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Title:
ELECTRIC SEPARATOR WITH A RINSING CLEANING SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/014561
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an electric separator, which is used to separate oil from the airflow of the crankcase ventilator of an internal combustion engine, comprising an emission electrode and a low passive electrode. An injection device, which injects cleaning fluid into the separator onto at least one of the two electrodes, is also provided.

Inventors:
AHLBORN STEPHAN (DE)
BAUMANN DIETER (DE)
BATRAM BERNHARD (DE)
Application Number:
PCT/DE2003/002306
Publication Date:
February 19, 2004
Filing Date:
July 09, 2003
Export Citation:
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Assignee:
HENGST GMBH & CO KG (DE)
AHLBORN STEPHAN (DE)
BAUMANN DIETER (DE)
BATRAM BERNHARD (DE)
International Classes:
B03C3/78; F01M13/04; F02B77/04; H01R13/70; (IPC1-7): B03C3/78; F01M13/04; F02B77/04
Foreign References:
GB930282A1963-07-03
US5066316A1991-11-19
EP0685635A11995-12-06
DE19610137A11997-09-18
Attorney, Agent or Firm:
HABBEL & HABBEL (Münster, DE)
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Claims:
Patentansprüche :
1. ElektroAbscheider zum Abscheiden von Öl aus dem Luft strom der KurbelgehäuseEntlüftung eines Verbrennungs motors, mit einer Sprühelektrode, und mit einer Niederschlagselektrode, dadurch gekennzeichnet dass eine Einspritzvorrichtung vorgesehen ist, welche eine Reinigungsflüssigkeit in den Abscheider (1) auf zumindest eine der beiden Elektroden (2,3) spritzt.
2. ElektroAbscheider nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Versorgungsleitung (4) zum Zuführen von Öl als Rei nigungsflüssigkeit zu der Einspritzvorrichtung.
3. ElektroAbscheider nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sprühstrahl der Einspritzvorrichtung auf die Wan dung der Elektrode (2,3) gerichtet ist.
4. ElektroAbscheider nach einem der vorhergehenden An sprüche, gekennzeichnet durch eine Schaltung zur intervallartigen Betätigung der Ein spritzvorrichtung.
5. ElektroAbscheider nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung die Einspritzvorrichtung bei einer ge ringen Strömungsgeschwindigkeit der den Abscheider (1) durchströmenden Luft aktiviert.
6. ElektroAbscheider nach einem der vorhergehenden An sprüche, gekennzeichnet durch ein Ausdehnungsgefäß zur mechanischen Abreinigung ei ner Elektrode (2,3), wie mit einer Bürste, wobei die Abreinigungsbewegung durch ein unterschied liches Füllvolumen des Ausdehnungsgefäßes erfolgt, und wobei zur Verringerung des Füllvolumens Flüssig keit aus dem Ausdehnungsgefäß abgezogen wird, und durch eine Versorgungsleitung (4), welche die Flüssig keit aus dem Ausdehnungsbehälter zu der Einspritzvorrich tung oder zu der Elektrode (2,3) führt.
Description:
"Elektro-Abscheider mit Spülreinigung" Die Erfindung betrifft ein Elektro-Abscheider nach dem Ober- begriff des Anspruchs 1.

Aus der DE-U-299 053 02 ist ein gattungsgemäßer Elektro- Abscheider bekannt.

Wenn eine oder beide Elektroden des Abscheiders von anhaf- tenden Verunreinigungen befreit werden sollen, so kann bei der Verwendung mechanischer Abreinigungsanlagen das Problem bestehen, dass verhärtete Ablagerungen nicht wirkungsvoll ent- fernt werden können. Da die mechanischen Abreinigungsanla- gen intervallartig betätigt werden, kann je nach Betriebsweise des Verbrennungsmotors ein Intervall zwischen zwei Abreini- gungsvorgängen so groß sein, dass die Ablagerungen im Ab- scheider in der vorerwähnten nachteiligen Weise erhärten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsge- mäßen Elektro-Abscheider dahingehend zu verbessern, dass dieser eine zuverlässige Elektroden-Abreinigung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch einen Elektro-Abscheider mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung schlägt mit anderen Worten überraschend vor, keine mechanische Abreinigung vorzunehmen, sondern vielmehr eine hydraulische Abreinigung, bei welcher die Anlagerungen an zumindest einer der beiden Elektroden mittels einer Flüssigkeit entfernt werden. Überraschend hat sich herausgestellt, dass trotz der geringeren mechanischen Beaufschlagung, mit welcher die Flüssigkeit auf die Ablagerungen im Vergleich zu einem bürstenförmigen Reinigungskörper einwirkt, eine zuverlässige Abreinigung der Elektrode möglich ist, indem die Elektroden- oberflächen regelrecht gespült werden.

Vorteilhaft kann Öl als Flüssigkeit zum Abreinigen der Elektro- den-Oberflächen Verwendung finden, insbesondere Öl, welches dem Ölkreislauf des Verbrennungsmotors entnommen wird.

Obwohl der Elektro-Abscheider zum Entfernen von Öl aus dem Luftstrom dient, ist überraschend und unerwartet das zusätzliche Einbringen ausgerechnet von Öl in den Luftstrom sinnvoll, näm- lich zum Abreinigen der Elektroden-Oberfläche, und zwar weil erstens auf diese Weise der Aufwand zum Betreiben des Elektro-Abscheiders vergleichsweise gering gehalten werden kann, verglichen mit der Erfordernis, eine spezielle Reinigungs- flüssigkeit zu verwenden und diese bevorraten sowie regelmäßig nachfüllen zu müssen, und weil zweitens gute Abreinigungser- gebnisse erzielbar sind : bei Verwendung von Öl als Spülflüssig- keit besteht anscheinend eine hohe Affinität zu den ebenfalls aus dem Öl stammenden Anlagerungen, sodass Öl als Spülflüs- sigkeit die Anlagerungen besonders gut auf-und mitnimmt, wenn das Öl an der Elektroden-Oberfläche entlang läuft.

Aus der DE 27 43 292 B2 sind gattungsfremde Elektroabschei- der bekannt, die in einer industriellen Anlage eingesetzt werden und somit weder den Anforderungen an die baulichen Abmes- sungen noch den Temperatur-und Vibrationsbelastungen aus- gesetzt sind, wie sie bei gattungsgemäßen Elektroabscheidern auftreten, insbesondere wenn der Verbrennungsmotor als An- trieb in einem Karftfahrzeug vorgesehen ist. Aus diesem vorer- wähnten gattungsfremden Stand der Technik ist es bekannt, ei- ne Einspritzung von Wasser vorgesehen, um einen Flüssigkeits- film auf einer Niederschlagsfläche zu bilden. Die Niederschlags- fläche stellt dabei nicht die Niederschlagselektrode dar, sondern lediglich eine Art Träger oder Halterung für den Flüssigkeitsfilm, während die eigentliche Niederschlagselektrode durch den Flüs- sigkeitsfilm selbst gebildet wird, welcher mit einem elektrischen Leiter in Kontakt steht und durch diesen geerdet ist. Als Flüssig- keit wird bei diesem bekannten Stand der Technik insbesondere nicht das Material selbst verwendet, welches durch den Ab- scheider aus einem Luftstrom entfernt werden soll.

Vorteilhaft kann der Sprühstrahl der Einspritzvorrichtung auf die Wandung der Elektrode gerichtet sein, dabei kann entweder der Sprühstrahl als Hochdruckstrahl eine zusätzliche Verstärkung der Abreinigungsleistung ermöglichen. Aufgrund des dabei mög- licherweise auftretenden Zerstäubungseffektes kann in diesen Fällen vorgesehen sein, einen derartigen Einspritzvorgang nur dann durchzuführen, wenn die Luftgeschwindigkeit im Elektro- Abscheider gering ist. Auf diese Weise ist die Neigung, dass der Luftstrahl beim Einspritzvorgang zerstäubte Ölpartikel mitreißt, besonders gering, sodass die Abscheidungsleistung des Elektro- Abscheiders durch den Einspritzvorgang der Reinigungsflüssig- keit nicht unzulässig verschlechtert wird.

Alternativ kann vorgesehen sein, den Sprühstrahl der Einspritz- vorrichtung tangential an die Wandung der Elektrode zu richten.

Auf diese Weise wird ein zerstäubungsarmer Sprühstoß ermög- licht, der in erster Linie zum Spülen und Benetzen der Elektro- den-Oberfläche dient und in allenfalls untergeordnetem Maße eine Abreinigungswirkung durch den mechanischen Druck des Sprühstoßes ermöglicht.

Vorteilhaft kann eine Schaltung vorgesehen sein, die für eine le- diglich intervallartige Betätigung der Einspritzvorrichtung sorgt.

Während grundsätzlich eine kontinuierliche Spülung der Elektrö- den-Oberfläche denkbar ist, welche die Anlagerung von Parti- keln an der Elektroden-Oberfläche zuverlässig ausschließen würde, kann vorteilhaft vorgesehen sein, lediglich zu bestimmten Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors die Reinigung vorzunehmen. Auf diese Weise kann zuverlässig sichergestellt werden, dass beispielsweise nicht bei hohen Motordrehzahlen und dementsprechend hohen Strömungsgeschwindigkeiten der Luft im Abscheider Öl an die Elektroden-Oberfläche gelangt, welches ansonsten aufgrund der hohen Luftgeschwindigkeit mit- gerissen würde und die Abscheideleistung des Elektro- Abscheiders beeinträchtigen würde.

Die Schaltung kann beispielsweise von einer elektronischen Mo- torsteuerung angesteuert werden bzw. in dieser Motorsteuerung integriert sein, sodass bei vorgegebenen Betriebszuständen des Motors die Einspritzvorrichtung zum Reinigen der Elektroden- Oberfläche aktiviert wird. Hierzu kann ein elektronisch gesteuer- tes Ventil vorgesehen sein, welches von dem Motorsteuergerät betätigt wird. Dabei kann ein getaktetes Ventil vorgesehen sein, sodass die Taktrate beeinflusst werden kann und damit die Ein- spritzmenge der Reinigungsflüssigkeit variiert werden kann.

Alternativ kann vorgesehen sein, ein Ventil zu verwenden, wel- ches sich beispielsweise in Abhängigkeit von den Druckverhält- nissen in der Kurbelgehäuse-Entlüftungsleitung oder in Abhän- gigkeit vom Öldruck des Motors öffnet bzw. schließt, sodass un- abhängig von der Motorsteuerung eine Öffnung des Ventils nur zu solchen Betriebszuständen des Motors sichergestellt werden kann, wenn die gewünschten geringen Strömungsgeschwindig- keiten der Luft in der Kurbelgehäuse-Entlüftung und damit im Elektro-Abscheider herrschen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der rein schematischen Zeichnungen nachstehend näher erläutert. Dabei zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Elektro-Abscheider mit drei Sprühelektroden, Fig. 2 einen Querschnitt durch den Abscheider von Fig. 1, Fig. 3 eine perspektivische Ansicht, teilweise geschnitten, des Abscheiders von Fig. 1 und 2, Fig. 4 u. 5 zwei weitere Ausführungsbeispiele von Elektro- Abscheidern, und die Fig. 6 u. 7 zwei unterschiedliche Schaubilder von Schaltungen zur Reinigung der Elektroden.

In Fig. 1 ist mit 1 allgemein ein Elektro-Abscheider bezeichnet, der im Luftstrom der Kurbelgehäuse-Entlüftung eines Verbren- nungsmotors angeordnet ist. Der Abscheider 1 weist, wie insbe- sondere aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, drei Abscheide- Kammern auf, in denen jeweils eine Sprühelektrode 2 angeord- net ist und bei denen die rohrförmige Gehäuseoberfläche eine zylindrische Niederschlagselektrode 3 bildet.

Über eine Versorgungsleitung 4 gelangt Öl in eine Verteilerboh- rung 5 und von dieser Verteilerbohrung 5 führen Einspritzkanäle 6 tangential an die Niederschlagselektroden 3. Das Öl läuft, wie durch die in den Figuren 2 und 3 dargestellten Pfeile angedeu- tet, wendelartig an der inneren Oberfläche der Niederschlägs- elektrode 3 nach unten, wobei bei dem dargestellten Ausfüh- rungsbeispiel vorgesehen ist, dass die Einbaulage entsprechend Fig. 1 und 3 mit dem freien Ende der Sprühelektrode 2 nach un- ten weisend ausgerichtet ist. Schwerkraft unterstützt läuft die Reinigungsflüssigkeit, im vorliegenden Fall Öl aus dem Kurbel- gehäuse des Verbrennungsmotors, an der inneren Oberfläche der Niederschlagselektrode 3 nach unten und nimmt dabei die Anlagerungen mit, die auf der Oberfläche dieser Niederschlags- elektrode 3 haften.

Bei einem kontinuierlichen Betrieb der Einspritzvorrichtung ist die innere Oberfläche der Niederschlagselektrode 3 stets Öl be- netzt, sodass sich von vornherein keine Anlagerungen auf der Niederschlagselektrode 3 absetzen können. Wird demgegen- über die Reinigung nur intervallartig vorgenommen, so bewirkt die Affinität der aus dem Öl stammenden Ablagerungen zum Öl, welches als Reinigungsflüssigkeit eingesetzt wird, dass eine zu- verlässige Abreinigung der Elektroden-Oberfläche erfolgt.

In Fig. 4 ist als zweites Ausführungsbeispiel dargestellt, dass das Öl in das hohle Innere der Sprühelektrode 2 geführt wird und von dort durch mehrere Reinigungsdüsen 7 unter ver- gleichsweise hohem Druck auf die Niederschlagselektrode 3 aufgesprüht wird, und zwar besonders in dem Bereich um das freie Ende der Sprühelektrode 2 herum, wo sich die größten Ab- lagerungsmengen an der Niederschlagselektrode ergeben.

Die Reinigungsflüssigkeit läuft bei diesem Ausführungsbeispiel nicht an den Elektrodenwandungen entlang, sondern muss durch den Luftstrom an die Niederschlagselektrode 3 gespritzt werden. Um einen zusätzlichen mechanischen Abreinigungsef- fekt durch Flüssigkeitsreibung zu erreichen, wird die Reinigungs- flüssigkeit mit vergleichsweise hohem Druck gegen die Nieder- schlagselektrode 3 gespritzt. Der vergleichsweise flache Winkel einerseits, unter dem die Reinigungsflüssigkeit auf die Nieder- schlagselektrode 3 auftritt, und der Betrieb der Reinigungsvor- richtung nur dann, wenn vergleichsweise geringe Luftströmun- gen in dem Abscheider 1 herrschen, andererseits, stellen ge- meinsam sicher, dass kein Sprühnebel der Reinigungsflüssigkeit vom Luftstrom mitgerissen wird und die Abscheidungsleistung verschlechtert, insbesondere, wenn Motoröl als Reinigungsflüs- sigkeit Verwendung findet, welches im Abscheider 1 aus der Entlüftung des Kurbelgehäuses abgeschieden werden soll.

Während die Ausführungsbeispiele der Figuren 1 bis 3 stets ei- ne Abreinigung der Niederschlagselektrode 3 vorsehen, stellt Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel dar, bei welchem die Sprühelek- trode 2 gereinigt wird. Dabei sind in Fig. 5 zwei unterschiedliche Zuführungen der Reinigungsflüssigkeit vorgesehen, die entwe- der gemäß Fig. 5 gemeinsam, gegebenenfalls jedoch abwei- chend von Fig. 5 nur einzeln vorgesehen sein können : Die Reinigungsflüssigkeit kann entweder durch den hohlen In- nenraum der Sprühelektrode 2 geführt werden und an deren un- terem Ende durch Austrittsöffnungen 8 an die nadelartige Spitze der Sprühelektrode 2 geführt werden, und/oder die Reinigungs- flüssigkeit kann von außen, durch Einspritzbohrungen 9, an die Sprühelektrode 2 angespritzt werden, ähnlich wie beim Ausfüh- rungsbeispiel gemäß Fig. 4, die Reinigungsflüssigkeit an die In- nenwandung der Niederschlagselektrode gespritzt wird.

In Fig. 6 ist eine Schaltung 10 dargestellt, bei welcher symbolar- tig eine Ölwanne 11 eines Kurbelgehäuses eines Verbren- nungsmotors dargestellt ist. Öl wird aus dieser Ölwanne 11 zu einem Ventil 12 gefördert, welches bei einem vorbestimmten ersten Druck P1 öffnet, bei einem vorbestimmten, zweiten, hö- heren Druck P2 jedoch wieder schließt. Dieses Öl wird in den Elektro-Abscheider 1 zur Reinigung einer oder beider Elektroden 2 bzw. 3 eingespritzt. Die Druckverhältnisse zur Öffnung des Ventils 12 stellen sicher, dass das Ventil stets etwa im Leerlauf- betrieb des Motors öffnet, wenn die Durch-strömungsgeschwin- digkeiten des Elektro-Abscheiders 1 gering sind. Diesem wird, wie bei 14 angedeutet, Luft aus dem Kurbelgehäuse zugeführt, aus welcher die Ölpartikel abgeschieden werden.

Während das von der Reinigung und von der Abscheidung resultierende Öl wie bei 15 angedeutet vom Abscheider 1 zur Öl- wanne 11 zurückgeführt wird, wird der vom Öl gereinigte Luft- strom dem Ansaugtrakt 16 zugeführt.

In Fig. 7 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Schaltung 10 zum Betreiben der Reinigungsvorrichtung des Abscheiders 1 dargestellt. Das Ventil 12 wird hier nicht unmittelbar druckab- hängig geöffnet, sondern vielmehr elektrisch betätigt, wobei die- se Betätigung aufgrund der in einer Motorsteuerung 17 vorlie- genden Parameter gesteuert wird. Die Motorsteuerung 17 verar- beitet beispielsweise Parameter, wie die Drehzahl des Verbren- nungsmotors oder den im Ölkreislauf herrschenden Druck.

Abweichend von den dargestellten Ausführungsbeispielen kann vorgesehen sein, ein Ausdehnungsgefäß zu verwenden, wel- ches mit einer Flüssigkeit, beispielsweise beim Motoröl, gefüllt wird, wobei die Bewegung des Ausdehnungsgefäßes, abhängig von seinem Füllstand, dazu führt, dass ein mechanisches Abrei- nigungsorgan, welches mit dem Ausdehnungsgefäß verbunden ist, hin und her bewegt wird. Dieses mechanische Abreinigungs- organ kann beispielsweise als Bürste, Membran oder derglei- chen ausgestaltet sein und zur Reinigung beispielsweise der Spitze der Sprühelektrode 2 dienen. Wenn das Ausdehnungsge- fäß geleert wird, wird das aus diesem Ausdehnungsgefäß ge- langende Flüssigkeitsvolumen als Reinigungsflüssigkeit zur Rei- nigung der jeweils anderen Elektrode, also beispielsweise der Niederschlagselektrode, verwendet. Das Ausdehnungsgefäß kann dabei problemlos einen ausreichenden Druck aufbauen, um beispielsweise die vergleichsweise druckarme tangentiale Einspritzung der Reinigungsflüssigkeit an die Wandung der Nie- derschlagselektrode zu ermöglichen.