluss zu variieren. Bei einer Ausführungsform kann der Aktuator 62 entlang der erwähnten gegebenen Richtung relativ zu den Öffnungen bewegt werden, um die Gesamtfläche und somit die resultierende Flussgeschwindigkeit zu variieren. In 1, 2 ist der Aktuator 62 eine Scheibe oder Platte, die über eine oder mehrere der Öffnungen bewegt werden kann, um die Querschnittsfläche davon quer zur axialen Fließrichtung 58 zu ändern. Die Scheibe 62 kann, wie bei Pfeil 64 gezeigt, in 1, 2 von links nach rechts quer zur axialen Fließrichtung 58 bewegt werden. Bei der Ausführungsform der 1, 2 besitzt die Scheibe 62 mehrere Längsschlitze oder Öffnungen 66, 68, die auf jeweilige Düsenöffnungen 50, 52 ausgerichtet sind und dort entlang quer verschoben werden können, um die Größe davon zu variieren, die für einen axialen Fluss dort hindurch zur Verfügung steht, und um somit die kumulative Flussfläche zu variieren. Bei einer weiteren Ausführungform können eine oder mehrere der Düsenöffnungen 50, 52 während der Bewegung der Scheibe 62 geschlossen oder geöffnet werden, um somit die Anzahl von Öffnungen zu variieren, die für einen axialen Fluss dort hindurch zur Verfügung stehen, um somit die erwähnte kumulative Flussfläche zu variieren. Bei einer weiteren Ausführungsform variiert eine Bewegung der Aktuatorscheibe 62 sowohl die Größe als auch die Anzahl der Öffnungen, beispielsweise kann eine Bewegung der Aktuatorscheibe 62 hin und her entlang der Richtung 64 die Öffnungen entlang einer Querschnittsfläche davon quer zur Fließrichtung 58 ausweiten und einschränken, um die Größe der Öffnungen zu variieren, und bei Bewegung der Aktuatorscheibe 62 hin und zurück entlang der Richtung 64 kann andere der Öffnungen öffnen und schließen, um die Anzahl an Öffnungen zu variieren, durch die der Gas-Flüssigkeit-Strom fließt.
Bei einer Ausführungsform ist der erwähnte Parameter, auf die der variable Flussaktuator 62 reagiert, der Druck des Gas-Flüssigkeit-Stroms. Das Gehäuse 40 enthält einen Drucksensor 70 in Form eines Diaphragmas oder einer Membran, das oder die durch eine Verbindung 72 mit dem Aktuator 62 gekoppelt ist, um Letzteren dahingehend zu aktivieren, sich bei 64 in 1, 2 von links nach rechts zu bewegen. Mit zunehmendem Druck des Gas-Flüssigkeit-Stroms bewegt sich das Diaphragma 70 in 1 nach links, was in der bevorzugten Form die Größe der Öffnungen 50, 52 usw. vergrößert (die Querschnittsflussfläche davon vergrößert) und/oder die Anzahl der Öffnungen 50, 52 usw. erhöht, die für den Fluss dort hindurch offen sind. Der steigende Druck der Gas-Flüssigkeit-Strömung in der Gehäusekammer 74 überwindet die Vorspannfeder 76, um eine Linksbewegung des Diaphragmas 70 zu verursachen. Wenn der Gas-Flüssigkeit-Flussdruck abnimmt, dann bewegt die vorspannende Feder 76 die Aktuatorscheibe 62 in 1 nach rechts, um bevorzugt die Größe und/oder Anzahl der Öffnungen 50, 52 usw. zu reduzieren. Auf diese Weise wird ein gewünschtes Druckdifferential ΔP (Delta P) aufrechterhalten, wodurch die Notwendigkeit entfällt, Kompromisse zwischen kleinsten und größten Flussraten, Motorgrößen, wechselnden Bedingungen wie etwa Motorabnutzung, Geschwindigkeit, Bremsen usw. zu machen. Der variable Flussaktuator maximiert die Effizienz durch Anpassen an verschiedene Motorengrößen, Flussnennwerte und sich ändernde Bedingungen während des Motorbetriebs und überwindet vorherige Kompromisse, die bei einem festen Flussabscheider erforderlich sind. Bei der Ausführungsform von 1 wird die Gehäusekammer 78 auf der gegenüberliegenden Seite des Diaphragmas 70 von der Kammer 74 wie bei den Entlüftungsöffnungen 80, 82 unter Bezugnahme auf ΔP zur Atmosphäre entlüftet, wenngleich andere Referenzdrücke verwendet werden können.
3 zeigt eine weitere Ausführungsform mit einer Aktuatorplatte oder -scheibe 84, die, wie bei dem Pfeil 86 gezeigt, gleitend entlang dem Gehäuse 88 parallel verschoben werden kann, um die Größe der Düsenöffnungen wie etwa 90, 92 zu variieren, wenn Längsschlitze oder Öffnungen 94, 96 der Scheibe 84 dort entlang bewegt werden. Schlitze oder Öffnungen 94, 96 können eine kegelstumpfförmige Verjüngung 98 aufweisen, um den erwähnten Venturi-Beschleunigungseffekt zu verstärken. Wenn sich die Scheibe 84 in 3 nach links bewegt, nimmt die Größe der Venturi-Öffnungen 90, 92 zu, d. h. eine Linksbewegung der Aktuatorscheibe 84 erweitert die Größe der Öffnungen 90, 92 entlang einer Querschnittsfläche davon quer zur axialen Fließrichtung 58, um die Größe der Öffnungen zu variieren. Eine Rechtsbewegung der Aktuatorscheibe 84 schränkt die Öffnungen 90, 92 entlang der Querschnittsfläche davon quer zur axialen Fließrichtung 58 ein. Alternativ oder zusätzlich kann eine Linksbewegung der Aktuatorscheibe 84 zusätzliche Öffnungen öffnen, und eine Rechtsbewegung der Aktuatorscheibe 84 kann einige Öffnungen schließen, um die Anzahl an Öffnungen zu variieren, durch die der Gas-Flüssigkeit-Strom fließt.
4 zeigt eine weitere Ausführungsform mit einer Aktuatorscheibe 100, die um eine Rotationsachse 102 parallel zur axialen Fließrichtung 58 gedreht werden kann. Die Aktuatorscheibe 100 kann, wie bei Pfeil 104 gezeigt, im Uhrzeigersinn um die Achse 102 gedreht werden, um eine oder mehrere Düsenöffnungen 106, 108 usw. der Gehäusewand 110 einzuschränken und/oder zu öffnen, wenn die Schlitze 112, 114 in der Aktuatorscheibe 100 quer darüber hinweg gleiten.
Die 5–10 zeigen eine bevorzugte Implementierung der Ausführungsform von 4. Das Gehäuse 120 weist einen Einlass 122 vergleichbar dem Einlass 42, 1, zum Aufnehmen des Gas-Flüssigkeit-Stroms 32 zum Beispiel vom Kurbelgehäuse 36 auf. Das Gehäuse 120 weist einen Auslass 124 vergleichbar dem Auslass 44, 1, zum Austragen des Gasstroms 46 zum Beispiel zum Einlasskrümmer 38 auf. Das Gehäuse 120 weist einen Abfluss 126 vergleichbar dem Abfluss 45, 1, auf, der abgetrenntes Fluid 47 von dem Impaktorsammler 54 ablaufen lässt, zum Beispiel gesammelte Öltröpfen bei 47 zum Kurbelgehäuse 36 zurückführt. Die Aktuatorscheibe 100 ist drehbar an einer Gehäusespindel 128 montiert, so dass sie sich um die Achse 102 dreht. Die Scheibe 100 ist durch eine Verbindung 130 mit einer Diaphragmaplatte 132 mit Schenkeln 134 verbunden, die sich durch das Diaphragma 136 erstrecken und an der gegenüberliegenden Seite einer Federplatte 138 derart montiert sind, dass das Diaphragma 136 zwischen den Platten 132 und 138 geschichtet ist. Die vorspannende Feder 140 liegt zwischen der Federplatte 138 und einer Verschlusskappe 142 an, die an dem Gehäuse montiert und am Umfang 144 daran abgedichtet ist und eine erste Kammer 146 auf einer Seite des Diaphragmas und eine zweite Kammer 148 auf der anderen Seite des Diaphragmas bereitstellt.
9 zeigt einen niedrigen Druckzustand der Gas-Flüssigkeit-Strömung 32, wobei die Aktuatorscheibe 100, wie bei Pfeil 150 gezeigt, im Uhrzeigersinn zu einer ersten Position gedreht ist, wodurch der kumulative Fluss durch die mehreren Düsenöffnungen 106, 108 usw. minimiert ist, wodurch beispielsweise die Größe von einer oder mehreren solchen Öffnungen eingeschränkt und/oder eine oder mehrere solcher Öffnungen geschlossen werden. 10 zeigt einen höheren Druckzustand der Gas-Flüssigkeit-Strömung 32, wobei die Aktuatorscheibe 100, wie bei Pfeil 152 gezeigt, entgegen dem Uhrzeigersinn zu einer zweiten Position gedreht ist, in der der kumulative Fluss durch die mehreren Düsenöffnungen 106, 108 usw. maximiert ist, zum Beispiel durch Erweitern von einer oder mehreren solchen Öffnungen und/oder Öffnen von einer oder mehreren solcher Öffnungen. Der Aktuator besitzt mehrere Positionen zwischen seiner kleinsten und größten kumulativen Flussposition als Reaktion auf den Druck des Gas-Flüssigkeit-Stroms, um den Druck konstant zu halten, das heißt, ein konstantes ΔP relativ zu einer gegebenen Referenz beizubehalten. Die gegebene Referenz kann atmosphärischer Druck sein, wie beispielsweise durch eine oder mehrere Entlüftungsöffnungen 154, 156 in der mit der Kammer 148 kommunizierenden Endkappe 142 bereitgestellt.
Bei der Ausführungsform der 5–10 wird der erwähnte Drucksensor durch ein Diaphragma 136 mit erster und zweiter gegenüberliegender Seite 158 und 160 bereitgestellt, wobei die erste Seite 158 durch die Platte 132 und die Verbindung 130 mit der Aktuatorscheibe 100 gekoppelt ist, vergleichbar dem Diaphragma 70, 1, mit erster und zweiter gegenüberliegender Seite 69 und 71, wobei die erste Seite 69 durch die Verbindung 72 mit der Aktuatorscheibe 62 gekoppelt ist. Eine der ersten und zweiten Seite des Diaphragmas ist Druck in dem Gas-Flüssigkeit-Stroms 32 ausgesetzt, um eine Bewegung des Aktuators zu steuern. In den 1 und 9 ist die erwähnte erste Seite 69, 158 des jeweiligen Diaphragmas 70, 136 Druck in dem Gas-Flüssigkeit-Strom ausgesetzt, um eine Bewegung des Aktuators zu steuern. Bei anderen zu beschreibenden Ausführungsformen ist die zweite Seite des Diaphragmas Druck in dem Gas-Flüssigkeit-Strom ausgesetzt, um eine Bewegung des Aktuators zu steuern. In den 1–2 und 5–10 wird das vorspannende Glied 76, 140 durch einen gegebenen Druck im Gas-Flüssigkeit-Strom 32 in der jeweiligen Kammer 74, 146 auf der jeweiligen ersten Seite 69, 158 des jeweiligen Diaphragmas 70, 136 überwunden.
11 zeigt eine weitere Ausführungsform mit einer Aktuatorscheibe 161, die um eine Rotationsachse 102 parallel zur axialen Fließrichtung 58 gedreht werden kann. Die Aktuatorscheibe 161 ist drehbar an einer Spindel 163 an der Gehäuseplatte 162 montiert und kann gedreht werden, um eine oder mehrere Düsenöffnungen wie etwa 164, 165 usw. zu öffnen oder zu schließen. Bei Drehung der Scheibe 161, wie bei Pfeil 166 gezeigt, öffnen oder schließen ein oder mehrere radiale Arme 167, 168 der Scheibe, die unterschiedliche Bogenlängen aufweisen können, jeweilige Düsenöffnungen, um somit den erwähnten kumulativen Fluss durch die Düsenstruktur durch Variieren der Anzahl von Düsenöffnungen zu variieren, die für einen Fluss dort hindurch zur Verfügung stehen.
12 zeigt eine weitere Ausführungsform mit einer Aktuatorscheibe 170, die entlang einer Richtung parallel zur axialen Fließrichtung 58 parallel verschoben werden kann. Der Aktuator 170 kann in der gleichen Richtung wie die axiale Fließrichtung 58 aus der durchgehend gezeichneten Position 172 zur gestrichelt gezeichneten Position 174 entlang dem Pfeil 176 bewegt werden, um den erwähnten kumulativen Fluss des Gas-Flüssigkeit-Stroms zu verringern, indem Düsenöffnungen wie etwa 178 in der Gehäusewand 180 eingeschränkt oder geschlossen werden. Der Aktuator 170 kann aus der gestrichelt gezeichneten Position 174 zur durchgehend gezeichneten Position 172, wie bei Pfeil 182 gezeigt, in der der axialen Fließrichtung 58 entgegengesetzten Richtung bewegt werden, um den erwähnten kumulativen Fluss zu vergrößern. Der Aktuator enthält Ventilschäfte wie etwa 184 mit jeweiligen konisch geformten Ventilköpfen wie etwa 186, die mit jeweiligen Ventilsitzen, die von den Düsenöffnungen wie etwa 178 bereitgestellt werden, in Eingriff gebracht werden können. Der Ventilkopf 186 ist konisch entlang einer Verjüngung geformt, die sich zu einer Richtung verengt, die in die gleiche Richtung wie die axiale Fließrichtung 58 zeigt. Die Ventilsitze können komplementär zu den Ventilköpfen konisch geformt sein. In einem offenen Ventilzustand, wie durchgehend bei 172 gezeigt, fließt der Gas-Flüssigkeit-Strom, wie bei 188, 190 gezeigt, durch die Düsenöffnung 178 und trifft auf die Aufpralloberfläche 60, die die zugewandte Oberfläche des Aktuators 170 sein kann oder die durch einen Impaktorsammler wie etwa 54, der daran montiert ist, bereitgestellt werden kann, was eine Flüssigkeitsteilchentrennung wie oben verursacht.
Die 13–18 zeigen eine bevorzugte Implementierung der Ausführungsform vom 12. Das Gehäuse 200 besitzt einen Einlass 202 vergleichbar dem Einlass 42, 1, zum Aufnehmen des Gas-Flüssigkeit-Stroms 32, zum Beispiel vom Kurbelgehäuse 36. Das Gehäuse 200 besitzt einen Auslass 204 vergleichbar dem Auslass 44, 1, zum Austragen des Gasstroms 46, zum Beispiel zum Einlassverteiler 38. Das Gehäuse 200 besitzt einen Abfluss 206 vergleichbar dem Abfluss 45, 1, der abgetrenntes Fluid 47 vom Impaktorsammler 54 ablaufen lässt, zum Beispiel gesammelte Öltröpfchen bei 47 zum Kurbelgehäuse 36 zurückführt. Die innere Gehäusewand 180 weist mehrere Düsenöffnungen 178, 208 usw. auf. Die Aktuatorscheibe 170 weist mehrere Ventilschäfte 184, 210 usw. mit jeweiligen Ventilköpfen 186, 212 usw. auf, die jeweilige Düsenöffnungen 178, 208 usw. öffnen und schließen und/oder einschränken und erweitern. Die Aktuatorscheibe 170 ist an dem Diaphragma 214 montiert, das an seiner Peripherie 216 im Gehäuse abgedichtet ist. Das Gehäuse enthält eine Kammer 218, die den Gas-Flüssigkeit-Strom vom Einlass 202 empfängt, eine Teilkammer 220 zwischen der inneren Gehäusewand 180 und der ersten Seite 222 des Diaphragmas 214 und eine Kammer 224 auf der zweiten Seite 226 des Diaphragmas. Das Gehäuse ist durch eine erste Verschlusskappe 28, die die Kammer 218 einschließt, und eine zweite Verschlusskappe 230, die die Kammer 224 einschließt, geschlossen.
Der Gas-Flüssigkeit-Strom 32 fließt durch den Gehäuseeinlass 202 in die Kammer 218 zwischen der Verschlusskappe 228 und der inneren Gehäusewand 180. Die Teilkammer 220 befindet sich zwischen der inneren Gehäusewand 180 und dem Diaphragma 214 und empfängt die Gas-Flüssigkeit-Strömung, die durch die Düsenöffnungen 178, 208 usw. kommuniziert wird, wenn sie offen sind. Die Kammer 224 befindet sich zwischen der Verschlusskappe 230 und der erwähnten zweiten Seite 226 des Diaphragmas 214 und enthält einen Abstandshalterring 232 mit mehreren Abstandshalterschenkeln 234 zum Bereitstellen eines Plenums in der Kammer 224. Mehrere Kommunikationspassagen 236, 238 usw. liefern eine Kommunikation des Drucks der Gas-Flüssigkeit-Strömung dort hindurch, wie bei Pfeilen 240, 242 usw. gezeigt, von der Kammer 218 in die Kammer 224, wie bei Pfeilen 244, 246 usw. gezeigt. Die Größe und Anzahl der Kommunikationspassagen 236, 238 usw. sind so ausgewählt, dass das Verhältnis des Drucks auf der zweiten Seite 226 des Diaphragmas 214, resultierend aus und relativ zu dem Druck des Gas-Flüssigkeit-Stroms, größer ist als das Verhältnis des Drucks auf der ersten Seite 222 des Diaphragmas 214, relativ zu und resultierend aus dem Druck des Gas-Flüssigkeit-Stroms. Das Diaphragma 214 ist inhärent vorgespannt oder weist alternativ eine nichtgedehnte Position auf, wie in 13 gezeigt, wobei die Düsenöffnungen 178, 208 usw. durch Ventilköpfe 186, 212 usw. geschlossen sind, was die in 12 gezeigte gestrichelt gezeichnete Position 174 ist. Diese inhärente Vorspannung oder nicht-gedehnte Position des Diaphragmas besitzt eine Vorspannung zu einer solchen geschlossenen Position der Düsenöffnungen, die größer ist, als der Druck in der Kammer 224 auf der zweiten Seite 226 des Diaphragmas, z. B. bei einer niedrigen Motordrehzahl. Mit dem Druck des Gas-Flüssigkeit-Stroms steigt der Druck in der Kammer 224 auf der zweiten Seite 226 des Diaphragmas und überwindet die inhärente Vorspannung des Diaphragmas 214, um das Diaphragma zu dehnen und in die in 14 gezeigte Position zu bewegen, die die durchgehend gezeichnete Position 172 in 12 ist, um das Öffnen von Düsenöffnungen 178, 208 durch Bewegen von Ventilköpfen 186, 212 usw. von ihren jeweiligen Ventilsitzen weg entlang der Richtung 182, 12, zu beginnen. Dieser Öffnungsbewegung der Ventile wird durch den Druck in der Teilkammer 220 auf der ersten Seite 222 des Diaphragmas entgegengewirkt, der nun aufgrund der Gas-Flüssigkeit-Strömung, wie bei Pfeilen 188, 190 gezeigt, durch die jeweiligen Düsenöffnungen in die Teilkammer 220 zur Verfügung steht und sie wird kompensiert. Das erwähnte Verhältnis von Drücken auf der ersten Seite und zweiten Seite des Diaphragmas steuert das Öffnen und Schließen der Ventile und variiert die Größe der Düsenöffnungen und gegebenenfalls die Anzahl der geöffneten oder geschlossenen Öffnungen.
Der kumulative Fluss durch die Düsen wird durch den variablen Flussaktuator 170 variiert, wobei eine Bewegung eines derartigen Aktuators mindestens die Größe oder Anzahl von Öffnungen 178, 208 usw. variiert. Der kumulative Fluss kann weiter variiert werden durch Variieren der axialen Höhe der Ventilschäfte 184, 210 usw. Schaft zu Schaft; der Verjüngung, Breite usw. der Ventilköpfe 186, 212 usw. von Kopf zu Kopf; der Größe der Öffnungen 178, 208 usw.; dem Druckverhältnis auf gegenüberliegenden Seiten 222 und 226 des Diaphragmas durch Variieren der Größe und Anzahl von Kommunikationspassagen 236, 238; und verschiedene Kombinationen davon.
Der Aktuator 170 weist eine erste Position auf, wie in 13 gezeigt und in gestrichelter Linie 174 in 12, die den kumulativen Fluss des Gas-Flüssigkeit-Stroms durch die mehreren Düsenöffnungen 178, 208 minimiert oder schließend stoppt. Der Aktuator besitzt eine zweite Position, wie in 14 und durchgezogen 172 in 12 gezeigt, die den Fluss durch die mehreren Düsenöffnungen 178, 208 usw. maximiert. Der Aktuator 170 wird durch den durch das Diaphragma 214 bereitgestellten Drucksensor zwischen der erwähnten ersten und zweiten Position und mehreren Positionen dazwischen als Reaktion auf den Druck des Gas-Flüssigkeit-Stroms bewegt, um solchen Druck konstant zu halten, d. h. gegebenenfalls ein konstantes ΔP aufrechtzuerhalten. Wie oben werden dadurch vorherige Kompromisse in einem festen Abscheider überwunden, der sich nicht an sich ändernde Motor- oder Fließbedingungen noch an verschiedene Motorgrößen anpasst. Die Seite 226 des Diaphragmas ist sowohl in der erwähnten ersten als auch zweiten Position des Aktuators und den Zwischenpositionen dazwischen Druck in dem Gas-Flüssigkeit-Strom ausgesetzt. Die Seite 222 des Diaphragmas ist in der erwähnten zweiten Position und Zwischenpositionen des Aktuators Druck in dem Gas-Flüssigkeit-Strom ausgesetzt.
19 zeigt eine weitere Ausführungsform, wobei ein Aktuator 250 entlang einer Richtung 252 parallel zur axialen Fließrichtung 58, vergleichbar dem Aktuator 170, 12, parallel verschoben wird, um Düsenöffnungen wie etwa 254, 256 usw. in der Gehäusewand 258 zu öffnen und zu schließen und/oder zu vergrößern oder einzuschränken. Der Aktuator 250 besitzt mehrere Ventilschäfte 260, 262 usw. mit konisch geformten Ventilköpfen 264, 266 usw., die mit jeweiligen Ventilsitzen wie etwa 268, 270 usw. in Eingriff gebracht werden können, wobei die Ventilsitze komplementär zu den Ventilköpfen konisch geformt sein können. Im Gegensatz zu 12 sind die Ventilköpfe 264, 266 in 19 entlang einer Verjüngung konisch geformt, die sich zu einer Richtung verengt, die entgegen der axialen Fließrichtung 58 zeigt. Der variable Flussaktuator 250 variiert den kumulativen Fluss der Gas-Flüssigkeit-Strömung durch die Düsenöffnungen 254, 256 usw. als Reaktion auf einen gegebenen Parameter durch Hin- und Herbewegung, wie bei Pfeil 252 gezeigt. Wenn der Druck in der Gas-Flüssigkeit-Strömung der bezeichnete Parameter ist, kann der Druck gegen die Ventilköpfe 264, 266 dazu verwendet werden, die Ventile zu öffnen, und der Druck gegen solche Ventilköpfe und die Oberfläche 272 der Aktuatorscheibe kann dazu verwendet werden, die kumulative Fließfläche durch Vergrößern der Querschnittsfläche der Düsenöffnungen zu variieren und zu erweitern. Eine vorspannende Feder wie etwa 76, 140 kann an der Oberfläche 274 der Aktuatorscheibe anliegen, um den Aktuator in eine geschlossene oder eingeschränkte Position vorzuspannen. Der Aktuator 250 bewegt sich in der gleichen Richtung wie die axiale Fließrichtung 58, um den erwähnten kumulativen Fluss zu vergrößern, und bewegt sich in der entgegengesetzten Richtung zur axialen Fließrichtung 58, um den erwähnten kumulativen Fluss zu verringern.
Die 20–22 zeigen eine weitere Ausführungsform mit mehreren Aktuatorbaugruppen 280, 282, 284, 286 im Gehäuse 290. In der Aktuatorbaugruppe 280 besitzt die Gehäuseteilwand 292 mehrere Düsenöffnungen wie etwa – 294, 296, 298 usw., durch die die Gas-Flüssigkeit-Strömung bei 58 beschleunigt wird und den Trägheitsimpaktorsammler 54 an der Aufpralloberfläche 60 wie oben trifft und eine Flüssigkeitsteilchentrennung von dem Gas-Flüssigkeit-Strom bewirkt. Der Impaktorsammler 54 ist an dem variablen Flussaktuator 300 montiert, oder alternativ kann die Oberfläche 302 des Aktuators die Aufpralloberfläche 60 bereitstellen. Der Aktuator 300 wird, wie bei Pfeil 304 gezeigt, entlang einer Richtung parallel zur axialen Fließrichtung 58 hin und zurück parallel verschoben und wird durch eine Feder 306, die zwischen der Unterseite 308 der Aktuatorscheibe 300 und einem Federsitz 310 des Gehäuses anliegt, in eine geschlossene Position vorgespannt (in 22 nach oben). In der in 22 gezeigten, nach oben vorgespannten geschlossenen Position nimmt eine ringförmige Dichtungsmanschette 312 am äußeren Umfang der Aktuatorscheibe 300 die untere Spitze des V-förmigen Ventilsitzes 314 des Gehäuses in einer abdichtenden Beziehung in Eingriff, um einen Gasstrom und eine Flüssigkeitsströmung dort vorbei zu blockieren. Der Aktuator 300 kann in einer zweiten Richtung (in 22 nach unten) zu einer zweiten offenen Position bewegt werden, bei der die Dichtungsmanschette 312 nach unten weg von dem Ventilsitz 314 bewegt und von diesem getrennt wird, und zwar durch einen Spalt dazwischen, um eine Gasströmung dort vorbei zu dem Gehäuseauslass zu gestatten, schematisch bei 44 in 22 gezeigt, und um eine Flüssigkeitsströmung dort vorbei zu dem Gehäuseabfluss zu gestatten, schematisch bei 45 in 22 gezeigt. Die übrigen Aktuatorbaugruppen 282, 284, 286 sind die gleichen.
Der Trägheitsimpaktorsammler der obigen Ausführungsformen der 1–19 ist in 20–22 als mehrere Aufpralloberflächen 60, 60a, 60b, 60c bereitgestellt, die den Gas-Flüssigkeit-Strom durch einen jeweiligen Satz von einer oder mehreren Öffnungen 294, 296, 298 usw. aufnehmen. Der variable Flussaktuator wird durch mehrere Aufprallknöpfe 300, 300a, 300b, 300c bereitgestellt, die jeweils eine jeweilige Aufpralloberfläche 60, 60a, 60b, 60c tragen. Jeder Aufprallknopf kann zwischen der erwähnten geschlossenen und offenen Position unabhängig von den anderen Aufprallknöpfen bewegt werden. Der erwähnte kumulative Fluss des Gas-Flüssigkeit-Stroms bei 58 wird durch Variieren der Anzahl von Aufprallknöpfen in mindestens einer der geschlossenen und offenen Position variiert. Beispielsweise kann der kumulative Fluss durch Öffnen eines oder mehrerer der Aufprallknöpfe vergrößert und durch Schließen eines oder mehrerer Aufprallknöpfe verringert werden. Die Aufprallknöpfe sind mit verschiedenen Federraten federbelastet, um ein differentielles sequenzielles Öffnen und Schließen davon bereitzustellen. Beispielsweise weist jede der Federn 306, 306a, 306b, 306c eine andere Federrate auf, so dass beispielsweise der Aufprallknopf 300 zuerst als Reaktion auf steigenden Druck öffnet und dann der Aufprallknopf 300a als Reaktion auf weiter steigenden Druck öffnet und dann der Aufprallknopf 300b auf noch weiter steigenden Druck öffnet usw. Die Aufprallknöpfe 300, 300a, 300b, 300c werden entlang einer Richtung parallel zur axialen Fließrichtung 58 parallel verschoben und sind entlang der erwähnten Richtung parallel zur axialen Fließrichtung 58 zu der erwähnten geschlossenen Position (in 20 nach oben) vorgespannt.
Unter Bezugnahme auf 1 wird ein Gas-Flüssigkeit-Strom 32 ein Gasstrom 46 und fließt von stromaufwärts nach stromabwärts durch das Gehäuse vom Einlass 42, dann durch Düsenöffnungen 50, 52 usw., dann zum Trägheitsimpaktorsammler 54 an der Aufpralloberfläche 60, dann zum Auslass 44. In den Ausführungsformen der 1–19 befindet sich der erwähnte Aktuator vor dem Trägheitsimpaktorsammler. Bei der Ausführungsform der 20–22 befindet sich der Aktuator hinter dem Trägheitsimpaktorsammler.
23 zeigt einen Gas-Flüssigkeit-Trägheitsabscheider 320 zum Entfernen von Flüssigkeitsteilchen aus einem Gas-Flüssigkeit-Strom. Ein Gehäuse 322 besitzt einen Einlass 324 zum Aufnehmen eines Gas-Flüssigkeit-Stroms 326 und einen Auslass 328 zum Austragen eines Gasstroms 330. Die Düsenstruktur 332 in dem Gehäuse enthält mehrere Düsen wie etwa 334, die den Gas-Flüssigkeit-Strom vom Einlass 324 empfangen und den Gas-Flüssigkeit-Strom durch die Düsen beschleunigen. Ein Trägheitsimpaktorsammler 336 ist im Gehäuse im Weg des beschleunigten Gas-Flüssigkeit-Stroms vorgesehen und bewirkt eine Flüssigkeitsteilchentrennung von dem Gas-Flüssigkeit-Strom, gefolgt von einem Fluss des Gasstroms wie bei 338 gezeigt und einem Ablassen der Flüssigkeit 340 am Abfluss 342. Ein variabler Flussaktuator 344 kann bewegt werden, zum Beispiel in 23 herauf und herunter, um eine variable Anzahl von Düsen 334 zu öffnen und zu schließen.
Der variable Flussaktuator 344 reagiert auf den Druck des Gas-Flüssigkeit-Stroms 326. Der variable Flussaktuator reagiert auf steigenden Druck durch Bewegen, z. B. in 23 nach oben, um mehr der Düsen 334 zu öffnen. Der variable Flussaktuator reagiert auf sinkenden Druck zum Schließen von mehr der Düsen 334, zum Beispiel in 23 durch Bewegen nach unten. Auf diese Weise wird ein im wesentlichen konstanter Druckabfall über den Gas-Flüssigkeit-Trägheitsabscheider 320 zwischen dem Einlass 324 und dem Auslass 328 ungeachtet sich ändernder Flussbedingungen des Gas-Flüssigkeit-Stroms dort hindurch aufrechterhalten. Es wird bevorzugt, dass der Abstand zwischen den Düsen 334 und dem Trägheitskompaktorsammler 336 durch Bewegung des variablen Flussaktuators 334 konstant und unverändert sein soll.
In 23 wird der variable Flussaktuators 344 durch einen Kolben 346 bereitgestellt, der axial entlang eines sich entlang einer Achse 350 erstreckenden Zylinders 348 gleiten kann. Der Zylinder weist Zylinderwände 352 mit mehreren Aperturen 354 dort hindurch auf, die die erwähnten mehreren Düsen bereitstellen. Die Aperturen werden während des Gleitens des Kolbens entlang des Zylinders durch den Kolben 346 bedeckt und entdeckt, um die Düsen zu schließen bzw. zu öffnen. Der Trägheitsimpaktor 336 ist ein ringförmiges Glied, das radial nach außen vom Zylinder 348 durch einen ringförmigen Beschleunigungsspalt 356 dazwischen beabstandet ist. Die Aperturen 354 erstrecken sich radial durch die Zylinderwand 352. Der Gas-Flüssigkeit-Strom 326 fließt axial innerhalb des Zylinders 348 und dann radial nach außen durch vom Kolben 346 entdeckte Aperturen 354 und wird in den ringförmigen Beschleunigungsspalt 356 beschleunigt und prallt auf den Trägheitsimpaktorsammler 336, was eine Flüssigkeitsteilchentrennung von dem Gas-Flüssigkeit-Strom bewirkt. Der Gas-Flüssigkeit-Strom 326 fließt in einer gegebenen axialen Richtung innerhalb des Zylinders 348, z. B. in 23 nach oben. Nach der erwähnten Trennung fließt der Gasstrom bei 338 in der gleichen gegebenen axialen Richtung entlang dem Äußeren des Zylinders 348. Der Gas-Flüssigkeit-Strom fließt durch den Einlass 324 in der erwähnten gegebenen axialen Richtung. Der Gasstrom 330 fließt durch den Auslass 328 in der gleichen erwähnten gegebenen axialen Richtung.
Der Kolben 346 weist eine vordere Oberfläche 358 auf, die dem ankommenden Fluss des Gas-Flüssigkeit-Stroms 326 dort entgegen zugewandt ist. Die vordere Oberfläche 358 ist konfiguriert, den Fluss richtungsmäßig zu Aperturen 354 in der Zylinderwand 352 zu leiten und zu lenken. Bei einer Ausführungsform ist eine derartige Richtungskonfiguration eine Kegelform oder eine konvexe Form oder eine mit Kanälen versehene Führungsoberfläche usw.
Bei der Ausführungsform von 23 ist der Kolben 346 ein gravimetrischer Kolben, der auf dem Gewicht des Kolbens zum Regeln des Flusses basiert. Die erwähnte Bewegungsachse ist vertikal. Der Kolben 346 weist die erwähnte Bodenfläche 358 auf, die nach unten gewandt ist und dem ankommenden Fluss des Gas-Flüssigkeit-Stroms 326 dort entgegen aufnimmt. Der Kolben 346 gleitet im Zylinder 348 als Reaktion auf den zunehmenden Druck des Gas-Flüssigkeit-Stroms 326 nach oben, um mehr von den Aperturen 354 zu öffnen. Der Kolben gleitet im Zylinder als Reaktion auf abnehmenden Druck des Gas-Flüssigkeit-Stroms 326 nach unten, um mehr von den Aperturen 354 zu schließen. Die Oberseite des Zylinders enthält ein Entlüftungsloch 360, um die Entstehung eines Vakuums innerhalb des Zylinders während der Kolbenbewegung zu vermeiden, um nicht die Bewegung des Kolbens zu behindern.
24 zeigt eine weitere Ausführungsform und verwendet gleiche Bezugszahlen wie oben, wo angemessen, um das Verständnis zu erleichtern. Ein vorspannendes Glieds wie etwa eine Feder 362 spannt den Kolben 346a gegen den ankommenden Fluss des Gas-Flüssigkeit-Stroms 326 dort entgegen vor. Der Kolben 346a gleitet als Reaktion auf den zunehmenden Druck des Gas-Flüssigkeit-Stroms 326 gegen die Vorspannung der vorspannenden Feder 362 in einer ersten axialen Richtung, zum Beispiel in 24 nach oben, um mehr von den Aperturen 354 zu öffnen. Der Kolben 346a gleitet als Reaktion auf abnehmenden Druck des Gas-Flüssigkeit-Stroms 326 in einer zweiten entgegengesetzten Richtung, z. B. in 24 nach unten, wie durch die vorspannende Feder 362 vorgespannt, um mehr von den Aperturen 354 zu verschließen.
25 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Gas-Flüssigkeit-Trägheitsabscheiders 370 zum Entfernen von Flüssigkeitsteilchen aus einem Gas-Flüssigkeit-Strom. Ein Gehäuse 372 weist einen Einlass 374 zum Empfangen eines Gas-Flüssigkeit-Stroms 376 und einen Auslass 378 zum Austragen eines Gasstroms 380 auf. Die Düsenstruktur 382 in dem Gehäuse weist mehrere Düsen 384 auf, die den Gas-Flüssigkeit-Strom vom Einlass 374 empfangen und den Gas-Flüssigkeit-Strom durch die Düsen beschleunigen. Ein Trägheitsimpaktorsammler 386 ist in dem Gehäuse vorgesehen, der eine Innenwand des Gehäuses sein kann, in dem Weg des beschleunigten Gas-Flüssigkeit-Stroms. Ein variabler Flussaktuator 388 im Gehäuse kann bewegt werden, um eine variable Anzahl von Düsen 384 zu öffnen und zu schließen.
Das Gehäuse 372 besitzt eine Wand 390, die dem Trägheitsimpaktorsammler 386 zugewandt und von dort durch einen ringförmigen Beschleunigungsspalt 392 dazwischen getrennt ist. Die Wand 390 besitzt mehrere Aperturen 394 dort hindurch, die die erwähnten Düsen 384 bereitstellen. Der variable Flussaktuator 388 wird durch ein rollendes Diaphragma 396 bereitgestellt, das ein nachgiebiges flexibles Gebiet 398 aufweist, das Aperturen 394 in einer biegenden Bewegung bedeckt und entdeckt, um die Düsen zu schließen bzw. zu öffnen. Das Diaphragma 396 weist eine erste Seite 400 auf, die mit den Einlass 374 kommuniziert und dem ankommenden Fluss des Gas-Flüssigkeit-Stroms 376 exponiert ist. Das Diaphragma weist eine zweite gegenüberliegende Seite 402 auf, die mit Auslass 378 kommuniziert. Die erste Seite 400 des Diaphragmas weist einen sich ändernden effektiven Bereich auf, wobei der effektive Bereich als der dem ankommenden Fluss exponierte Bereich definiert ist. Der effektive Bereich des Diaphragmas nimmt als Reaktion auf zunehmenden Druck des Gas-Flüssigkeit-Stroms 376 zu, und das Diaphragma entdeckt und öffnet mehr von den Aperturen 394. Der effektive Bereich des Diaphragmas nimmt als Reaktion auf abnehmenden Druck des Gas-Flüssigkeit-Stroms 376 ab, und das Diaphragma bedeckt und verschließt mehr der Aperturen 394. Die Wand 390 ist eine zylindrische Wand eines Zylinders 404 im Gehäuse und erstreckt sich dabei axial entlang der Achse 406. Die Aperturen 394 erstrecken sich radial durch die Zylinderwand 390. Das Diaphragma 396 weist einen äußeren Abschnitt 408 auf, der sich axial entlang dem Inneren der Zylinderwand 390 erstreckt und radial weg davon flexibel ist, um mehr von den Aperturen 394 zu entdecken und zu öffnen. Das Diaphragma 400 weist einen zentralen Abschnitt 410 auf, der sich radial nach innen von dem äußeren Abschnitt aus spannt und in einer ersten axialen Richtung bewegt werden kann, zum Beispiel in 25 nach unten, um den äußeren Abschnitt 408 des Diaphragmas radial nach innen von den Aperturen 394 weg und außer Eingriffnahme der Zylinderwand 390 zu biegen, um mehr von den Aperturen zu entdecken und zu öffnen. Der zentrale Abschnitt 410 kann in einer zweiten entgegengesetzten axialen Richtung bewegt werden, z. B. in 25 nach oben, um den äußeren Abschnitt 408 des Diaphragmas radial nach außen zu den Aperturen 394 und in Eingriffnahme mit der Zylinderwand 390 zu biegen, um mehr von den Aperturen 394 zu bedecken und zu verschließen. Die vorspannende Feder 412 spannt den zentralen Abschnitt 410 des Diaphragmas in der erwähnten zweiten axialen Richtung, zum Beispiel in 25 nach oben, und gegen den ankommenden Fluss des Gas-Flüssigkeit-Stroms 376 vor. Die abgetrennte Flüssigkeit läuft bei Pfeil 414 gezeigt am Abfluss 416 ab. Der Gasstrom fließt wie bei den Pfeilen 418 gezeigt zum Auslass 378. Eine zentrale Säule 420 stützt eine obere Muffe 422 in teleskopischer axialer gleitender Beziehung, die wiederum den oberen zentralen Abschnitt 410 des Diaphragmas stützt. Die Basis der Stützsäule 420 weist mehrere Schlitze oder Aperturen 424 auf, die den Gasfluss dort hindurch zum Auslass 378 lassen.
26 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Gas-Flüssigkeit-Trägheitsabscheiders 430 zum Entfernen von Flüssigkeitsteilchen aus einem Gas-Flüssigkeit-Strom. Das Gehäuse 432 weist einen Einlass 434 auf zum Empfangen eines Gas-Flüssigkeit-Stroms 436 und weist einen Auslass 438 auf zum Austragen eines Gasstroms 440. Die Düsenstruktur 442 in dem Gehäuse weist mehrere Düsen 444 auf, die den Gas-Flüssigkeit-Strom vom Einlass 434 aufnehmen und den Gas-Flüssigkeit-Strom durch die Düsen 444 beschleunigen. Ein Trägheitsimpaktorsammler 446 ist in dem Gehäuse im Weg des beschleunigten Gas-Flüssigkeit-Stroms vorgesehen und bewirkt eine Flüssigkeitsteilchentrennung von dem Gas-Flüssigkeit-Strom. Die Flüssigkeit läuft wie bei Pfeil 448 gezeigt am Abfluss 450 ab. Der Gasstrom geht, wie bei Pfeilen 452, 454 gezeigt, zum Auslass 438 weiter. Ein variabler Flussaktuator 456 kann bewegt werden, um eine variable Anzahl von Düsen 444 zu öffnen und zu schließen. Das Gehäuse besitzt eine Wand 458, die dem Trägheitsimpaktorsammler 446 zugewandt und von dort durch einen Beschleunigungsspalt 460 dazwischen getrennt ist. Die Wand 458 besitzt mehrere Aperturen 462 dort hindurch, die die erwähnten Düsen bereitstellen. Der variable Flussaktuator 456 wird durch ein rollendes Diaphragma 464 bereitgestellt, das ein nachgiebiges flexibles Gebiet 466 aufweist, das Aperturen 462 in einer biegenden Bewegung bedeckt und entdeckt, um die Düsen zu schließen bzw. zu öffnen. Das Diaphragma 464 weist eine erste Seite 468 auf, die mit den Einlass 434 kommuniziert und dem ankommenden Fluss des Gas-Flüssigkeit-Stroms 436 exponiert ist. Das Diaphragma weist eine zweite gegenüberliegende Seite 470 auf, die mit Auslass 438 kommuniziert. Die erste Seite 468 des Diaphragmas weist einen sich ändernden effektiven Bereich auf, wobei der effektive Bereich als der dem ankommenden Fluss exponierte Bereich definiert ist. Der effektive Bereich des Diaphragmas nimmt als Reaktion auf zunehmenden Druck des Gas-Flüssigkeit-Stroms 436 zu, und das Diaphragma entdeckt und öffnet mehr von den Aperturen 462. Der effektive Bereich des Diaphragmas nimmt als Reaktion auf abnehmenden Druck des Gas-Flüssigkeit-Stroms 436 ab, und das Diaphragma bedeckt und verschließt mehr der Aperturen 462.
Die Wand 458 ist eine Platte mit einer Öffnung 472 dort hindurch für ankommenden Fluss, die mit dem Einlass 434 kommuniziert und den ankommenden Fluss des Gas-Flüssigkeit-Stroms 436 aufnimmt. Der ankommende Fluss fließt axial entlang der Achse 474 durch die Öffnung 472. Die Platte 458 erstreckt sich seitlich nach außen von der Öffnung 472. Die mehreren Aperturen 462 erstrecken sich axial durch die Platte 458 und befinden sich seitlich nach außen von der Öffnung 472. Das Diaphragma 464 weist einen äußeren Abschnitt 476 auf, der sich seitlich entlang der Platte 458 erstreckt und axial flexibel ist, zum Beispiel in 26 nach oben, weg davon, um mehr der Aperturen 462 zu entdecken und zu öffnen. Das Diaphragma 464 weist einen zentralen Abschnitt 478 auf, der seitlich nach innen von dem äußeren Abschnitt spannt und in einer ersten axialen Richtung bewegt werden kann, zum Beispiel in 26 nach oben, um den äußeren Abschnitt 476 des Diaphragmas axial weg von den Aperturen 462 und außer Eingriffnahme der Platte 458 zu biegen, um mehr von den Aperturen 462 zu entdecken und zu öffnen. Der zentrale Abschnitt 478 des Diaphragmas kann in einer zweiten entgegengesetzten axialen Richtung bewegt werden, zum Beispiel in 26 nach unten, um den äußeren Abschnitt 476 des Diaphragmas axial zu Aperturen 462 und in Eingriffnahme mit der Platte 458 zu biegen, um mehr von den Aperturen 462 zu bedecken und zu verschließen. Eine vorspannende Feder 480 spannt den zentralen Abschnitt 478 des Diaphragmas in der erwähnten zweiten axialen Richtung, z. B. in 26 nach unten, und gegen den ankommenden Fluss des Gas-Flüssigkeit-Stroms 436 vor. Der Gas-Flüssigkeit-Strom 436 fließt durch die Öffnung 472 in der erwähnten ersten axialen Richtung, zum Beispiel in 26 nach oben, und fließt dann, wie bei den Pfeilen 482 gezeigt, in der erwähnten zweiten axialen Richtung, z. B. in 26 nach unten. Der Gasstrom fließt von dem Beschleunigungsspalt 460, wie bei Pfeilen 452, 454 gezeigt, in der erwähnten ersten axialen Richtung zum Auslass 440.
Bei den oben erwähnten Ausführungsformen passt das System die Anzahl oder Größe von Aperturen automatisch an den Fluss an, um die Einschränkung so konstant wie möglich zu halten. Dies ist insbesondere bei Verbrennungsmotoranwendungen in einem Lastwagen in einem Bremsmodus wünschenswert. Bei anderen Anwendungen kann eine Änderung bei der Loch- oder Aperturfläche Schritt für Schritt in erweiterten Intervallen erfolgen, beispielsweise manuell in Wartungsintervallen für das Fahrzeug, besonders wenn der Kurbelgehäusedruck einen vorbestimmten Pegel erreicht. Bei einem Beispiel kann der Kolben 346, 23, bei Wartungsintervallen manuell zwischen verschiedenen Positionen verändert werden und von einem Halter wie etwa einer Raste, einer Klinke, einem Finger im Schlitz oder dergleichen in einer festen axialen Position bis zu dem nächsten weiteren Wartungsintervall festgehalten werden, bei dem der Wartungstechniker bestimmt, ob der Kolben zu einer anderen axialen Position zum Bedecken oder Entdecken von mehr oder weniger Aperturen 354 bis zum nächsten Wartungsintervall bewegt werden sollte usw. Bei einem weiteren Beispiel können die Scheiben wie etwa 84 von 3 oder 100 von 4 bei einem Wartungsintervall an ihrer Stelle fixiert werden und so bis zum nächsten Wartungsintervall fixiert bleiben, zu welchem Zeitpunkt sie von dem Wartungstechniker justiert und bewegt werden können und bis zu einem nachfolgenden Wartungsintervall so justiert bleiben können, usw. Bei einem weiteren Beispiel kann ein Paar Scheiben bereitgestellt werden, die winkelmäßig gedreht oder relativ zueinander geschoben und in ihrer Position verriegelt werden können, mit einer Reihe von Rasten oder Klicks, wobei Gradationen dem Wartungstechniker eine gegebene Einstellung entsprechend einem gegebenen Kurbelgehäusedruckmesswert anzeigen. Der Mechaniker wird dann eine Scheibe oder einen anderen variablen Aktuator manuell zu einer gegebenen Einstellposition schieben oder drehen, um den Verschleiß seit dem letzten Wartungsintervall zu berücksichtigen und um einem aktuellen Kurbelgehäusedruckmesswert zu entsprechen, wenn der Motor altert.
27 zeigt nun einen erfindungsgemäßen Gas-Flüssigkeit-Trägheitsabscheider 510 zum Entfernen von Flüssigkeitsteilchen aus einem Gas-Flüssigkeit-Strom 512, beispielsweise Ölteilchen aus einem Blowbygasstrom aus dem Kurbelgehäuse 514 eines Verbrennungsmotors 516. Bei einer derartigen Ausführungsform führt der Abscheider abgetrenntes Öl 518 am Abfluss 520 zum Kurbelgehäuse 514 zurück und führt abgetrennte Luft 522 am Auslass 524 zum Einlasskrümmer 526 des Motors zurück. Bei einer derartigen Anwendung sollen Blowbygase aus dem Kurbelgehäuse 514 des Motors 516 entlüftet werden. Diese Gase enthalten unbehandelte Teilchenmaterie in Form von Ölnebel und Ruß. Es ist wünschenswert, die Konzentration der Verunreinigungen zu kontrollieren, insbesondere wenn die Blowbygase in das Lufteinlasssystem des Motors zurückgeführt werden sollen, beispielsweise am Einlasskrümmer 526. Die Ölnebeltröpfchen weisen im allgemeinen einen Durchmesser von weniger als 5 μm auf und es ist somit schwierig, sie unter Verwendung herkömmlicher faserartiger Filtermedien zu entfernen und gleichzeitig einen niedrigen Strömungswiderstand aufrechtzuerhalten, wenn das Medium Öl und Verunreinigungen sammelt und damit gesättigt wird. Der Abscheider kann in geschlossenen Kurbelgehäuseentlüftungssystemen (CCV) und in offenen Kurbelgehäuseentlüftungssystemen (OCV) sowie anderen Gas-Flüssigkeit-Trägheitsimpaktorabscheideranwendungen verwendet werden.
Der Abscheider 510 enthält ein Gehäuse 528 mit einem Einlass 530 zum Empfangen des Gas-Flüssigkeit-Stroms 512 und einem Auslass 524 zum Austragen eines Gasstroms 522. Der Einlass kann eine Dichtungsmanschette wie etwa einen O-Ring 532 zum abgedichteten Montieren an einer Komponente wie etwa einem Motorkurbelgehäuse aufweisen.
Ein erster und zweiter Flusszweig 534 und 536, 27, 28, sind durch das Gehäuse vom Einlass 530 zum Auslass 524 vorgesehen.
Der erste Flusszweig 534 weist einen Satz von einer oder mehreren Düsen 538 auf, der den Gas-Flüssigkeit-Strom 512 vom Einlass 530 empfängt und den Gas-Flüssigkeit-Strom in dem ersten Flusszweig in einer Abwärtsrichtung durch den ersten Satz aus einer oder mehreren Düsen 538 gegen einen ersten Trägheitsimpaktorsammler 540 im Gehäuse im Weg des beschleunigten Gas-Flüssigkeit-Stroms durch den ersten Flusszweig 534 beschleunigt und eine Flüssigkeitsteilchenabtrennung verursacht. Der Trägheitsimpaktorsammler 540 in dem Gehäuse befindet sich im Weg des beschleunigten Gas-Flüssigkeit-Stroms und bewirkt eine Flüssigkeitsteilchenabtrennung durch eine scharfe Richtungsänderung, wie bei 542 gezeigt.
Bei der bevorzugten Ausführungsform weist der Impaktorsammler 540 eine rauhe poröse Sammel- oder Aufpralloberfläche auf, die eine Flüssigkeitsteilchenabscheidung aus dem Gas-Flüssigkeit-Strom verursacht und gleich der im US-Patent 6,290,738 gezeigten ist, durch Bezugnahme hier aufgenommen.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird eine glatte undurchdringliche Aufpralloberfläche verwendet, die eine scharfe Grenzgrößenteilchenabscheidung bereitstellt, wie in dem US-Patent angemerkt.
Die Düsen 538 können durch Öffnungen mit einer venturi- oder kegelstumpfförmigen Gestalt wie in dem aufgenommenen US-Patent bereitgestellt werden.
Der zweite Flusszweig 536 weist einen zweiten Satz aus einer oder mehreren Düsen 544 auf, der den Gas-Flüssigkeit-Strom von dem Einlass 530 empfängt und den Gas-Flüssigkeit-Strom im zweiten Flusszweig 536 in einer Abwärtsrichtung durch den zweiten Satz aus einer oder mehreren Düsen 544 und gegen einen zweiten Trägheitsimpaktorsammler 546 im Gehäuse im Weg des beschleunigten Gas-Flüssigkeit-Stroms durch den zweiten Flusszweig 536 beschleunigt und eine Flüssigkeitsteilchenabscheidung durch eine scharfe Richtungsänderung bewirkt, wie bei 548 gezeigt, 28.
Ein variabler Controller 550 im zweiten Zweig 536 steuert den Fluss dort hindurch.
Der variable Controller 550, 29–31, im zweiten Flusszweig 536, 27, 28, reagiert auf den Druck des Gas-Flüssigkeit-Stroms 512. Der variable Controller 550 im zweiten Flusszweig 536 befindet sich vor dem erwähnten zweiten Satz aus einer oder mehreren Düsen 544. Der erste und zweite Flusszweig 530 und 536 divergieren bevorzugt an einer Verbindungsstelle 552 hinter dem Einlass 530, und der variable Flusscontroller 550 befindet sich bevorzugt hinter dieser Verbindungsstelle 552.
Der erste Flusszweig 534 ist ständig offen, so dass der Gas-Flüssigkeit-Strom 512 kontinuierlich dort hindurch und durch den ersten Satz aus einer oder mehreren Düsen 538 fließen kann.
Der variable Flusscontroller 550 enthält ein zu beschreibendes Ventil 554, das betätigt werden kann, um den Fluss durch den zweiten Flusszweig 536 und den zweiten Satz aus einer oder mehreren Düsen 544 zu steuern. Das Ventil 554 ist bevorzugt ein Druckentlastungsventil, das auf steigenden Druck des Gas-Flüssigkeit-Stroms 512 reagiert. Das Ventil 554 kann zwischen offener und geschlossener Position betätigt werden, in der der Fluss durch den zweiten Flusszweig 536 und den zweiten Satz aus einer oder mehreren Düsen 544 durchgelassen bzw. blockiert wird, wobei das Ventil als Reaktion auf steigenden Druck des Gas-Flüssigkeit-Stroms 512 öffnet.
Der erste Flusszweig 534 liefert eine erste Stufe, und eine oder mehrere Flusszweige wie etwa 536 liefern eine zweite, dritte usw. Stufe, von denen eine bei 536 gezeigt ist.
Jeweilige Ventile 554 können bei unterschiedlichen Drücken öffnen zum Bereitstellen eines abgestuften, sequenziell öffnenden mehrstufigen Arrays, das einen abgestuften, sequenziell zunehmenden Flussbereich bereitstellt.
Bei einer weiteren Ausführungsform kann das Ventil 554, anstatt Ein/Aus zu sein, eine variable Öffnung bereitstellen, die die Größe der Öffnung variabel vergrößert, um den Flussbereich durch den zweiten Zweig 536 als Reaktion auf einen zunehmenden Druck des Gas-Flüssigkeit-Stroms 512 variabel zu vergrößern, einschließlich beispielsweise wie im eingangs erwähnten Stand der Technik.
Dieser mehrstufige Effekt ermöglicht die oben erwähnten Vorteile einschließlich dem Bereitstellen einer vergrößerten Abscheidungseffizienz früh während der Lebensdauer des Motors, ohne später während der Lebensdauer des Motors unter einem unerwünscht hohen Druckabfall einschließlich Lebensendezustand des Motors zu leiden.
Der Gas-Flüssigkeit-Strom 512 fließt durch den ersten und zweiten Satz von Düsen entlang parallelen Fließwegen 534 und 536. Der erwähnte erste und zweite Trägheitsimpaktorsammler 540 und 546 teilen sich bei einer Ausführungsform eine gemeinsame Aufprallplatte 556 an den Aufprallzonen 540 und 546, seitlich entlang einer seitlichen Richtung 558 senkrecht zur Fließrichtung 560 entlang jedem der erwähnten parallelen Wege beabstandet.
Der Abstand 562 zwischen dem ersten Satz von Düsen 538 und dem ersten Trägheitsimpaktorsammler 540 ist konstant. Der variable Flusscontroller 550 kann bewegt werden, um den Fluss durch den zweiten Zweig 536 zu steuern, und der Abstand 564 zwischen dem zweiten Satz aus einer oder mehreren Düsen 544 und dem zweiten Trägheitsimpaktorsammler 546 ist konstant, einschließlich während der Bewegung des variablen Flusscontrollers 550.
Der Abstand 562 ist bevorzugt gleich dem Abstand 564.
Ein erster und zweiter Schornstein 566 und 568 sind Seite an Seite im Gehäuse 528 vorgesehen. Jeder Schornstein definiert einen jeweiligen, sich axial erstreckenden Flussweg dort hindurch, wie bei 534 und 536 gezeigt. Der erste Schornstein 566 weist ein erstes axiales Ende 570 auf, das den Gas-Flüssigkeit-Strom 512 vom Gehäuseeinlass 530 empfängt, und weist ein distal entgegengesetztes zweites axiales Ende 572 mit dem ersten Satz aus einer oder mehreren Düsen 538 dort hindurch auf.
Der erste Schornstein 566 besitzt eine erste axiale Flusspassage 574 dort hindurch zwischen dem ersten und zweiten axialen Ende 570 und 572, wobei die axiale Flusspassage 574 den erwähnten ersten Flusszweig 534 bereitstellt.
Der zweite Schornstein 568 besitzt ein erstes axiales Ende 576, das den Gas-Flüssigkeit-Strom 512 vom Gehäuseeinlass 530 empfängt, und besitzt ein distal entgegengesetztes zweites axiales Ende 578 mit dem zweiten Satz aus einer oder mehreren Düsen 544 dort hindurch. Der zweite Schornstein 568 definiert eine zweite axiale Flusspassage 580 dort hindurch zwischen dem ersten und zweiten axialen Ende 576 und 578, wobei die axiale Flusspassage 580 den erwähnten zweiten Flusszweig 536 liefert.
Der variable Flusscontroller 550 kann axial im zweiten Schornstein 568, 27, 28, entlang der axialen Flusspassage 580 bewegt werden. Der variable Flusscontroller 550 enthält bevorzugt ein Ventilglied 554, das bevorzugt eine Scheibe oder dergleichen enthält, axial in und außer Eingriffnahme mit einem im zweiten Schornstein 568 ausgebildeten Ventilsitz 582 bewegbar, um den zweiten Flusszweig 536 zu schließen bzw. zu öffnen, wie in 27 bzw. 28 gezeigt. Das Scheibenventilglied 554 kann eine ringförmige Dichtungsmanschette 584, 29, zur abdichtenden Ineingriffnahme des Ventilsitzes 582 enthalten. Der Ventilsitz 582 befindet sich am erwähnten ersten axialen Ende 576 des zweiten Schornsteins 568.
Ein vorspannendes Glied wie etwa eine Schraubendruckfeder 586, 29, liegt zwischen dem erwähnten zweiten axialen Ende 578 des zweiten Schornsteins 568 und der Ventilgliedscheibe 554 an und spannt das Ventilglied 554 in eine normalerweise geschlossene Position, 27, gegen den Ventilsitz 582 vor. Das Ventilglied 554 kann axial in 27, 28 nach oben zu einer offenen Position, 28, als Reaktion darauf bewegt werden, dass der Druck des Gas-Flüssigkeit-Stroms 512 die Vorspannung des vorspannenden Glieds 586 überwindet.
Das Ventilglied 554 in der offenen Position von 28 gestattet den Fluss des Gas-Flüssigkeit-Stroms axial, wie bei Pfeil 588 gezeigt, durch den zweiten Schornstein 568 zu dem zweiten Satz aus einer oder mehreren Düsen 544 am erwähnten zweiten axialen Ende 578 des Schornsteins 568.
Der variable Flusscontroller 550 ist bevorzugt, wie erwähnt, ein axial bewegliches Ventilglied 554. Der zweite Schornstein 568 besitzt mehrere Führungsbahnrippen 590, 31, die sich axial entlang der axialen Flusspassage 580 erstrecken und über den Umfang, 30, um das Ventilglied 554 herum beabstandet und radial nach außen davon angeordnet sind und das Ventilglied 554, das wie oben erwähnt eine Scheibe sein kann, zur axialen Bewegung entlang solcher Führungsbahnrippen 590 führen. Der Schornstein 568 besitzt einen sich axial erstreckenden inneren Hohlraum 592, 29, mit einer Innenhohlraumwand 594, die radial nach außen von der Ventilgliedscheibe 554 beabstandet ist. Die Innenhohlraumwand 594 besitzt die erwähnten Führungsbahnrippen 590, die von dort aus radial nach innen vorstehen. Die Führungsbahnrippen 590 sind über den Umfang durch bogenförmige Spalte 596, 30, zwischen jeweiligen Führungsbahnrippen 590 und zwischen der Innenhohlraumwand 594 und der Ventilgliedscheibe 554 beabstandet. Der Gas-Flüssigkeit-Strom 512 im zweiten Flusszweig 536 fließt axial durch die bogenförmigen Spalte 596.

Claims

Gas-Flüssigkeit-Trägheitsabscheider zum Entfernen von Flüssigkeitsteilchen aus einem Gas-Flüssigkeit-Strom (512), umfassend ein Gehäuse (528) mit einem Einlass (530) zum Aufnehmen eines Gas-Flüssigkeit-Stroms (512) und einen Auslass (524) zum Austragen eines Gasstroms (522), gekennzeichnet durch einen ersten und zweiten Flusszweig (534; 536) durch das Gehäuse (528) von dem Einlass (530) zu dem Auslass (524), wobei der erste Flusszweig (534) einen ersten Satz aus einer oder mehreren Düsen (538) aufweist, die den Gas-Flüssigkeit-Strom (512) von dem Einlass (530) empfangen und den Gas-Flüssigkeit-Strom in dem ersten Flusszweig (534) in einer Abwärtsrichtung durch den ersten Satz aus einer oder mehreren Düsen (538) und gegen einen ersten Trägheitsimpaktorsammler (540) in dem Gehäuse (528) in dem Weg des beschleunigten Gas-Flüssigkeit-Stroms durch den ersten Flusszweig (534) beschleunigen und eine Flüssigkeitsteilchenabscheidung bewirken, wobei der zweite Flusszweig (536) einen zweiten Satz aus einer oder mehreren Düsen (544) aufweist, die den Gas-Flüssigkeit-Strom von dem Einlass (530) empfangen und den Gas-Flüssigkeit-Strom in dem zweiten Flusszweig (536) in einer Abwärtsrichtung durch den zweiten Satz aus einer oder mehreren Düsen (544) und gegen einen zweiten Trägheitsimpaktorsammler (546) in dem Gehäuse (528) in dem Weg des beschleunigten Gas-Flüssigkeit-Stroms durch den zweiten Flusszweig (536) beschleunigen und eine Flüssigkeitsteilchenabscheidung bewirken, und durch einen variablen Flusscontroller (550) in dem zweiten Flusszweig (536), der den Fluss dort hindurch steuert.
Gas-Flüssigkeit-Trägheitsabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der variable Flusscontroller (550) in dem zweiten Flusszweig (536) auf den Druck des Gas-Flüssigkeit-Stroms (512) reagiert.
Gas-Flüssigkeit-Trägheitsabscheider nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der variable Flusscontroller (550) in dem zweiten Flusszweig (536) sich stromaufwärts von dem zweiten Satz aus einer oder mehreren Düsen (544) befindet.
Gas-Flüssigkeit-Trägheitsabscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite Flusszweig (534; 536) an einer Verbindungsstelle (552) stromabwärts von dem Einlass (530) divergieren und sich der variable Flusscontroller (550) stromabwärts von der Verbindungsstelle (552) befindet.
Gas-Flüssigkeit-Trägheitsabscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Flusszweig (534) kontinuierlich offen ist, so dass der Gas-Flüssigkeit-Strom (512) kontinuierlich dort hindurch und durch den ersten Satz aus einer oder mehreren Düsen (538) fließen kann.
Gas-Flüssigkeit-Trägheitsabscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der variable Flusscontroller (550) ein Ventil (554) umfasst, das betätigt werden kann, um den Fluss durch den zweiten Flusszweig (536) und den zweiten Satz aus einer oder mehreren Düsen (544) zu steuern.
Gas-Flüssigkeit-Trägheitsabscheider nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (554) ein auf Druck reagierendes Überdruckventil ist, das auf zunehmenden Druck des Gas-Flüssigkeit-Stroms (512) reagiert.
Gas-Flüssigkeit-Trägheitsabscheider nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (554) zwischen einer offenen und geschlossenen Position betätigt werden kann, wodurch der Fluss durch den zweiten Flusszweig (536) und den zweiten Satz aus einer oder mehreren Düsen (544) durchgelassen bzw. blockiert wird.
Gas-Flüssigkeit-Trägheitsabscheider nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Ventil (554) als Reaktion auf steigenden Druck des Gas-Flüssigkeit-Stroms (512) öffnet.
Gas-Flüssigkeit-Trägheitsabscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gas-Flüssigkeit-Strom (512) durch den ersten und zweiten Satz aus Düsen (538; 544) entlang parallelen Flusswegen (534; 536) fließt und sich der erste und zweite Trägheitsimpaktorsammler (540; 546) eine gemeinsame Aufprallplatte (556) an Aufprallzonen (540; 546) teilen, die seitlich entlang einer seitlichen Richtung (558) senkrecht zu der Flussrichtung (560) entlang jedem der parallelen Wege beabstandet sind.
Gas-Flüssigkeit-Trägheitsabscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (562) zwischen dem ersten Satz aus einer oder mehreren Düsen (538) und dem ersten Trägheitsimpaktorsammler (540) konstant ist, dass der variable Flusscontroller (550) bewegt werden kann, um den Fluss durch den zweiten Flusszweig (536) zu steuern, und dass der Abstand (564) zwischen dem zweiten Satz aus einer oder mehreren Düsen (544) und dem zweiten Trägheitsimpaktorsammler (546) konstant ist, einschließlich während der Bewegung des variablen Flusscontrollers (550).
Gas-Flüssigkeit-Trägheitsabscheider nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (562) zwischen dem ersten Satz aus einer oder mehreren Düsen (538) und dem ersten Trägheitsimpaktorsammler (540) gleich dem Abstand (564) zwischen dem zweiten Satz aus einer oder mehreren Düsen (544) und dem zweiten Trägheitsimpaktorsammler (546) ist.
Gas-Flüssigkeit-Trägheitsabscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen ersten und zweiten Schornstein (566; 568) Seite an Seite in dem Gehäuse (528), wobei jeder Schornstein (566; 568) einen sich jeweils axial erstreckenden Flussweg dort hindurch definiert, wobei der erste Schornstein (566) ein erstes axiales Ende (570) aufweist, das den Gas-Flüssigkeit-Strom (512) von dem Gehäuseeinlass (530) empfängt, und ein distal gegenüberliegendes zweites axiales Ende (572) aufweist, das den ersten Satz aus einer oder mehreren Düsen (538) dort hindurch aufweist, wobei der erste Schornstein (566) eine erste axiale Flusspassage (574) dort hindurch zwischen dem ersten und zweiten axialen Ende (570; 572) davon definiert, wobei die erste axiale Flusspassage (574) den ersten Flusszweig (534) bereitstellt, wobei der zweite Schornstein (568) ein erstes axiales Ende (578) aufweist, das den Gas-Flüssigkeit-Strom (512) von dem Gehäuseeinlass (530) empfängt und ein distal gegenüberliegendes zweites axiales Ende (578) mit dem zweiten Satz aus einer oder mehreren Düsen (544) dort hindurch aufweist, wobei der zweite Schornstein (568) eine zweite axiale Flusspassage (580) dort hindurch zwischen dem ersten und zweiten axialen Ende (576; 578) des zweiten Schornsteins (568) definiert, wobei die zweite axiale Flusspassage (580) den zweiten Flusszweig (536) bereitstellt.
Gas-Flüssigkeit-Trägheitsabscheider nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der variable Flusscontroller (550) axial in dem zweiten Schornstein (568) entlang der zweiten axialen Flusspassage (580) bewegt werden kann.
Gas-Flüssigkeit-Trägheitsabscheider nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der variable Flusscontroller (550) ein bewegliches Ventilglied (554) umfasst, das axial in und außer Eingriff mit einem in dem zweiten Schornstein (568) ausgebildeten Ventilsitz (582) bewegt werden kann, um den zweiten Flusszweig (536) zu schließen bzw. zu öffnen.
Gas-Flüssigkeit-Trägheitsabscheider nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz (582) sich an dem ersten axialen Ende (576) des zweiten Schornsteins (568) befindet, dass ein vorspannendes Glied (586) vorgesehen ist, das zwischen dem zweiten axialen Ende (578) des zweiten Schornsteins (568) und dem Ventilglied (554) anliegt und das Ventilglied (554) in eine normalerweise geschlossene Position gegen den Ventilsitz (582) vorspannt, dass das Ventilglied (554) axial weg von dem Ventilsitz (582) zu einer offenen Position als Reaktion darauf bewegt werden kann, dass der Druck des Gas-Flüssigkeit-Stroms (512) die Vorspannung des vorspannenden Gliedes (586) überwindet, wobei sich dann das Ventilglied (554) in der offenen Position befindet, die einen Fluss des Gas-Flüssigkeit-Stroms (512) axial durch den zweiten Schornstein (568) zu dem zweiten Satz aus einer oder mehreren Düsen (544) an dem zweiten axialen Ende (578) des zweiten Schornsteins (568) gestattet.
Gas-Flüssigkeit-Trägheitsabscheider nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der variable Flusscontroller (550) ein axial bewegliches Ventilglied (554) umfasst und der zweite Schornstein (568) mehrere Führungsbahnrippen (590) aufweist, die sich axial entlang der zweiten axialen Flusspassage (580) erstrecken und umfangsmäßig um das Ventilglied (554) herum angeordnet und radial nach außen davon angeordnet sind und das Ventilglied (554) zu einer axialen Bewegung dort entlang führen, dass der zweite Schornstein (568) einen sich axial erstreckenden Innenhohlraum (592) mit einer Innenhohlraumwand (594), die radial nach außen vom Ventilglied (554) beabstandet ist, aufweist, dass die Innenhohlraumwand (584) die Führungsbahnrippen (590) aufweist, die von dort radial nach innen vorstehen, dass die Führungsbahnrippen (590) über den Umfang durch bogenförmige Spalte (596) zwischen den jeweiligen Führungsbahnrippen (590) und zwischen der Innenhohlraumwand (594) und dem Ventilglied (554) beabstandet sind, und dass der Gas-Flüssigkeit-Strom (512) in dem zweiten Flusszweig (536) axial durch die bogenförmige Spalte (596) fliesst.
Verfahren zum Abscheiden von Öl von Blowbygas eines Verbrennungsmotors, einschließlich Bereitstellen einer vergrößerten Abscheidungseffizienz früh im Leben des Motors, ohne unter einem unerwünscht hohen Druckabfall spät im Leben des Motors zu leiden, einschließlich dem Lebensendezustand des Motors, wobei das Verfahren folgendes umfaßt: Bereitstellen eines Luft-Öl-Trägheitsabscheiders zum Entfernen von Ölteilchen aus dem Blowbygas, Bereitstellen des Abscheiders mit einem Gehäuse mit einem Einlaß zum Aufnehmen eines Blowbygasstroms von dem Motor und einen Auslaß zum Austragen eines Luftstroms, Bereitstellen eines ersten und zweiten Flußzweiges durch das Gehäuse von dem Einlaß zu dem Auslaß, Bereitstellen des ersten Flußzweiges mit einem ersten Satz von einer oder mehreren Düsen, die den Blowbygasstrom von dem Einlaß empfangen und den Blowbygasstrom in dem ersten Flußzweig in einer Abwärtsrichtung durch den ersten Satz von einer oder mehreren Düsen entgegen einem ersten Trägheitsimpaktorsammler in dem Gehäuse in dem Weg des beschleunigten Blowbygasstroms durch den ersten Flußzweig beschleunigen und eine Ölteilchenabscheidung bewirken, Bereitstellen des zweiten Flußzweigs mit einem zweiten Satz aus einer oder mehreren Düsen, die den Blowbygasstrom von dem Einlaß empfangen und den Blowbygasstrom in dem zweiten Flußzweig in einer Abwärtsrichtung durch den zweiten Satz aus einer oder mehreren Düsen entgegen einem zweiten Trägheitsimpaktorsammler in dem Gehäuse in dem Weg des beschleunigten Blowbygasstroms durch den zweiten Flußzweig beschleunigen und eine Ölteilchenabscheidung bewirken, Bereitstellen eines variablen Flußcontrollers in dem zweiten Flußzweig und Steuern des Flusses dort hindurch als Reaktion auf den Druck des Blowbygasstroms und Reagieren auf steigenden Druck des Blowbygasstroms zum Erhöhen des Flusses des Blowbygasstroms durch den zweiten Flußzweig während der Lebensdauer des Motors.
Verfahren nach Anspruch 18, umfassend das Bereitstellen des variablen Flußcontrollers in dem zweiten Flußzweig stromaufwärts von dem zweiten Satz aus einer oder mehreren Düsen und Divergieren des ersten und zweiten Flußzweigs voneinander an einer Verbindungsstelle stromabwärts von dem Einlaß und stromaufwärts von dem variablen Flußcontroller.
Verfahren nach Anspruch 19, umfassend das ständige Offenlassen des ersten Flußzweiges während der Lebensdauer des Motors, ständiges Fließen des Blowbygasstroms durch den ersten Flußzweig und durch den ersten Satz aus einer oder mehreren Düsen während der Lebensdauer des Motors, Betätigen des variablen Flußcontrollers während der Lebensdauer des Motors, um den Fluß durch den zweiten Flußzweig variabel zu steuern.
Verfahren nach Anspruch 18, umfassend das Bereitstellen des Luft-Öl-Trägheitsabscheiders in einem geschlossenen Kurbelgehäuseentlüftungssystem (CCV – Closed Crankcase Ventilation) oder einem offenen Kurbelgehäuseentlüftungssystem (OCV – Open Crankcase Ventilation).