DE19645666A1

DE19645666A1 - Filtereinsatz

Info

Publication number: DE19645666A1
Application number: DE19645666A
Authority: DE
Inventors: Hans Erdmannsdoerfer
Original assignee: Filterwerk Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 1996-11-06
Filing date: 1996-11-06
Publication date: 1998-05-07
Also published as: EP0946252A1; JP2001503323A; WO1998019772A1; US6235089B1; KR20000053101A; EP0946252B1; CZ160799A3; DE59703157D1; BR9712886A; ES2157562T3; CA2271130A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Filtereinsatz zum Abscheiden von Öl aus einem Gasstrom.

Derartige Filtereinsätze sind bekannt, z. B. aus der GB 988 692. Will man solche Filterein sätze beispielsweise in Verbrennungskraftmaschinen einsetzen, die den neuesten Abgasricht linien genügen und gleichzeitig einfach und billig zu fertigen als auch zu entsorgen sein sollen, so ist daran nachteilig, daß aufgrund des komplexen Aufbaus und der Vielzahl der verwendeten Materialien dies nicht realisierbar ist.

Es ist somit Aufgabe der Erfindung, einen Filtereinsatz und eine Vorrichtung zum Ölnebelabscheiden der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß eine zuverlässig funktionierende Vorrichtung zum Ölnebelabscheiden sowie ein Filterelement geschaffen werden, die einfach und billig zu fertigen als auch zu entsorgen sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Filtereinsatz eine Reingas- und eine Rohgasseite sowie Mittel zum Stützen aufweist und über mindestens zwei unter schiedlich feine Abscheidebereiche verfügt. Durch die Reduzierung der benötigten Teile sinken sowohl die Kosten für die Herstellung als auch für die am Lebensende notwendige Entsorgung. Die Verwendung unterschiedlich feiner Abscheidebereiche führt zu einer besseren Ölabscheidung, da für unterschiedlich große Öltropfen entsprechend geeignete Koaleszenzoberflächen zur Verfügung stehen.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Mittel zum Stützen gasdurchlässig sind. Auf diese Weise übernimmt das Stützmittel mehrere Funktionen. Zum einen wirkt es als Stützmittel, zum anderen, entsprechend seiner Durchlässigkeit als mehr oder weniger grober Ölvorabscheider, der die Abscheide- bzw. Drainagefunktion für z. B. große Ölteilchen innehat.

In einer anderen vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, daß ein Abscheidebereich aus textilem Garn besteht. Dieser Abscheidebereich, der geeigneterweise gestrickt, gewirkt, gewebt oder gewickelt ist, ist für eine Abscheidung der Öltröpfchen zuständig, die am besten an Abscheideelementen im Millimeterbereich koagulieren. Die Verwendung eines solchen Abscheidemittels gewährt niedrige Druckverluste bei einem ausreichenden Ölabscheidegrad.

In einer anderen vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, daß ein Abscheidebereich aus zusammenhängenden Fasern oder Elementarfäden besteht und somit einen Feinanteil aufweist. Dieser Feinanteil übernimmt die Ölabscheidung im Bereich kleinerer Ölteilchen. Dieser auch als Vlies bezeichnete Bereich schützt zusätzlich zu seiner Abscheide- und Ableitungswirkung bezüglich des Öls im Gas den gewickelten Abscheidebereich des Filterelementes, der, insbesondere wenn er aus Glasfasern besteht, sehr empfindlich gegenüber mechanischen Belastungen ist; zusätzlich bildet er den räumlichen Abschluß des Filterelements im Sinne eines Gehäuses, um auf eine weitere Verpackungsumhüllung zu verzichten.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, daß das Material des Abscheidebereichs aus Kunststoffen, wie Polyester, -amid, -acryl oder Aramid, Metall oder Metalloxid besteht. Von besonderem Vorteil ist die Verwendung eines texturierten Filamentgarnes. Die Kombination bei texturiertem Garn von geringem Filamentdurchmesser und hohem Volumen sorgt für ein gutes Ergebnis bei der Ölabscheidung, z. B. im Aerosolbereich, da gerade in Motoren, die den ständig steigenden Anforderungen an die Schadstoffbelastung im Abgas genügen sollen, ein hoher Ölabscheidegrad bei geringem Druckverlust und gleichzeitigem Vermeiden des Zusetzens durch beispielsweise Rußpartikel von Bedeutung ist, wobei Einzelfasern vorzugsweise kleiner 10 µm sind. Gerade in diesem Größenordnungsbereich erfolgt die Ölabscheidung aus Aerosolen besonders effektiv.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, daß das Material wenigstens eines Abscheidebereichs elektrostatische Eigenschaften aufweist, was den Vorgang der Ölabscheidung verbessert.

In einer anderen vorteilhaften Weiterentwicklung der Erfindung ist vorgesehen, daß wenigstens ein Abscheidebereich hydrophobe oder hydrophile Eigenschaften aufweist; dies führt zu einem beeinflußbaren Abscheideverhalten im Filterelement.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß in einer Vorrichtung zum Ölnebelabscheiden ein Filterelement verwendbar ist. Dies macht deutlich, daß derartige Filterelemente universell, z. B. in Rohrquerschnitten oder aber in beinahe beliebig geformten Gehäusen einsetzbar sind.

In einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Vorrichtung zum Ölnebelabscheiden insbesondere im Ansaugtrakt von Verbrennungskraftmaschinen einsetzbar ist. Der Einsatz einer solchen Vorrichtung, insbesondere im Ansaugtrakt einer Verbrennungskraftmaschine, hat vorbeugenden Charakter hinsichtlich der Emissions- als auch der Verschmutzungssituation innerhalb der Maschine, speziell im Hinblick auf die Situation der Lebensdauer der Funktionselemente wie beispielsweise eines Turboladers oder Ölkühlers und ähnlicher Teile.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Ölnebelabscheidevorrichtung zum Entölen der Blow-by-Gase einer Verbrennungs kraftmaschine einsetzbar ist. Z.B. in Dieselmotoren, vorwiegend mit Turboladern gilt es, die Beaufschlagung sowohl der Turbinenschaufeln als auch der anderen Funktionselemente mit ölhaltigen Gasen zu vermeiden, um sowohl Schäden als auch zusätzliche Schadstoff beaufschlagungen zu vermeiden.

Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombi nationen bei der Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.

Die Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch ein Filterelement

Fig. 2 einen Schnitt durch eine Vorrichtung zum Ölnebelabscheiden.

Das Filterelement 1 weist, wie in Fig. 1 dargestellt, eine Reingasseite 2 und eine Rohgasseite 3 auf. Vorzugsweise verfügt das Filterelement 1 über rohgasseitige Mittel zum Stützen 4. Das in Fig. 1 dargestellte Mittel zum Stützen 4 besteht aus einem einteiligen, rohrförmigen Lochblech, das von einem ersten Abscheidebereich 5 umgeben ist. Dieser Abscheidebereich 5 besteht aus um das rohrförmige Lochblech gewickeltes Glasfasergarn, welches das Mittel zum Stützen bildet, um den Glasfaserwickel herum, der den ersten Abscheidebereich ist ein zweiter Abscheidebereich 6 angeordnet. Der zweite Abscheidebereich 6 besteht im in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem Vlies, das gleichzeitig die äußere Begrenzungshülle des Filterelementes 1 darstellt. Das Filterelement 1 weist eine Gaszuführöffnung 8 auf, über die das zu entölende Gasgemisch zugeführt wird. Diese Gaszuführöffnung 8 ist an der Stirnseite des Mittels zum Stützen 4 angeordnet. Über diese Gaszuführöffnung 8 gelangt das Gasgemisch ins Innere des Filterelements 1, von wo aus das ölhaltige Gasgemisch radial über die an der Mantelfläche des Stützmittels 4 befindlichen Löcher in den folgenden Abscheidebereich 5 gelangt. Bereits durch das Passieren des Lochbleches des Stützmittels erfährt das Gasgemisch eine Entmischung in der Weise, daß sich Öltropfen aus dem Gasgemisch abscheiden, die sich dann im ersten Abscheidebereich entlang der Glasfasergarnstruktur zum Erdmittelpunkt bewegen. Nachdem das Gasgemisch das Lochblech 4 überwunden hat, gelangt es in den ersten Abscheidebereich 5, in dem sich größere Öltröpfchen an der Oberfläche der Glasfasergarnwickelstruktur niederschlagen, die sich ebenfalls mittels der Schwerkraft vom Gasstrom wegbewegen. Im Anschluß daran gelangt der Gasstrom mit dem verbliebenen Ölanteil in den zweiten Abscheidebereich 6, in dem sich kleinere Öltröpfchen des Gasgemisches an der Oberfläche der wesentlich feineren Struktur des aus Elementarfäden bestehenden Vlies es niederschlagen.

Die Vorrichtung zum Ölnebelabscheiden 7 besteht, wie in Fig. 2 dargestellt, aus einem Gehäuse 12, das das Filterelement 1 aufnimmt. Das Gehäuse 12 der Vorrichtung zum Ölnebelabscheiden verfügt über eine Gaszuführöffnung 8 sowie über eine Gasabführöffnung 9. Wie in Fig. 2 dargestellt, schließt sich an die Gaszuführöffnung 8 ein Filterelement 1 an, das in diesem Ausführungsbeispiel eine Reingasseite 2 und eine Rohgasseite 3 aufweist. Die Reingasseite 2 wird im Gehäuse 12 mittels zweier Dichtungen von der Rohgasseite getrennt. Im Bereich der Gaszuführöffnung 8 wird die Rohseite von der Reinseite durch die Dichtung 11 getrennt. Im Bereich der der Stirnseite des Lochblechs entgegengesetzten Seite wird die Rohgasseite von der Reingasseite mittels der Dichtung 14 abgedichtet, die zwischen Lochblech und Gehäusedeckel 13 angeordnet ist. Der Gehäusedeckel 13 ist mit dem Gehäuse 12 mittels eines Gewindes 15 verbindbar. In alternativen Ausgestaltungen sind Haken-, Schnapp- bzw. Bajonettverschlüsse denkbar. Das Filterelement 1 verfügt über rohgasseitige Mittel zum Stützen 4. Das Mittel zum Stützen 4 besteht aus einem einteiligen, rohrförmigen Lochblech, das von einem ersten Abscheidebereich 5 umgeben ist. Der Abscheidebereich 5 besteht aus gewickeltem Glasfasergarn. Um den den ersten Abscheidebereich 5 bildenden Glasfaserwickel ist ein zweiter Abscheidebereich 6 ringförmig angeordnet. Der zweite Abscheidebereich 6 besteht aus einem Vlies, das gleichzeitig die äußere Begrenzungshülle des Filterelementes 1 darstellt.

Die Gaszuführung erfolgt an der Stirnseite des Mittels zum Stützen 4. Über eine dort angebrachte Öffnung gelangt das Gasgemisch ins Innere des Filterelements 1, von wo aus das ölhaltige Gasgemisch radial über die an der Mantelfläche des Stützmittels 4 befindlichen Löcher in den dem Stützmittel folgenden Abscheidebereich 5 gelangt. Bereits durch das Passieren des Lochbleches des Stützmittels 4 erfährt das Gasgemisch eine Entmischung in der Weise, daß sich Öltropfen aus dem Gasgemisch abscheiden, die sich dann im ersten Abscheidebereich 5 entlang der Glasfasergarnstruktur zum Erdmittelpunkt bewegen. Nachdem das Gasgemisch das Lochblech 4 überwunden hat, gelangt es in den ersten Abscheidebereich 5 in dem sich größere Öltröpfchen an der Oberfläche der Glasfasergarn wickelstruktur niederschlagen, die sich ebenfalls mittels der Schwerkraft vom Gasstrom wegbewegen. Im Anschluß daran gelangt der Gasstrom mit dem verbliebenen Ölanteil in den zweiten Abscheidebereich 6, in dem sich kleinere Öltröpfchen des Gasgemisches an der Oberfläche der wesentlich feineren Struktur des aus Elementarfäden bestehenden Vlieses niederschlagen und ebenfalls, getrieben von der Schwerkraft, den Weg zur Ölrückführungs öffnung suchen. Das derart von Öl befreite Gas gelangt mittels Gasabführöffnung 9 in den Ansaugkreislauf einer nicht dargestellten Verbrennungskraftmaschine.

Unterhalb der Ölabscheideelemente der Abscheidebereiche 5 und 6 weist die Vorrichtung zur Ölnebelabscheidung in ihrem Gehäuse 12 eine Ölrückführöffnung 10 auf, die, nachdem das ölhaltige Gas eine ausreichende Wegstrecke durch das Filterelement genommen hat, das abgeschiedene Öl dem Kreislauf der nicht dargestellten Verbrennungskraftmaschine zurückführt.

Die Anordnung von Ölrückführungsöffnung 10 im Gehäuse 12 wird in Fig. 2 dargestellt.

In einer alternativen Ausgestaltung verfügt das im Abscheidebereich verwendete Material über elektrostatische Eigenschaften.

In einer weiteren Ausgestaltung verhält sich das Material im Abscheidebereich in einer Variante hydrophil, in einer weiteren Variante hydrophob.

Bezugszeichenliste

1

Filterelement

2

Reingasseite

3

Rohgasseite

4

Mittel zum Stützen

5

Abscheidebereich

6

Abscheidebereich

7

Vorrichtung zum Ölnebelabscheiden

8

Gaszuführöffnung

9

Gasabführöffnung

10

Ölrückführöffnung

11

Dichtung

12

Gehäuse

13

Gehäusedeckel

14

Dichtung

15

Gewinde

Claims

1. Filtereinsatz zum Abscheiden von Öl aus einem Gasstrom, wobei der Filtereinsatz eine Reingasseite und eine Rohgasseite sowie Mittel zum Stützen aufweist und über wenigstens zwei unterschiedlich feine Abscheidebereiche verfügt.

2. Filtereinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Stützen gasdurchlässig sind.

3. Filtereinsatz nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abscheidebereich aus textilem Garn besteht.

4. Filtereinsatz nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abscheidebereich aus zusammenhängenden Fasern oder Elementarfäden besteht.

5. Filtereinsatz nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des Abscheidebereichs aus Kunststoff, Metall oder Metalloxid besteht.

6. Filtereinsatz nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Material wenigstens eines Abscheidebereichs elektrostatische Eigenschaften aufweist.

7. Filtereinsatz nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Abscheidebereich hydrophobe oder hydrophile Eigenschaften aufweist.

8. Vorrichtung zum Ölnebelabscheiden (1) mit einem eine Gaszuführöffnung (4) und Gasabführöffnung (5) sowie eine Ölrückführöffnung (6) aufweisenden Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß ein Filtereinsatz insbesondere nach Anspruch 1 verwendbar ist.

9. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Ölnebelabscheiden insbesondere im Ansaugtrakt von Verbrennungs kraftmaschinen einsetzbar ist.

10. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölnebelabscheidevorrichtung zum Entölen der Blow-by-Gase einer Verbrennungskraft maschine einsetzbar ist.