Ölnebelabscheider mit einem Ölrückführkanal mit Siphon

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ölnebelabscheider zum Abscheiden von Öl aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas einer Brennkraftmaschine, mit einem Gehäuse, mit einem im Gehäuse drehbar gelagerten, Öl aus dem Gas durch Zentrifugalkräfte abscheidenden Rotor, mit einem im Gehäuse angeordneten, den Rotor antreibenden Drehantrieb mit wenigstens einer Rückstoßdüse, wobei der Rückstoßdüse über einen Druckölkanal unter Druck stehendes Schmieröl der Brennkraftmaschine zuführbar ist, mit einem zu entölendes Kurbelgehäuseentlüftungsgas zuführenden Rohgaskanal, mit einem entöltes Reingas abführenden Reingaskanal, mit einem aus der Rückstoßdüse austretendes Schmieröl drucklos in das Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine ableitenden Ölablaufkanal und mit einem aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas abgeschiedenes Öl aus einem Ölsammelbereich abführenden Ölrückführkanal, in dessen Verlauf ein Siphon angeordnet ist und durch den das abgeschiedene Öl dem Ölablaufkanal zuführbar ist. Außerdem betrifft die Erfindung eine Brennkraftmaschine mit einem solchen Ölnebelabscheider.

Ein Ölnebelabscheider der vorstehend angegebenen Art ist aus DE 43 1 1 906 A1 bekannt. In diesem Abscheider wird ein Rotor verwendet, der im Bereich seines größten Außendurchmessers zwei umlaufende Schleuderringe aufweist, die zum Abschleudern von aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas abgeschiedenen Ölparti- keln in einen am Innenumfang des Gehäuses des Abscheiders gebildeten Ölsammelbereich dienen. Von diesem Ölsammelbereich führt eine außerhalb des Gehäuses des Abscheiders verlegte Ölrückführleitung zu dem Ölablaufkanal, durch welchen auch das aus der mindestens einen Rückstoßdüse des Drehantriebes in Betrieb des Abscheiders austretende Schmieröl drucklos in die Ölwanne oder das Kurbelgehäuse der zugehörigen Brennkraftmaschine zurückgeführt wird. In Verlauf der Ölrückführleitung ist ein Siphon vorgesehen, der durch einen doppelt U-förmigen Leitungsabschnitt gebildet ist. Nachteilig muss die externe Ölrückführleitung als Ein- zelteil separat gefertigt werden, sie erfordert eine eigene Montage und sie nimmt einen zusätzlichen Bauraum in Anspruch.

Für die vorliegende Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, einen Ölnebelabschei- der der eingangs genannten Art zu schaffen, der die angegebenen Nachteile vermeidet und der insbesondere mit einem geringeren Teile- und Montageaufwand herstellbar ist und der eine kompakte Bauweise mit kleinem Einbauraum bietet. Außerdem soll eine Brennkraftmaschine mit einem solchen Ölnebelabscheider angegeben werden.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß mit einem Ölnebelabscheider der eingangs genannten Art, der dadurch gekennzeichnet ist, dass der Ölrückführ- kanal innerhalb des Gehäuses verläuft, dass der Siphon durch ein einen Abschnitt des Ölrückführkanals bildendes Tauchrohr und einen im Gehäuse ausgebildeten, oben offenen Siphontopf, in den das Tauchrohr eintaucht, gebildet ist, und dass der Siphontopf in einem von dem im Betrieb aus der Rückstoßdüse austretenden Schmieröl erreichten Bereich des Gehäuses liegt.

Mit der Erfindung wird vorteilhaft sowohl eine vereinfachte Herstellung als auch eine kompakte Bauweise erreicht, weil bei dem erfindungsgemäßen Ölnebelabscheider der Ölrückführkanal innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, also keinen eigenen Bauraum außerhalb des Gehäuses beansprucht. Außerdem ist der Siphon durch die Ausführung als in den Siphontopf eintauchendes Tauchrohr fertigungtechnisch einfach darstellbar. Schließlich sorgt die angegebene Lage des Siphontopfes im Bereich des aus der Rückstoßdüse austretenden Schmieröls immer für eine sichere Befüllung und Erhaltung der Befüllung des Siphontopfes mit Schmieröl. Dabei ist außerdem sichergestellt, dass sofort bei der ersten Inbetriebnahme des Ölnebelab- scheiders der Siphontopf umgehend mit Schmieröl gefüllt wird, so dass der Siphon auch sofort seine Funktion als Gassperre gegen einen unerwünschten Durchtritt von Gas aus dem Kurbelgehäuse unmittelbar in den Reingaskanal erfüllt.

Eine erste Weiterbildung des erfindungsgemäßen Ölnebelabscheiders schlägt vor, dass das Gehäuse einen ersten Gehäuseteil und einen zweiten Gehäuseteil aufweist, wobei der erste Gehäuseteil als Trägerteil ausgebildet ist, in oder an dem der Rotor und der Drehantrieb drehbar gelagert sind und welcher das Tauchrohr aufweist, dass der Siphontopf in dem zweiten Gehäuseteil vorgesehen ist und dass der erste Gehäuseteil und der zweite Gehäuseteil in Axialrichtung des Tauchrohrs zusammengefügt und dichtend miteinander verbunden sind. In dieser Ausgestaltung des Ölnebelabscheiders wird eine besonders einfache Montage erreicht, weil zur Bildung des Siphons ein einfaches, in Axialrichtung des Tauchrohrs erfolgendes Zusammenfügen der beiden Gehäuseteile genügt. Bevorzugt ist dabei das Tauchrohr mit dem übrigen ersten Gehäuseteil einstückig ausgeführt, was die Fertigung weiter vereinfacht.

Weiter ist bevorzugt vorgesehen, dass der zweite Gehäuseteil als Wanne ausgebildet ist und in Einbaulage des Ölnebelabscheiders ein Gehäuseunterteil bildet. Der zweite Gehäuseteil ist hier als eine zusammen mit dem ersten Gehäuseteil einen Antriebsraum für den Drehantrieb bildende Wanne ausgeführt, die den Antriebsraum nach außen abschirmt und ein gezieltes Abführen des aus der mindestens einen Rückstoßdüse im Betrieb austretenden Schmieröls gewährleistet. Bei dieser Ausgestaltung des zweiten Gehäuseteils als Wanne kann auch der Siphontopf problemlos in den zweiten Gehäuseteil eingeformt werden.

Der Olnebelabscheider kann auf unterschiedliche Art und Weise mit der zugehörigen Brennkraftmaschine oder einer Komponente der Brennkraftmaschine verbunden werden. Eine erste diesbezügliche Ausgestaltung schlägt vor, dass das Gehäuse einen seitlichen Anschlussflansch aufweist, mit dem der Olnebelabscheider unter Herstellung von Strömungsverbindungen, insbesondere für den Rohgaskanal, den Druckölkanal und den Ölablaufkanal, mit einem Gegenflansch der Brennkraftmaschine oder der Komponente der Brennkraftmaschine axial dichtend verbindbar ist. Der Olnebelabscheider kann in dieser Ausführung komplett und funktionsfähig vorgefertigt und auch geprüft werden und als Einheit mit der Brennkraftmaschine beziehungsweise einer Komponente der Brennkraftmaschine verbunden werden. Die Komponente der Brennkraftmaschine kann beispielsweise deren Zylinderkopfhaube oder ein Ölmodul, das einen Ölfilter und/oder Ölkühler umfasst, sein. Auch ein unmittelbares Anflanschen des Ölnebelabscheiders an die Brennkraftmaschine, insbesondere deren Motorblock, ist möglich.

Eine zu der vorhergehenden Ausführung alternative Ausgestaltung schlägt einen Olnebelabscheider und eine Brennkraftmaschine mit einem solchen Olnebelabscheider vor, die dadurch gekennzeichnet sind, dass der zweite Gehäuseteil als Teil der Brennkraftmaschine oder einer Komponente der Brennkraftmaschine ausgebil- det ist, wobei die Brennkraftmaschine oder deren Komponente in Einbaulage des Olnebelabscheiders ein Gehäuseunterteil bildet. In dieser Ausgestaltung wird der Ölnebelabscheider teilweise in die Brennkraftmaschine oder eine ihrer Komponenten integriert, was den Fertigungsaufwand sowie den benötigten Bauraum weiter reduziert.

Eine diesbezügliche weitere Ausgestaltung des Olnebelabscheiders ist dadurch gekennzeichnet, dass der erste Gehäuseteil einen kreisrunden Außenumfang aufweist, dass die Brennkraftmaschine oder deren Komponente eine dazu passend dimensionierte kreisrunde Ausnehmung aufweist und dass der erste Gehäuseteil unter Herstellung von Strömungsverbindungen, insbesondere für den Rohgaskanal, den Druckölkanal und den Ölablaufkanal, in die Ausnehmung in der Brennkraftmaschine oder in deren Komponente radial dichtend einsteckbar ist. Diese Ausgestaltung erlaubt insbesondere eine einfache Herstellung der Ausnehmung in der Brennkraftmaschine oder in deren Komponente zur Aufnahme des ersten Gehäuseteils des Olnebelabscheiders, da eine kreisrunde Ausnehmung fertigungstechnisch leicht herstellbar ist. Gleichzeitig wird der Ölnebelabscheider über einen Teil seiner Bauhöhe in die Brennkraftmaschine oder in deren Komponente versenkt eingebaut, was zu einer besonders kompakten und sehr wenig Bauraum beanspruchenden Unterbringung des Olnebelabscheiders beiträgt.

Um auch bei der kompakten Bauweise des erfindungsgemäßen Olnebelabscheiders noch auf einfache Art und Weise für Wartungs- und Reparaturzwecke einen Zugang zum Inneren des Olnebelabscheiders zu gewährleisten, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der Ölnebelabscheider ein Gehäuseoberteil aufweist, welches durch einen mit dem ersten Gehäuseteil lösbar verbundenen, den Rotor umschließenden Deckel gebildet ist. Bei Bedarf kann der das Gehäuseoberteil bildende Deckel abgenommen werden, ohne dass der übrige Ölnebelabscheider demontiert werden müsste. Somit kann beispielsweise der Rotor bei Bedarf leicht ausgetauscht werden.

Im Folgenden werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen:

Figur 1 einen Ölnebelabscheider in einer ersten Ausführung, im Längsschnitt, und Figur 2 den Olnebelabscheider in einer zweiten Ausführung, ebenfalls im Längsschnitt.

Figur 1 der Zeichnung zeigt als erstes Ausführungsbeispiel einen Olnebelabscheider 1 , der mittels eines seitlichen flachen Flansches 70 an einen Gegenflansch 80 einer zugehörigen Brennkraftmaschine 8 oder einer Komponente der zugehörigen Brennkraftmaschine 8 angeflanscht werden kann.

Der Olnebelabscheider 1 besitzt einen ersten Gehäuseteil 1 1 , der als Trägerteil 5 dient und in dem eine Welle 3 um ihre Mittelachse 30 drehbar gelagert ist, nämlich in einem oberen Gleitlager 33.1 und in einem axial davon beabstandeten unteren Gleitlager 33.2.

Oben im Olnebelabscheider 1 ist ein Rotor 2 angeordnet, der auf der Welle 3 verdrehfest befestigt ist und der zur Abscheidung von Ölnebel aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas der zugehörigen Brennkraftmaschine 8 dient. Dazu ist der Rotor 2 in bekannter Art und Weise ausgeführt, beispielsweise als Tellerstapel.

Der Rotor 2 ist umgeben von einem Gehäuseoberteil 13 in Form eines Deckels. Das Gehäuseoberteil 13 ist mittels eines Flansches mit dem ersten Gehäuseteil 1 1 von oben her lösbar verbunden.

Weiter besitzt der Olnebelabscheider 1 einen zweiten Gehäuseteil 12 in Form einer Wanne, in welchem sich ein Drehantrieb 4 befindet. Der zweite Gehäuseteil 12 ist von unten her abgedichtet mit dem ersten Gehäuseteil 1 1 verbunden.

Von der Seite her, in Figur 1 von links her, führt vom Flansch 70 durch das Trägerteil 5 ein Druckölkanal 73 bis zur Welle 3. In Höhe des Druckölkanals 73 hat die Welle 3 eine Querbohrung 35. Von der Querbohrung 35 erstreckt sich ein Hohlkanal 34 durch das Innere der Welle 3 nach unten. Mit dem unteren Ende der Welle 3 ist der Drehantrieb 4 verbunden, der hier durch einen einzelnen Düsenarm 41 mit einem darin verlaufenden, mit dem Hohlkanal 30 verbundenen Düsenkanal 42 und einer am äußeren Ende des Düsenarms 41 angeordneten Rückstoßdüse 43 ausgeführt ist. In Umfangsrichtung der Welle 30 gesehen liegt gegenüber von dem Düsenarm 41 ein Gegengewicht 44, das zur Vermeidung einer Unwucht dient. Der Drehantrieb 4 ist hier auf das untere Ende der Welle 3 verdrehfest aufgesteckt und mittels einer Hutmutter 45, die zugleich den Hohlkanal 30 an seinem unteren Ende verschließt, gesichert.

Im Betrieb der zugehörigen Brennkraftmaschine 8 und des Ölnebelabscheiders 1 wird durch den Druckölkanal 73 unter Druck stehendes Schmieröl von einer Ölpum- pe der Brennkraftmaschine 8 kommend zur Welle 3 geführt. Der Ölstrom fließt durch die Querbohrung 35 in den Hohlkanal 30 und von dort durch den Düsenkanal 42 im Düsenarm 41 zur Rückstoßdüse 43. Der aus der Rückstoßdüse 43 austretende Öl- strahl sorgt für eine Drehung des Drehantriebes 4 sowie der damit verdrehfest verbundenen Welle 3 mit dem damit ebenfalls verdrehfest verbundenen Rotor 2. Das aus der Rückstoßdüse 43 austretende Schmieröl fließt drucklos unter Schwerkraftwirkung durch einen Ölablaufkanal 74 ab, der in dem Flansch 70 vorgesehen ist, welcher mit dem passenden Gegenflansch 80 der zugehörigen Brennkraftmaschine 8 oder einer Komponente der Brennkraftmaschine 8 verbindbar ist.

Kleine Zweigströme des Schmieröls aus dem Druckölkanal 73 versorgen das obere Gleitlager 33.1 und das untere Gleitlager 33.2 mit Schmieröl. Dabei dienen die Gleitlager 33.1 und 33.2 zugleich als Spaltdichtungen, die einen nennenswerten Durchtritt von Schmieröl durch ihren Lagerspalt nicht zulassen.

Über den Flansch 70 und einen in Figur 1 oberhalb des Druckolkanals 73 sichtbaren Rohgaskanal 71 gelangt zu entölendes Kurbelgehäuseentlüftungsgas in einen Rohgasringkanal 52, der im Trägerteil 5 radial innen unterhalb des Rotors 2 verläuft. Von dort strömt das Gas axial nach oben in den Rotor 2 und verlässt diesen radial außen unter Abscheidung der mitgeführten Ölpartikel, die sich am Innenumfang des Gehäuseoberteils 13 niederschlagen. Das entölte Gas verlässt den Ölnebelab- scheider 1 durch einen in Figur 1 oben am Gehäuseoberteil 13 sichtbaren Reingaskanal 72. Das niedergeschlagene Öl fließt am Innenumfang des Gehäuseoberteils 13 unter Schwerkraftwirkung nach unten und gelangt so in einen im ersten Gehäuseteil 1 1 bzw. Trägerteil 5 ausgebildeten Ölsammelbereich 55. Der Ölsammelbe- reich 55 steht in Verbindung mit einem Ölrückführkanal 75, der seinerseits über einen Siphon 76 mit dem Ölablaufkanal 74 verbunden ist.

Der Siphon 76 besteht aus einem Tauchrohr 76', dass mit dem ersten Gehäuseteil 1 1 bzw. Trägerteil 5 einstückig ausgebildet ist und sich in der in Figur 1 dargestell- ten Einbaulage des Olnebelabscheiders 1 nach unten erstreckt. Im zweiten Gehäuseteil 12 ist in passender Anordnung zu dem Tauchrohr 76' ein Siphontopf 76" angeordnet, hier einstückig angeformt, in welchen das Tauchrohr 76' in dem in Figur 1 gezeigten zusammengebauten Zustand von erstem und zweitem Gehäuseteil 1 1 und 12 eintaucht.

Wie die Figur 1 weiterhin anschaulich zeigt, liegt der oben offene Siphontopf 76" in einem Bereich, der von dem aus der Rückstoßdüse 43 in Betrieb des Olnebelabscheiders 1 austretenden Schmieröl erreicht wird. Somit wird dafür gesorgt, dass schon bei der erstmaligen Inbetriebnahme des Olnebelabscheiders 1 der Siphontopf 76" umgehend mit Öl gefüllt wird. Auf diese Weise wird unverzüglich die gewünschte Funktion des Siphons 76 sichergestellt. Insbesondere muss hier die Erstbefüllung des Siphontopfs 76" nicht mit aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas abgeschiedenen Schmieröl erfolgen, was wesentlich länger dauern würde und was erst zu einem späteren Zeitpunkt zur ordnungsgemäßen Funktion des Siphons 76 führen würde.

Figur 2 zeigt eine zweite Ausführung des Olnebelabscheiders 1 , für welche charakteristisch ist, dass hier der zweite Gehäuseteil 12 durch die zugehörige Brennkraftmaschine 8 oder eine ihrer Komponenten gebildet ist. Hierzu ist eine Ausnehmung 81 in der zugehörigen Brennkraftmaschine 8 ausgebildet und der erste Gehäuseteil 1 1 bzw. das Trägerteil 5 ist zusammen mit dem Drehantrieb 4 in die Ausnehmung 81 von oben her dichtend eingesteckt.

In dem in Figur 2 gezeigten montierten Zustand des Olnebelabscheiders 1 werden über den Flansch 70 am ersten Gehäuseteil 1 1 und den Gegenflansch 80 an der Brennkraftmaschine 8 Strömungsverbindungen zu der Brennkraftmaschine 8 hergestellt, nämlich zum einen zur Zuführung von zu entölendem Kurbelgehäuseentlüftungsgas in den Rohgaskanal 71 , zum Zuführen von unter Druck stehendem Schmieröl in den Druckölkanal 73 und zum drucklosen Abführen von aus der Rückstoßdüse 43 des Drehantriebes 4 austretendem Schmieröl in den Ölablaufkanal 74.

Bevorzugt ist die Ausnehmung 81 in Draufsicht kreisrund ausgebildet. Entsprechend ist dann der äußere Umfang des ersten Gehäuseteils 1 1 ebenfalls kreisrund ausgebildet. Durch mehrere, hier insgesamt drei, Radialdichtringe ist der erste Gehäuseteil 1 1 gegen die Ausnehmung 81 in der Brennkraftmaschine 8 abgedichtet. Durch eine geeignete Codierung kann eine in Umfangsrichtung korrekte Einbauposition des ersten Gehäuseteils 1 1 gewährleistet werden.

Weiterhin unterschiedlich zu dem zuvor in Figur 1 beschriebenen Olnebelabscheider

1 ist, dass bei dem Olnebelabscheider 1 gemäß Figur 2 der Siphontopf 76" als Teil der Ausnehmung 81 in der Brennkraftmaschine 8 angeordnet ist. Auch hier ist, wie im Beispiel nach Figur 1 , der erste Gehäuseteil 1 1 mit einem Ölsammelbereich 55 für mittels des Rotors 2 aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas abgeschiedenes Öl ausgestattet. Der Ölsammelbereich 55 steht in Verbindung mit dem Ölrückführkanal 75, der nach unten hin in das vorragende Tauchrohr 76' übergeht. In dem in die Ausnehmung 81 eingebauten Zustand des ersten Gehäuseteils 1 1 , wie ihn die Figur

2 zeigt, ragt das Tauchrohr 76' in den auf der Seite der Brennkraftmaschine 8 ausgebildeten Siphontopf 76" hinein und bildet so mit diesem den Siphon 76.

Der Siphontopf 76" ist auch hier nach oben hin offen und in einem Bereich der Ausnehmung 81 angeordnet, der im Betrieb des Olnebelabscheiders von dem aus der Rückstoßdüse 43 austretende Schmierölstrom erreicht wird. Somit wird auch bei der Ausführung des Olnebelabscheiders nach Figur 2 der oben im Zusammenhang mit der Figur 1 beschriebene Vorteil hinsichtlich der sofortigen und dauerhaften Füllung des Siphontopfes 76" mit Schmieröl bei einfacher Fertigung und Montage des Olnebelabscheiders 1 erreicht.

Der Rotor 2 liegt bei diesem Olnebelabscheider 1 oberhalb der Brennkraftmaschine 8 innerhalb des lösbar an dem ersten Gehäuseteil 1 1 angebrachten deckeiförmigen Gehäuseoberteils 13.

Im Betrieb des Olnebelabscheiders 1 aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas abgeschiedenes Öl gelangt über den Ölsammelbereich 55 in den Ölrückführkanal 75 und durch den Siphon 76 dann in den Ölablaufkanal 74, um durch diesen zusammen mit dem aus der Rückstoßdüse 43 austretenden Öl abzufließen, beispielsweise in die Ölwanne der zugehörigen Brennkraftmaschine.

In seinen weiteren Teilen entspricht der Olnebelabscheider 1 nach Figur 2 dem Beispiel gemäß Figur 1 und es wird daher hinsichtlich der weiteren Bezugsziffern in Figur 2 auf die Beschreibung der Figur 1 verwiesen. Bezugszeichenliste:

Zeichen Bezeichnung

1 Olnebelabscheider

1 1 erster Gehäuseteil

12 zweiter Gehäuseteil

13 Gehäuseoberteil

2 Rotor

3 Welle

30 Drehachse

33.1 erstes Lager

33.2 zweites Lager

34 Hohlkanal

35 Querbohrung

4 Drehantrieb

41 Düsenarm

42 Düsenkanal

43 Rückstoßdüse

44 Gegengewicht

45 Mutter

5 Trägerteil

52 Rohgasringkanal

55 Ölsammelbereich

70 Anschlussflansch

71 Rohgaskanal

72 Reingaskanal 73 Druckölkanal

74 Ölablaufkanal

75 Ölrückführkanal

76 Siphon

76' Tauchrohr

76" Siphontopf

8 Brennkraftmaschine

80 Gegenflansch 81 Ausnehmung in 8