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Patent Searching and Data


Title:
HOLLOW SHAFT AND METHOD FOR SEPARATING A FLUID
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/007858
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a hollow shaft comprising a fluid separation system (11), a gas channel (15) having a gas inlet for the entry of raw gas and a gas outlet for the discharge of purified gas, and a conveying device (12) for conveying a fluid separated from a gas, wherein the conveying device (12) is connected to an inner wall (13) of the hollow shaft (10) in a rotationally fixed manner and comprises a helical guide geometry (14) for conveying the fluid in the longitudinal direction of the hollow shaft (10). The invention further relates to a method for separating a fluid from a gas stream.

Inventors:
MÜLLER ULF (DE)
REICHELT ROBERT (DE)
Application Number:
PCT/EP2018/067698
Publication Date:
January 10, 2019
Filing Date:
June 29, 2018
Export Citation:
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Assignee:
THYSSENKRUPP PRESTA TECCT AG (LI)
THYSSENKRUPP AG (DE)
International Classes:
F01L1/047; F01M13/00
Foreign References:
US20130118357A12013-05-16
US20120031276A12012-02-09
DE102010043060A12012-05-03
DE102005003037A12006-08-10
DE10321866A12004-12-02
DE3490464C21992-03-26
Attorney, Agent or Firm:
THYSSENKRUPP INTELLECTUAL PROPERTY GMBH (DE)
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Claims:
Ansprüche

1. Hohlwelle (10) mit

einem Flüssigkeitsabscheidesystem (11),

einem Gaskanal (15), der einen Gaseinlass für den Eintritt von Rohgas und einen Gasauslass (17) für den Austritt von gereinigtem Gas aufweist, und

einer Fördereinrichtung (12) zum Fördern einer aus einem Gas abgeschiedenen Flüssigkeit,

wobei die Fördereinrichtung (12) drehfest mit einer Innenwand (13) der Hohlwelle (10) verbunden ist und eine schraubenförmige Leitgeometrie (14) zum Fördern der Flüssigkeit in Längsrichtung der Hohlwelle (10) aufweist.

2. Hohlwelle nach Anspruch 1

dad u rch geken nzeich net, dass

die Leitgeometrie (14) wenigstens eine Schraubenfeder (18) umfasst, deren Windungen (19) an der Innenwand (13) anliegen.

3. Hohlwelle nach Anspruch 1 oder 2

dad u rch geken nzeich net, dass

die Leitgeometrie (14) wenigstens eine schraubenförmige Nut umfasst, die in der Innenwand (13) ausgebildet ist.

4. Hohlwelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche

dad u rch geken nzeich net, dass

die Leitgeometrie (14) wenigstens eine profilierte Hülse (20) umfasst, die an der Innenwand (13) anliegt.

5. Hohlwelle nach Anspruch 4

dad u rch geken nzeich net, dass

die Leitgeometrie (14) wenigstens eine schraubenförmige Nut (21) in der Hülse (20) umfasst.

6. Hohlwelle nach Anspruch 5

dad u rch geken nzeich net, dass

die Nut (21) auf dem Außenumfang der Hülse (20) ausgebildet ist.

7. Hohlwelle nach Anspruch 5

dad u rch geken nzeich net, dass

die Nut (21) auf dem Innenumfang der Hülse (20) ausgebildet ist.

8. Hohlwelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche

dad u rch geken nzeich net, dass

ein Tauchrohr (22) koaxial in und relativ drehbar zu der Fördereinrichtung (12) angeordnet ist.

9. Hohlwelle nach Anspruch 8

dad u rch geken nzeich net, dass

ein Auslass (23) für die abgeschiedene Flüssigkeit zwischen der

Fördereinrichtung (12) und dem Tauchrohr (22) ausgebildet ist.

10. Hohlwelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche

dad u rch geken nzeich net, dass

ein Flüssigkeitsabscheider (24) der Fördereinrichtung (12) in

Strömungsrichtung des Gases vorgeordnet ist.

11. Hohlwelle nach Anspruch 10

dad u rch geken nzeich net, dass

der Flüssigkeitsabscheider (24) und die Fördereinrichtung (12) integriert oder getrennt angeordnet sind.

12. Hohlwelle nach Anspruch 10 oder 11

dad u rch geken nzeich net, dass

der Flüssigkeitsabscheider (24) einen Prallabscheider (25) umfasst.

13. Hohlwelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche

dad u rch geken nzeich net, dass

die Hohlwelle eine Nockenhohlwelle umfasst.

14. Verfahren zum Abscheiden einer Flüssigkeit aus einem Gasstrom, bei dem die abgeschiedene Flüssigkeit an der Innenwand (13) einer Hohlwelle (10) entlang strömt, wobei die Flüssigkeit durch eine schraubenförmige Fördereinrichtung (12) in der Hohlwelle (10) in einer kombinierten Bewegung in Umfangs- und Längsrichtung der Hohlwelle (10) zwangsgeführt wird.

Description:
Hohlwelle und Verfahren zum Abscheiden einer Flüssigkeit

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Hohlwelle und ein Verfahren zum Abscheiden einer Flüssigkeit.

Bei Verbrennungsmotoren treten Gase aus dem Arbeitsprozess durch Leckage der Zylinder aus und sammeln sich im Kurbelgehäuse an (Blowby-Gase). Da das Kurbelgehäuse einen geschlossenen Raum bildet, würde dadurch der Druck ansteigen. Deshalb wird das Kurbelgehäuse durch Abführen der Blowby-Gase entlüftet. Diese enthalten Öltröpfchen, die aus dem Blowby-Gas (Rohgas) vor dem Entlüften des Kurbelgehäuses abgeschieden und dem Ölkreislauf zugeführt werden. Das so gereinigte Gas kann dann aus dem Kurbelgehäuse abgeführt werden (Reingas).

Im Stand der Technik existieren verschiedene Ölabscheidesysteme, die in

Verbrennungsmotoren eingesetzt werden.

DE 10 2010 043 060 AI beschreibt beispielsweise ein Kurbelgehäuse mit einer Trennwand, an der Öl aus dem Blowby-Gas abgeschieden wird. Das Öl wird von der Trennwand durch eine Saugstrahlpumpe abgesaugt, um die Ölrückführung zu verbessern. Die Saugstrahlpumpe stellt eine aufwendige Lösung dar, die großen Bauraum benötigt.

DE 10 2005 003 037 AI offenbart eine Abscheidevorrichtung zum Abscheiden von Öl aus Blowby-Gasen. Die Vorrichtung weist eine hohle Rotorwelle auf, an deren Außenumfang eine Schneckenwendel angeordnet ist. Die Rotorwelle ist in einem feststehenden Gehäuse gelagert, in das ölhaltige Blowby-Gase angesaugt werden. Das Öl wird an der Schneckenwendel abgeschieden, tropft auf den Boden des Gehäuses und fließt von dort durch die Schwerkraftwirkung langsam ab. Die gereinigten Gase werden durch die hohle Rotorwelle abgeführt.

DE 103 21 866 AI beschreibt eine ähnliche Abscheidevorrichtung, bei der eine Rotorwelle mit einer Schneckenwendel auf dem Außenumfang in einem

feststehenden Gehäuse drehbar gelagert ist. Um die Abscheidewirkung bei unterschiedlichen Volumenströmen des Gases optimieren zu können, kann der Querschnitt des durch die Schneckenwendel begrenzten Strömungskanals verändert werden. Das abgeschiedene Öl läuft an der Innenwand des Gehäuses aufgrund der Schwerkraft nach unten, wird am Gehäuseboden gesammelt und von dort abgeführt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einerseits eine kompakte Vorrichtung anzugeben, die wenig Bauraum benötigt und mit der aus einem Gas

abgeschiedene Flüssigkeit, wie beispielsweise Öl, abgeführt werden kann.

Andererseits soll die Flüssigkeitsabfuhr verbessert werden. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum Abscheiden einer Flüssigkeit anzugeben.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit Blick auf die Vorrichtung durch die Hohlwelle gemäß Anspruch 1 und mit Blick auf das Verfahren durch den

Gegenstand des Anspruchs 14 gelöst.

Konkret wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Hohlwelle mit einem Flüssigkeitsabscheidesystem und einem Gaskanal gelöst, der einen Gaseinlass für den Eintritt von Rohgas und einen Gasauslass für den Austritt von gereinigtem Gas aufweist. Die Hohlwelle weist eine Fördereinrichtung zum Fördern einer aus einem Gas abgeschiedenen Flüssigkeit auf. Die Fördereinrichtung ist drehfest mit einer Innenwand der Hohlwelle verbunden und weist eine schraubenförmige Leitgeometrie zum Fördern der Flüssigkeit in Längsrichtung der Hohlwelle auf.

Die Erfindung hat den Vorteil, dass die in die Hohlwelle integrierte

Fördereinrichtung keinen zusätzlichen Bauraum benötigt. Die für die

Förderwirkung erforderliche Energie wird durch die Drehbewegung der Hohlwelle bereitgestellt, die auf die Fördereinrichtung übertragen wird, da diese drehfest mit der Innenwand der Hohlwelle verbunden ist. Die schraubenförmige

Leitgeometrie der Fördereinrichtung bewirkt durch die Drehbewegung der Hohlwelle eine Förderung der abgeschiedenen Flüssigkeit in Längsrichtung der Hohlwelle, so dass die Flüssigkeit zu einer Auslassstelle für die Flüssigkeit zwangsgeleitet wird. Dadurch wird die Ablaufrate im Vergleich zu einer schwerkraftbasierten Lösung erhöht. Vorzugsweise ist die Fördereinrichtung im Fall einer Nockenhohlwelle am freien Wellenende angeordnet, sodass die Fördereinrichtung an der Auslassstelle für die Flüssigkeit besonders wirksam in die Ablaufrate erhöht. Die Erfindung ist nicht auf eine solche Anordnung eingeschränkt.

Mit der Erfindung wird eine kompakte und universell einsetzbare Vorrichtung geschaffen, die insbesondere, aber nicht ausschließlich im Zusammenhang mit einer Kurbelgehäuseentlüftung eingesetzt werden kann. Die Erfindung ist für Systeme geeignet, bei denen die Flüssigkeit in einer Rücklaufkammer am freien Wellenende gesammelt wird, wobei die Hohlwelle durch eine dynamische

Radialdichtung (Radialwellendichtring RWDR) abgedichtet wird. Der Transport wird dabei nicht nur durch Unterstützung des Gasstromes, sondern durch die Förderwirkung der Fördereinrichtung herbeigeführt. Dies hat den Vorteil, dass sich nicht nur in Abhängigkeit von der Viskosität des jeweiligen Öl bzw. der Flüssigkeit am Wellenende eine Art„Flüssigkeitsberg" aufbaut, , aus dem Tropfen bei Überschreiten der Oberflächenspannung abreißen. Vielmehr wird durch die Fördereinrichtung ein im Wesentlichen kontinuierlicher Abfluss der Flüssigkeit aus der Hohlwelle erreicht, zumindest aber ein Abfluss, der größer als das Abtropfen in Abhängigkeit von der jeweiligen Oberflächenspannung der Flüssigkeit ist. Die Erfindung ist auch in Systemen einsetzbar, bei denen die Flüssigkeit direkt, also ohne Rücklaufkammer, in den zu entlüftenden Raum, beispielsweise das

Kurbelgehäuse zurückgeführt wird.

Zwar ist aus DE 34 90 464 C2 eine hohle Nockenwelle für Verbrennungsmotoren bekannt, die einen koaxial angeordneten Einsatz mit einer Schneckenwendel auf dem Außenumfang aufweist, die gegen die Innenwand der Nockenwelle abdichtet. Die Schneckenwendel ist zur Förderung von Schmieröl zu den Lagerstellen der Nockenwelle ausgebildet. Eine Durchführung von Gasen durch die Nockenwelle ist ebenso wenig vorgesehen, wie die Abscheidung von Öl, was bei der

Schmierölführung auch nicht möglich ist.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

So kann die Leitgeometrie wenigstens eine Schraubenfeder umfassen, deren Windungen an der Innenwand anliegen. Die anliegenden Windungen bilden zusammen mit der Innenwand einen Förderkanal, der das an der Innenwand anhaftende Öl bzw. die Flüssigkeit in Längsrichtung der Hohlwelle transportiert. Die Schraubenfeder ist an die Form der Innenwand angepasst und vorzugsweise zylindrisch. Die Schraubenfeder ist einfach zu montieren und kostengünstig.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Leitgeometrie wenigstens eine schraubenförmige Nut, die in der Innenwand der Hohlwelle ausgebildet ist. An der Innenwand anhaftende, abgeschiedene Flüssigkeit wird durch den durch die Hohlwelle geleiteten Gasstrom in die Nut gedrückt und dort durch die Drehbewegung der Hohlwelle in Längsrichtung der Hohlwelle gefördert. Die Ausbildung der Nut in der Innenwand der Hohlwelle bewirkt einen großen Strömungsquerschnitt des Gaskanals der Hohlwelle.

Besonders bevorzugt ist eine Leitgeometrie, die wenigstens eine profilierte Hülse umfasst. Die Hülse liegt an der Innenwand der Hohlwelle an. Die Verwendung eines gesonderten Bauteils in der Form einer Hülse vereinfacht die Fertigung der Fördereinrichtung. Zur Montage wird die Hülse in die Hohlwelle eingeschoben.

Dabei kann die Leitgeometrie wenigstens eine schraubenförmige Nut in der Hülse umfassen. Die an der Innenwand der Hohlwelle befindliche Flüssigkeit wird durch die Gasströmung in die Nut gedrückt und dort in Längsrichtung der Hohlwelle gefördert.

Die Nut kann auf dem Außenumfang der Hülse ausgebildet sein. Da die Hülse an der Innenwand in der Hohlwelle anliegt, wird ein Strömungskanal für die

Flüssigkeit durch die Innenwand in radialer Richtung begrenzt.

Die Nut kann auf dem Innenumfang der Hülse ausgebildet sein. Zur Bildung eines geschlossenen Strömungskanals für die Flüssigkeit kann die Nut in radialer Richtung, beispielsweise durch ein weiteres Bauteil geschlossen sein.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführung ist ein Tauchrohr koaxial in der Fördereinrichtung sowie relativ drehbar zu der Fördereinrichtung angeordnet. Durch das Tauchrohr wird das durch die Hohlwelle geleitete Reingas aus der Hohlwelle abgeführt. Das Tauchrohr bildet also den Gasauslass für den Austritt des gereinigten Gases. Diese Ausführung kann sowohl mit der innenangeordneten als auch mit der außenangeordneten Nut in der Hülse kombiniert sein.

Vorzugsweise ist ein Flüssigkeitsabscheider der Fördereinrichtung in

Strömungsrichtung des Gases vorgeordnet. Durch den Flüssigkeitsabscheider wird die im Gas enthaltene Flüssigkeit abgeschieden und durch Zentrifugalkräfte in Richtung der Innenwand der Hohlwelle geleitet.

Wenn der Flüssigkeitsabscheider und die Fördereinrichtung getrennt angeordnet sind, d.h. wenn ein axialer Abstand in Längsrichtung der Hohlwelle zwischen dem Flüssigkeitsabscheider der Fördereinrichtung ausgebildet ist, wird die Flüssigkeit vom Flüssigkeitsabscheider an der Innenwand durch den Gasstrom bis zur Fördereinrichtung gefördert bzw. mitgerissen. Die in die Fördereinrichtung eintretende Flüssigkeit wird dann durch die Drehbewegung und die Leitgeometrie in Längsrichtung der Hohlwelle zwangsgeführt.

Der Flüssigkeitsabscheider und die Fördereinrichtung können auch integriert, d.h. als ein einziges Bauteil ausgeführt sein, sodass die im Flüssigkeitsabscheider abgetrennte Flüssigkeit direkt in die Fördereinrichtung überführt wird.

Der Flüssigkeitsabscheider kann beispielsweise einen Prallabscheider umfassen.

Vorzugsweise umfasst die Hohlwelle eine Nockenhohlwelle.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Abscheiden einer Flüssigkeit aus einem Gasstrom ist vorgesehen, dass die abgeschiedene Flüssigkeit an der Innenwand einer Hohlwelle entlangströmt. Die Flüssigkeit wird durch eine schraubenförmige Fördereinrichtung in der Hohlwelle in einer kombinierten Bewegung in Umfangs-und Längsrichtung der Hohlwelle zwangsgeführt. Durch die Zwangsführung wird die Ablaufrate der Flüssigkeit aus der Hohlwelle verbessert.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die beigefügten schematischen Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. In diesen zeigen

Fig. 1 eine Explosionsdarstellung einer Hohlwelle nach einem

erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel mit auf der Hülse außen angeordneter Leitgeometrie;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Hohlwelle nach Fig. 1 im montierten

Zustand;

Fig. 3 eine Explosionsdarstellung einer Hohlwelle nach einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel mit auf der Hülse innen angeordneter Leitgeometrie;

Fig. 4 einen Längsschnitt durch die Hohlwelle nach Fig. 3 im montierten

Zustand;

Fig. 5 eine Explosionsdarstellung einer Hohlwelle nach einem

erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel mit integriertem Flüssigkeitsabscheider und Fördereinrichtung;

Fig. 6 einen Längsschnitt durch die Hohlwelle nach Fig. 5 im montierten

Zustand

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht der Fördereinrichtung mit integriertem

Flüssigkeitsabscheider nach Fig. 5 und

Fig. 8 einen Längsschnitt durch eine Hohlwelle nach einem

erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel mit einer Schraubenfeder als Fördereinrichtung.

Im Folgenden sind dieselben oder ähnliche Bauteile der verschiedenen

Ausführungsbeispiele mit denselben Bezugszeichen versehen. Der Grundaufbau der Hohlwelle, der bei den verschiedenen bei Ausführungsbeispielen derselbe ist, wird im Zusammenhang mit den Figuren 1 und 2 erläutert und gilt auch für die übrigen Ausführungsbeispiele. Figuren 1 und 2 zeigen ein Ausführungsbeispiel einer Hohlwelle 10 mit einem ersten und zweiten Axialende, die als Nockenhohlwelle in einem Kurbelgehäuse eines Verbrennungsmotors eingesetzt wird. Dies ist die bevorzugte Anwendung der Hohlwelle 10. Andere Anwendungsmöglichkeiten, bei denen Flüssigkeit aus einem Gas abgeschieden und durch die Hohlwelle geleitet wird, sind denkbar. In diesem Beispiel handelt es sich bei der abgeschiedenen und zu fördernden

Flüssigkeit um Öl.

Die Hohlwelle 10 weist ein Flüssigkeitsabscheidesystem 11 auf, das in den

Figuren 1 und 2 nicht dargestellt ist, sowie eine Fördereinrichtung 12 für die abgeschiedene Flüssigkeit. Das Flüssigkeitsabscheidesystem 11 kann einen Flüssigkeitsabscheider 24 aufweisen, der als gesondertes Bauteil oder integriert mit der Fördereinrichtung 12 ausgebildet ist. Letzteres ist in Fig. 5 dargestellt.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist das Flüssigkeitsabscheidesystem 11 gesondert von der Fördereinrichtung 12 ausgebildet und kann beispielsweise einen Zentrifugalabscheider aufweisen, der am ersten Axialende der Hohlwelle 10 angeordnet ist (nicht dargestellt). Das Flüssigkeitsabscheidesystem 11 ist generell so mit der Hohlwelle 10 verbunden, dass die durch das System 11 abgeschiedene Flüssigkeit an die Innenwand 13 der Hohlwelle 10 gelangt und dort durch das durch die Hohlwelle 10 geführte Gas mitgenommen wird. Am zweiten, freien Axialende der Hohlwelle ist ein Auslass 23 für die durch die Hohlwelle 10 geförderte Flüssigkeit ausgebildet. Durch den Auslass 23 gelangt die Flüssigkeit aus der Hohlwelle 10 heraus. Bei dem Beispiel gemäß Fig. 1, 2 mündet der Auslass 23 frei in das Kurbelgehäuse generell in den zu entlüftenden Raum.

Dadurch wird Flüssigkeit dem Kreislauf wieder zugeführt.

Die Hohlwelle 10 bildet einen Gaskanal 15. Im Beispiel gemäß Fig. 1 wird der Gaskanal 15 durch die Innenwand 13 der Hohlwelle 10 begrenzt. Der Gaskanal 15 weist einen Gaseinlass für den Eintritt von Rohgas auf, dass mit der Flüssigkeit, konkret mit Öl beladen ist. Der Gaseinlass befindet sich an einem ersten axialen Ende der Hohlwelle 10 (nicht dargestellt). Der Gaseinlass kann beispielsweise in das Flüssigkeitsabscheidesystem 11 integriert sein. Der Gaskanal 15 weist einen Gasauslass 17 für den Austritt des gereinigten Gases auf, der im Beispiel gemäß Fig. 1 am zweiten axialen Ende der Hohlwelle 10 angeordnet ist. Der Auslass 17 kann mit einer Leitung verbunden sein, die das gereinigte Gas dem Abgastrakt der Verbrennungsmaschine zuführt.

Die Fördereinrichtung 12 ist drehfest mit der Innenwand 13 der Hohlwelle 10 verbunden. Dies bedeutet, dass ein Drehmoment der Hohlwelle 10 auf die

Fördereinrichtung 12 übertragen wird, sodass diese mit der Hohlwelle 10 mit dreht. Die drehfeste Verbindung kann beispielsweise durch eine kraftschlüssige Verbindung erfolgen. Andere Verbindungsmöglichkeiten sind denkbar. Unter einer drehfesten Verbindung wird auch die Integration der Fördereinrichtung 12 direkt in die Innenwand 13 der Hohlwelle 10 verstanden. Die Verbindung ist in diesem Fall einstückig. Die Fördereinrichtung 12 kann im Fall der einstückigen

Verbindung als eine schraubenförmige Nut ausgebildet sein, die in die Innenwand 13 eingebracht ist.

Die Fördereinrichtung 12 weist eine schraubenförmige Leitgeometrie 14 auf. Die Leitgeometrie 14 dient dazu, die an der Innenwand 13 befindliche Flüssigkeit in Längsrichtung der Hohlwelle 10 zu fördern.

Der vorstehend erläuterte Grundaufbau der Hohlwelle 10 ist bei allen

Ausführungsbeispielen so verwirklicht. Abweichungen mit Blick auf das

Flüssigkeitsabscheidesystem (integriert oder gesondert) sind möglich.

Die Fördereinrichtung 12 gemäß Figuren 1, 2 weist eine profilierte Hülse 20 auf, die im montierten Zustand koaxial in der Hohlwelle 10 angeordnet ist (Fig. 2). Die Hülse 20 liegt dabei an der Innenwand 13 an und ist mit dieser drehfest, beispielsweise kraftschlüssig verbunden.

Es ist ausreichend, wenn die Länge der Hülse 20 so bemessen ist, dass diese abschnittsweise, beispielsweise nur im Bereich des in Strömungsrichtung hinteren, freien Axialendes der Hohlwelle 10 angeordnet ist. Es ist nicht erforderlich, dass die Hülse 20 über die gesamte Länge der Hohlwelle 10 ausgebildet ist, auch wenn eine solche Ausbildung möglich ist.

Die Hülse 20 weist eine schraubenförmige Nut 21 auf. Die schraubenförmige Nut 21 ist in der Wand der Hülse 20 ausgebildet. Die Nut 21 läuft an dem in

Strömungsrichtung des Gases axialen vorderen Ende der Hülse 20 flach aus. Dadurch wird erreicht, dass das an der Innenwand 13 befindliche Öl bzw.

allgemein die Flüssigkeit gut in die Fördereinrichtung 12 eintreten kann. Die Nut

21 erstreckt sich spiralförmig bzw. schraubenförmige über die gesamte Länge der Hülse 20. Am in Strömungsrichtung hinteren Axialende 28 der Fördereinrichtung 12 mündet die Nut in den Auslass 23 für die Flüssigkeit. Dort wird die Flüssigkeit aus der Hohlwelle 10 abgeführt. Der Auslass 23 bildet einen Ringspalt zwischen der Innenwand 13 der Hohlwelle 10 und der Außenwand eines Tauchrohrs 22, das weiter unten näher beschrieben wird.

Bei dem Beispiel gemäß Figuren 1, 2 ist die Nut 21 auf dem Außenumfang der Hülse 20 ausgebildet. Die Stege der Nut 21 liegen dicht an der Innenwand 13 an. Dadurch wird eine abgedichteter Förderkanal für die Flüssigkeit gebildet, die sich an der Innenwand 13 entlang schraubenförmig um die Längsachse der Hohlwelle 10 erstreckt.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 sind mehrere Gewindegänge

dargestellt. Die Anzahl der Gewindegänge kann variieren. Die Tiefe und die Form der Gewindegänge sind beispielhaft zu verstehen und können ebenfalls variieren. Der Gewindegangquerschnitt kann sich entlang der axialen Länge der Hülse 20 ändern. Damit ist eine Variation der Querschnittstiefe der Nut 21 über die Länge der Hülse 20 möglich.

Zwischen der Hülse 20 und dem koaxial in der Hülse 20 angeordneten Tauchrohr

22 ist ein radialer Spalt eingestellt, sodass das Tauchrohr 22 und die Hülse 20 relativ zueinander drehbar sind. Das Tauchrohr 22 ist im Betrieb gehäusefest, d.h. bezogen auf die Hohlwelle 10 ortsfest, angeordnet.

Wie in Figuren 1, 2 zu erkennen, weist die Fördereinrichtung 12 einen Gaskanal 27 auf. Der Gaskanal 27 der Fördereinrichtung 12 wird durch den Innenumfang der Hülse 20 bzw. durch den Innenumfang des Tauchrohrs 22 begrenzt, der in die Hülse 20 eingeschoben ist. Durch den Gaskanal 27 der Fördereinrichtung 12 strömt das aus dem Gaskanal 15 der Hohlwelle 10 kommende gereinigte Gas und verlässt die Hohlwelle 10 durch den Gasauslass 17. Der Gaskanal 15 der

Hohlwelle 10 und der Gaskanal 27 der Fördereinrichtung 12 sind koaxial angeordnet. An dem in Gasströmungsrichtung hinteren Axialende 28 der Hülse 20 bzw.

allgemein der Fördereinrichtung 12 geht die Nut 21 in den Auslass 23 für die Flüssigkeit über.

Das Tauchrohr 22 dient dazu, die gereinigten Gase aus der Hohlwelle 10 kontrolliert abzuführen. Die Hülse 20 ist zwischen dem Tauchrohr 22 und der Hohlwelle 10 angeordnet. Außerdem bildet das Tauchrohr 22 zusammen mit der Innenwand 13 der Hohlwelle 10 den Auslass 23 für die Flüssigkeit, in den die Nut

21 am hinteren Axialende 28 der Hülse 20 mündet. Das vordere Axialende (in Strömungsrichtung gesehen) des Tauchrohres 22 ist in etwa auf derselben Höhe wie das vordere Axialende der Hülse 20 angeordnet.

Im Unterschied zu der auf der Hülse 20 außenangeordneten Nut 21 gemäß Fig. 1 zeigt das Ausführungsbeispiel gemäß Figuren 3, 4 eine auf der Hülse 20 innenangeordneten Nut 21 bzw. allgemein innenangeordneten Leitgeometrie 14. Die Nut 21 ist auf dem Innenumfang der Hülse 20 ausgebildet. Der Förderkanal für die Flüssigkeit wird durch die Nut 21 und den Außenumfang des Tauchrohres

22 gebildet, gegen den die Hülse 20 bzw. die Stege der Nut 21 abdichten.

Im Übrigen entspricht das Ausführungsbeispiel gemäß Figuren 3, 4 dem

Ausführungsbeispiel gemäß Figuren 1, 2.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Figuren 5, 6 bildet das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3, 4 dahingehend weiter, dass die Fördereinrichtung 12 einen integrierten Flüssigkeitsabscheider 24 aufweist. Mit anderen Worten ist das Flüssigkeitsabscheidesystem 11 und die Fördereinrichtung 12 als ein einziges Bauteil ausgebildet. Die Förderrichtung 12 mit der auf dem Innenumfang der Hülse 20 ausgebildeten Leitgeometrie 14 entspricht der Fördereinrichtung 12 gemäß Figuren 3, 4.

Durch die integrierte Ausbildung des Flüssigkeitsabscheiders 24 mit der

Fördereinrichtung 12 wird die abgeschiedene Flüssigkeit direkt aus der Hohlwelle 10 abgeführt, ohne dass diese auf der Innenwand 13 durch den Gasstrom zur Fördereinrichtung 12 bewegt werden muss. Dazu ist der Flüssigkeitsabscheider 24 als Prallabscheider 25 ausgebildet. Der Prallabscheider 25 weist in Strömungsrichtung vorne mehrere Durchlässe 29 auf, die sich parallel zur

Längsachse der Hohlwelle 10 erstrecken.

Im Beispiel gemäß Figuren 5 bis 7 sind vier Durchlässe 29 vorgesehen. Eine andere Anzahl ist möglich. In Strömungsrichtung hinter den Durchlässen 29 ist eine Prallplatte 30 angeordnet, die sich im Wesentlichen senkrecht zur Achse der Hohlwelle bzw. zur Längsachse des Prallabscheider 24 erstreckt. Die Prallplatte 30 überlappt die Durchlässe 29, sodass der durch die Durchlässe 29 strömende Gasstrom auf die Prallplatte 30 trifft. Zwischen der Prallplatte 30 und den

Durchlässen 29 ist ein Spalt 32 ausgebildet. An der den Durchlässen 29

zugewandten Oberfläche der Prallplatte 30 endet die Nut 21 der Hülse 20, wie in Fig. 6 dargestellt. Damit besteht eine Fluidverbindung zwischen den Durchlässen 29 und der Nut 21 bzw. zwischen dem Spalt 32 und der Nut 21.

Die an der Oberfläche der Prallplatte 30 in den Spalt 32 mündende Nut 21 liegt radial weiter außen als die Durchlässe 29. Damit wird erreicht, dass die an der Prallplatte 30 abgeschiedene Flüssigkeit, die durch die Zentrifugalkraft radial nach außen abströmt, direkt in die Nut 21 und damit in die Fördereinrichtung 12 gelangt.

Der Gaseinlass 16 der Fördereinrichtung 12 ist koaxial zur Längsachse der Hohlwelle 10 angeordnet, sodass das durch die Durchlässe 29 strömende Gas radial nach innen aus der Hohlwelle 10 abgeleitet wird.

Die mit dem Flüssigkeitsabscheider 24 kombinierte Fördereinrichtung 12 ist durch ein Verbindungselement 31 beispielsweise in der Form eines Fixierblechs kraftschlüssig mit der Hohlwelle 10 verbunden. Das Verbindungselement 31 wiederum ist formschlüssig mit der mit dem Flüssigkeitsabscheider 24

kombinierten Fördereinrichtung 12 verbunden. Dazu weist der

Flüssigkeitsabscheider 24 auf dem Außenumfang Nasen 33 auf, die sich radial nach außen erstrecken und in das Verbindungselement 31 eingreifen. Dies hat den Vorteil, dass die Fördereinrichtung 12 zusammen mit dem

Flüssigkeitsabscheider 24 aus einem anderen Material als die Hohlwelle 10 gefertigt sein kann, ohne dass es zu Problemen aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten kommt. Fig. 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Leitgeometrie 14 als

Schraubenfeder 18 ausgebildet ist. Die Schraubenfeder 18 ist zylindrisch, sodass die Windungen 19 der Schraubenfeder 18 an der Innenwand 13 der Hohlwelle 10 anliegen. Dadurch wird ein Förderkanal für die an der Innenwand 13 anhaftende Flüssigkeit 26 gebildet.

Das Beispiel gemäß Fig. 8 zeigt die Variante, bei der der Auslass 23 für die Flüssigkeit mit einer Rücklaufkammer 34 verbunden ist. Der Gasauslass 17 kann beispielsweise mit dem Abgastrakt des Verbrennungsmotors verbunden sein.

Zwischen dem Gehäuse mit der Rücklaufkammer 24 und der Hohlwelle 10 ist eine dynamische Radialdichtung in der Form eines Radialwellendichtringes angeordnet. Das Flüssigkeitsabscheidesystem 11 ist der Fördereinrichtung 12 in

Strömungsrichtung vorgeordnet. Die Hohlwelle 10 gemäß Fig. 8 ist ein Beispiel für ein System, bei dem das Flüssigkeitsabscheidesystem 11 und die

Fördereinrichtung 12 gesondert, d.h. als getrennte Bauteile ausgebildet sind.

Allen Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, dass die wellenfest angeordnete, schraubenförmige Leitgeometrie 14 so gestaltet ist, dass aufgrund der Drehung der Hohlwelle 10 der an der Innenwand 13 befindliche Flüssigkeitsfilm bzw. Ölfilm zum Axialende der Hohlwelle 10 transportiert wird. Dieses Prinzip ist mit einer Archimedischen Schraube zum Fördern von Wasser vergleichbar. Aufgrund der Schwerkraft der Flüssigkeit bzw. der Fliehkraft bei hohen Drehzahlen wird bei der Drehung der Hohlwelle 10 zumindest der zwischen den Windungen der

schraubenförmige Leitgeometrie 14 befindliche Flüssigkeitsanteil an das

Wellenende befördert.

Die Zwangsförderung durch die Fördereinrichtung 12 bietet die Voraussetzung dafür, dass bei dem freien Auslass 23 (Figuren 1 bis 7) eine zusätzliche Dichtung nicht erforderlich ist, sodass Blowby-Gase entgegen der Förderrichtung der Flüssigkeit in die Hohlwelle 10 einströmen können, ohne die Flüssigkeitsabfuhr signifikant zu behindern. Es ist also nicht erforderlich, das freie Wellenende aufwendig gegen das Nockengehäuse abzudichten. Es ist sogar denkbar, dass die Radialwellendichtring gemäß Fig. 8 entfällt. Dadurch wird die Anzahl der Bauteile (Radialwellendichtring, Reingaskanal, Ölrückschlagventil etc.) verringert. Das Ölreservoir für das abgeschiedene Öl kann entfallen. Im Vergleich zu Systemen mit Radialwellendichtring werden die Reibungsverluste verringert. Bezugszeichenliste Hohlwelle

Flüssigkeitsabscheidesystem

Fördereinrichtung

Innenwand

Leitgeometrie

Gaskanal der Hohlwelle

Gaseinlass der Fördereinrichtung

Gasauslass der Hohlwelle

Schraubenfeder

Windungen

Hülse

Nut

Tauchrohr

Auslass

Flüssigkeitsabscheider

Prallabscheider

Flüssigkeit

Gaskanal der Fördereinrichtung

Axialende der Fördereinrichtung

Durchlass

Prallplatte

Verbindungselement

Spalt

Nasen

Rücklaufkammer