DE10338770B4

DE10338770B4 - Centrifugal separator and method for purifying a fluid stream

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Publication number: DE10338770B4
Application number: DE2003138770
Authority: DE
Inventors: Torsten Hilpert; Pius Dr. Trautmann; Alexander Zink
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2003-08-23
Filing date: 2003-08-23
Publication date: 2005-08-25
Anticipated expiration: 2023-08-24
Also published as: DE10338770A1

Abstract

Zentrifugalabscheider zur Abscheidung von in einem Luftstrom mitgeführten Öl- und/oder Feststoffpartikeln, insbesondere zur Entölung von Kurbelgehäusegasen einer Brennkraftmaschine, wobei der Zentrifugalabscheider als Tellerseparator (10) ausgeführt ist, mit einem Gemischeinlass (18) für die Öl- und/oder Feststoffpartikel behaftete Luft, einem Luftauslass (31) für Reinluft und einem Ölauslass (19) für Öl und/oder Feststoffpartikel, mit einem als Gehäuse ausgebildeten Stator (11, 12), in dem ein Rotor (14) angeordnet ist, der mehrere Teller (24, 25) aufweist, die entlang der Rotorachse parallel zueinander und koaxial zur Rotorachse (20) angeordnet sind, wobei der Rotor korrespondierend mit einem Antrieb (17) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass über dem obersten Teller (25) ein Korb (21) mit dem Rotor (14) drehfest verbunden ist, wobei der Korb (21) einen tellerförmigen Teil, (22) welcher koaxial zur Rotorachse (20) und im wesentlichen parallel zu den Tellern (24, 25) angeordnet ist und einen im wesentlichen zylinderförmigen Teil (23), welcher sich in Richtung der weiteren Teller...centrifugal for the separation of entrained in an air flow of oil and / or solid particles, in particular for de-oiling of crankcase gases an internal combustion engine, wherein the centrifugal separator as Tellerseparator (10) executed is, with a mixture inlet (18) for the oil and / or solid particles affected air, an air outlet (31) for clean air and an oil outlet (19) for oil and / or Solid particles, with a stator formed as a housing (11, 12) in which a rotor (14) is arranged, the plurality of plates (24, 24, 25) along the rotor axis parallel to each other and are arranged coaxially with the rotor axis (20), wherein the rotor corresponding is connected to a drive (17), characterized in that above the uppermost Plate (25) a basket (21) rotatably connected to the rotor (14) is, wherein the basket (21) has a plate-shaped part, (22) which coaxial to the rotor axis (20) and substantially parallel to the plates (24, 25) is arranged and a substantially cylindrical part (23), which in the direction of the other plates ...

Description

Die Erfindung betrifft einen Zentrifugalabscheider zur Abscheidung von in einem Luftstrom mitgeführten Öl- und/oder Feststoffpartikeln nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Reinigung eines Fluidstromes durch einen Zentrifugalabscheider nach dem Oberbegriff des nebengeordneten Patentanspruches 12.The The invention relates to a centrifugal separator for the separation of in an air flow entrained oil and / or Solid particles according to the preamble of claim 1. It also concerns the invention provides a method for purifying a fluid stream a centrifugal separator according to the preamble of the sibling Claim 12.

Ein derartiger Zentrifugalabscheider ist beispielsweise aus der DE 100 44 615 A1 bekannt und weist einen Zentrifugalölabscheider auf, der als Tellerseparator ausgeführt ist, welcher einen Gemischeinlass für ein Öl/Luftgemisch und einen Luftauslass für Reinluft sowie einen Ölauslass für Öl aufweist. Das Gehäuse, welches den Stator darstellt, nimmt koaxial einen Rotor auf, welcher mehrere Teller aufweist, die entlang der Rotorachse parallel zueinander und koaxial zur Rotorachse angeordnet sind. Jeweils zwischen zwei benachbarten Tellern ist ein Spalt ausgebildet, der einen im Inneren des Rotors ausgebildeten Ringraum mit einem Raum verbindet, der im Inneren des Gehäuses den Rotor umgibt. Zwischen jeweils benachbarten Tellern sind Distanzelemente angeordnet, die für einen gleichbleibenden Abstand der Teller zueinander sorgen.Such a centrifugal separator is for example from the DE 100 44 615 A1 and comprises a Zentrifugalölabscheider, which is designed as a Tellerseparator having a mixture inlet for an oil / air mixture and an air outlet for clean air and an oil outlet for oil. The housing, which constitutes the stator, accommodates coaxially a rotor, which has a plurality of plates, which are arranged along the rotor axis parallel to each other and coaxial with the rotor axis. In each case between two adjacent plates, a gap is formed which connects an annular space formed in the interior of the rotor with a space surrounding the rotor in the interior of the housing. Between each adjacent plates spacer elements are arranged, which provide each other for a constant distance of the plate.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, einen Zentrifugalölabscheider zu schaffen, welcher einfach in der Herstellung ist, eine besonders hochwertige Ölabscheidung ermöglicht und welcher eine möglichst gleichmäßige Strömungsverteilung aufweist. Eine weitere Aufgabe ist es, ein Verfahren zur Reinigung eines Fluidstromes durch einen Zentrifugalabscheider anzugeben.task The invention now is to provide a centrifugal oil separator, which Easy to manufacture, a very high quality oil separation allows and which one as even flow distribution having. Another object is to provide a method for cleaning a Specify fluid flow through a centrifugal separator.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 und die Merkmale des nebengeordneten Patentanspruches 12 gelöst.These The object is achieved by the Features of claim 1 and the features of the sibling Claim 12 solved.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, den Zentrifugalölabscheider als Tellerseparator auszubilden und diesen erfindungsgemäß zu verbessern. Es hat sich gezeigt, dass mit Hilfe des Tellerseparators eine hochwertige Ölabscheidung erzielt werden kann, so dass die aus dem Tellerseparator austretende Reinluft nur noch geringe Öl- und/oder Feststoffpartikelanteile enthält. Hierbei weist der Tellerseparator einen Gemischeinlass für die Öl- und/oder Feststoffpartikel behaftete Luft, einen Luftauslass für die Reinluft und einen Ölauslass für die Öl- und/oder Feststoffpartikel auf. Hierbei ist in einem als Gehäuse ausgebildeten Stator ein Rotor angeordnet, welcher mehrere Teller aufweist, die entlang der Rotorachse parallel zueinander koaxial zur Rotorachse angeordnet sind, und dieser Rotor ist korrespondierend mit einem Antrieb verbunden. Erfindungsgemäß ist über dem obersten Teller ein Korb mit dem Rotor drehfest verbunden, wobei der Korb einen tellerförmigen Teil, welcher koaxial zur Rotorachse angeordnet ist, und einen im wesentlichen zylinderförmigen Teil, welcher sich in Richtung der weiteren Teller erstreckt und im wesentlichen parallel zum Stator verläuft, aufweist. Versuche haben hierbei ergeben, dass der mitrotierende Korb eine deutliche Vergleichmäßigung der Strömungsverteilung über die Tellerstapelhöhe ergibt. Herkömmliche Systeme ohne Korb haben den Nachteil, dass der Volumenstrom pro Tellerspalt mit steigender Tellerzahl in Richtung des Luftauslasses stark ansteigt, wodurch die Öl- und/oder Feststoffpartikel teilweise durch ihre stark erhöhte Geschwindigkeit nicht an den Tellern abgeschieden werden, sondern durch den Luftauslass ausgetragen werden. Eine Ursache für die Ungleichverteilung der Strömung sind Wirbelsysteme im Scherfeld zwischen rotierendem Tellerstapel und bei Standard-Tellerseparatoren stehender Gehäusewand. Ein weiterer Vorteil des Korbes ist, dass dieser auch als Vorabscheider für die im Gasstrom enthaltenen Öl- und/oder Feststoffpartikel dient, so dass sich insgesamt eine deutliche Verbesserung der Abscheideleistung ergibt. Durch die Auswahl der Telleranzahl, der Spaltlänge und der Spaltbreite kann für einen vorgegebenen Volumenstrom und einen vorgegebenen Druckverlust die gewünschte Reinigungswirkung erzielt werden. Es ist klar, dass die Reinigungswirkung außerdem von der Drehzahl des Rotors abhängt.The The invention is based on the general idea of the centrifugal oil separator form as Tellerseparator and improve this invention. It has been shown that with the help of Tellerseparators a high quality oil separation can be achieved, so that emerging from the plate separator Clean air only low oil and / or Contains solid particles. Here, the plate separator has a mixture inlet for the oil and / or Solid particles contaminated air, an air outlet for the clean air and an oil outlet for the oil and / or Solid particles on. Here is in a trained as a housing Stator arranged a rotor having a plurality of plates, the along the rotor axis parallel to each other coaxial to the rotor axis are arranged, and this rotor is corresponding to a Drive connected. According to the invention is above the top plate a basket rotatably connected to the rotor, taking the basket is a plate-shaped Part, which is arranged coaxially to the rotor axis, and a in essentially cylindrical Part which extends in the direction of the other plates and is substantially parallel to the stator runs. Have attempts show that the co-rotating basket a significant homogenization of Flow distribution over the Plate stack height results. conventional Systems without a basket have the disadvantage that the volume flow per Plate gap with increasing number of plates in the direction of the air outlet rises sharply, causing the oil and / or solid particles partly due to their greatly increased speed not be deposited on the plates, but through the air outlet be discharged. A cause for the unequal distribution of flow are vortex systems in the shear field between rotating plate stack and with standard Tellerseparatoren standing housing wall. Another advantage of the basket is that this also as pre - separator for in the Gas stream contained oil and / or solid particles, so that overall a significant Improvement of the separation efficiency results. By selecting the Number of plates, the gap length and the gap width can be for a predetermined volume flow and a predetermined pressure loss the desired Cleaning effect can be achieved. It is clear that the cleaning effect Furthermore depends on the speed of the rotor.

Vorzugsweise überdeckt der Korb wenigstens einen Teller, wobei der tellerförmige Teil des Korbes einen größeren Umfang als den Umfang des Tellers hat und der zylinderförmige Teil des Korbes sich in axialer Richtung wenigstens über einen Teller erstreckt. Diese Ausführung wirkt der Verwirbelung und damit der ungleichmäßigen Verteilung der Strömung besonders gut entgegen und verhindert so ein Ausbilden von Taylorwirbeln im Scherfeld zwischen den rotierenden Tellerstapeln und der stehenden Gehäusewand.Preferably covered the basket at least one plate, the plate-shaped part of the basket to a larger extent as the circumference of the plate and the cylindrical part of the basket is in axial direction at least over a plate extends. This design affects the turbulence and thus the uneven distribution the flow especially good counteracting and thus prevents the formation of Taylor vertebrae in the Shear field between the rotating plate stacks and the standing Housing wall.

Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung erstreckt sich der Korb über sämtliche Teller, welche drehfest am Rotor befestigt sind und bildet so einen Raum aus, welcher außen vom inneren Umfang des zylinderförmigen Teils des Korbes begrenzt ist und somit die Teller umgibt. Da Teller und Korb drehfest mit dem Rotor verbunden sind, erfährt das einströmende Fluid durch die Rotation von Tellern und Korb eine gleichmäßige Rotationsbewegung.According to one appropriate training of Invention, the basket extends over all plates, which rotatably are attached to the rotor and thus forms a space, which outside of inner circumference of the cylindrical Part of the basket is limited and thus surrounds the plate. There plates and basket rotatably connected to the rotor, learns that incoming Fluid through the rotation of plates and basket a uniform rotational movement.

In vorteilhafter Weise ist jeweils zwischen zwei benachbarten Tellern ein Spalt ausgebildet, der einen im Inneren des Rotors ausgebildeten Ringraum, welcher zwischen den Tellern im Bereich der Rotorwelle gebildet ist, mit dem Raum verbindet, der im Inneren des Gehäuses den Rotor umgibt und vom Korb umschlossen wird. Die Teller weisen hierzu in der Nähe der Rotorwelle Durchgangsöffnungen auf, welche in ihrer Kombination und Gesamtheit mit den Abständen zwischen den Tellern diesen Ringraum ausbilden. Durch die Ausbildung des Ringraumes und die Verbindung mit dem Raum außerhalb der Teller und innerhalb des Korbes durch den Tellerspalt wird der Strömungsverlauf für das durchströmende Fluid festgelegt.In an advantageous way is between each two adjacent plates formed a gap which connects a formed inside the rotor annulus, which is formed between the plates in the region of the rotor shaft, with the space surrounding the rotor in the interior of the housing and is enclosed by the basket. The plates have for this purpose in the vicinity of the rotor shaft through openings, which form this annulus in their combination and totality with the distances between the plates. Due to the design of the annular space and the connection with the space outside the plate and within the basket through the plate gap, the flow pattern for the fluid flowing through is determined.

Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung können die Teller einen Tellerblock bilden, bei dem benachbarte Teller aneinander befestigt sind, wobei dieser Tellerblock über seine axialen Enden mit der zentralen Rotorwelle des Rotors drehfest verbunden ist. Weiterhin sind in Richtung der Rotorachse zwischen den benachbarten Tellern Distanzelemente angeordnet, die für eine Konstanz der jeweiligen Spalte sorgen. Zum Aufbau des Tellerblocks können somit Teller und Distanzelemente aufeinandergestapelt werden und in einem Arbeitsgang miteinander verbunden werden, beispielsweise durch ein Schweißverfahren. In dieser Ausführungsform bildet der Tellerblock eine einteilige Baugruppe, die als solche an der Rotorwelle befestigt wird. Dementsprechend sind zumindest die Teller, die zwischen den axial äußeren Tellern angeordnet sind, nicht direkt mit der Rotorwelle verbunden. Die Anbindung des Tellerblocks an die Rotorwelle erfolgt dann über die beiden axial außenliegenden Teller. Durch diese Bauweise lässt sich die Herstellung des Tellerseparators vereinfachen, da mit der Befestigung des Tellerblocks an der Rotorwelle sämtliche Teller rotorfest montiert sind. Weiterhin ist es vorteilhaft, in den Tellern – wie oben beschrieben – im Bereich ihrer Verbindungsstelle mit der Rotorwelle Durchgangsöffnungen anzuordnen, wobei jedoch der unterste Teller, welcher zuerst von dem einströmenden Fluid angeströmt wird, sowie der tellerförmige Teil des Korbes in sich geschlossen sind und keine Durchgangsöffnung aufweisen. Auf diese Weise zwingt man das einströmende Fluid zunächst in den Raum zwischen Korb und Tellern einzuströmen, um dann durch die Tellerspalte in den Ringraum zu strömen. Dies ist notwendig, da die Abscheidung der Öl- und/oder Feststoffpartikel an den Tellern oder am Korb erfolgt.According to one appropriate training can the Teller form a plate block, in the adjacent plates together are fastened, this plate block with its axial ends the central rotor shaft of the rotor is rotatably connected. Farther are in the direction of the rotor axis between the adjacent plates Distance elements arranged for a constancy of each column to care. To build the disk block thus plates and spacers stacked together and connected together in one operation be, for example by a welding process. In this embodiment the plate block forms a one-piece assembly, as such is attached to the rotor shaft. Accordingly, at least the plates, which are arranged between the axially outer plates, not directly connected to the rotor shaft. The connection of the plate block to the rotor shaft is then over the two axially outboard Plate. By this construction lets To simplify the production of Tellerseparators, as with the Attachment of the disc block on the rotor shaft all plates are fixed rotorfest. Furthermore, it is advantageous in the plates - as described above - in the area its junction with the rotor shaft through holes to arrange, but the lowest plate, which first of the inflowing Fluid flowed is, as well as the plate-shaped Part of the basket are self-contained and have no passage opening. In this way, the inflowing fluid is first forced into pour in the space between basket and plates, then through the plate column in to flow the annulus. This is necessary because the separation of the oil and / or solid particles done at the plates or at the basket.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der tellerförmige Anteil des Korbes mit der Rotorwelle dichtend verbunden, so dass das strömende Fluid dort keine Möglichkeit hat, außerhalb des Korbes zu gelangen. Hierbei ist die Rotorwelle im oberen Bereich als Hohlwelle ausgeführt, wobei der hohle Bereich unterhalb des tellerförmigen Anteils des Korbes beginnt. Die Hohlwelle weist zwischen dem letzten Teller und dem tellerförmigen Anteil des Korbes Öffnungen auf, die den im Inneren des Rotors ausgebildeten Ringraum mit dem Hohlraum in der Rotorwelle verbindet. Weiterhin ist der Hohlraum der Rotorwelle mit dem Luftauslass verbunden. Auf diese Art und Weise kann das gereinigte Fluid nach Passieren des letzten Tellers durch die Öffnungen in den Hohlraum der Rotorwelle einströmen und den Zentrifugalabscheider durch den Auslass verlassen. Durch die Abdichtung des Korbes im oberen Teil in Verbindung mit der Rotorwelle kann das einströmende Fluid nur den Weg über die Teller durch die Hohlwelle strömen. Es existiert keine Möglichkeit, dass ungefiltertes Fluid den Zentrifugalabscheider verlässt. Da die Rotorwelle im oberen Bereich über ein abgedichtetes Lager im Gehäuse gelagert ist, kann das Fluid also auch nicht am Korb vorbei und dann nach außen strömen.According to one Another embodiment of the invention is the plate-shaped portion the basket is sealingly connected to the rotor shaft, so that the flowing fluid there is no way has, outside the Basket to arrive. Here, the rotor shaft is in the upper area designed as a hollow shaft, wherein the hollow portion begins below the dish-shaped portion of the basket. The hollow shaft has between the last plate and the plate-shaped portion of the basket openings on, which formed the inside of the rotor annular space with the Cavity in the rotor shaft connects. Furthermore, the cavity the rotor shaft connected to the air outlet. In this way and Way, the purified fluid after passing the last plate through the openings into the cavity of the rotor shaft and the centrifugal separator leave through the outlet. By sealing the basket in the upper part in connection with the rotor shaft, the inflowing fluid can only the way over the plates flow through the hollow shaft. There is no way that unfiltered fluid leaves the centrifugal separator. There the rotor shaft in the upper area via a sealed bearing in the case is stored, so the fluid can not also past the basket and then flow outward.

Eine besondere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Mantellinie des tellerförmigen Anteils des Korbes und die der Teller selbst mit der Rotorachse einen Winkel im ungefähren Bereich zwischen 30° und 60° einschließen. Diese Winkelangaben sollen nicht bindend sein, es ist also theoretisch auch möglich, abweichende Winkel zu realisieren. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass die gesamte Effizienz des Systems in diesem Bereich am höchsten ist.A special embodiment the invention provides that the generatrix of the plate-shaped portion of the basket and the plate itself with the rotor axis an angle in approximate Range between 30 ° and 60 °. These Angular data should not be binding, so it is theoretical also possible, to realize different angles. However, it has turned out that the overall efficiency of the system is highest in this area.

Eine vorteilhafte Ausbildung des Erfindungsgedankens besteht darin, dass im Inneren des Korbes Leitelemente angeordnet sind, welche sich in axialer Richtung erstrecken. Bevorzugt beginnen die Leitelemente im Übergangsbereich zwischen tellerförmigem und zylinderförmigem Teil des Korbes und setzen sich bis zum unteren Rand des Korbes fort. Hierbei ist es sinnvoll, wenigstens zwei Leitelelemente anzuordnen, um die Strömung gezielt zu beeinflussen. Durch die Leitelemente ergibt sich eine bessere Rotation des einströmenden Fluides, welches wiederum zu einem besseren Abscheideverhalten führt.A advantageous embodiment of the inventive concept is that inside the basket guide elements are arranged, which are extend in the axial direction. The guide elements preferably begin in the transition area between plate-shaped and cylindrical Part of the basket and sit down to the bottom of the basket continued. It makes sense to arrange at least two Leitelelemente, around the flow to influence specifically. By the guide elements results in a better rotation of the incoming Fluids, which in turn leads to a better separation behavior.

Vorzugsweise sind wenigstens zwei Leitelemente gleichmäßig über den Umfang des Korbes verteilt und stehen mit den Tellern an derem äußeren Umfang in Kontakt. Hierdurch wird eine Fixierung und Stabilisierung der Tellerstapel bewirkt, welches zu einer runderen und exakteren Lauf des Rotors inklusive des Korbes und der Teller führt. Ebenso wird der Fluidstrom so strömungstechnisch günstig in die Tellerstapel durch die Leite lemente hineingedrückt, was wiederum zu einer Verbesserung des Abscheidegrades führt.Preferably At least two vanes are evenly distributed over the circumference of the basket and are in contact with the plates on the outer periphery. hereby a fixation and stabilization of the plate stack is effected which included a rounder and more accurate run of the rotor of the basket and the plate leads. Likewise, the fluid flow is so favorable in terms of flow pushed the stacks of plates through the Leite ele- ments, which in turn leads to an improvement of the degree of separation.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weisen der zylinderförmige Teil des Korbes und eine gedachte Verbindungslinie zwischen den äußeren Umfängen der Teller zueinander einen Winkel zwischen 0° und 10° auf. Hierbei ist der Öffnungswinkel in Richtung des Lufteintrittes ausgerichtet. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, diesen Öffnungswinkel zwischen Korb und Tellerpaket mit zu integrieren, da hierdurch das Einströmen des Fluides erleichtert wird und weiterhin auch eine positive Wirkung bezüglich der Gleichmäßigkeit der Strömungseinleitung in die Tellerspalte erzielt wird. Dieser Winkel zwischen 0° und 10° ist jedoch nicht zwingend notwendig, er kann unter bestimmten Umständen auch größer als 10° oder kleiner als 0° werden. Dieses hängt auch von den äußeren Umständen und den zu erzielenden Ergebnissen ab.According to a further embodiment of the invention, the cylindrical part of the basket and an imaginary connecting line between the outer circumferences of the plate to each other at an angle between 0 ° and 10 °. Here is the opening angle aligned in the direction of the air inlet. It has proved to be advantageous to integrate this opening angle between the basket and disc package with, as this facilitates the flow of the fluid and also a positive effect on the uniformity of the flow introduction is achieved in the disk column. However, this angle between 0 ° and 10 ° is not absolutely necessary, it can under certain circumstances also be greater than 10 ° or less than 0 °. This also depends on the external circumstances and the results to be achieved.

Bei dem Verfahren zur Reinigung eines Fluidstromes, insbesondere eines Kurbelgehäuseentlüftungsgases, wird ein Öl- und/oder Feststoffpartikel belasteter Fluidstrom durch einen Gemischeinlass in einen Tellerseparator eingeleitet. Der Tellerseparator weist ein Gehäuse, welches den Stator bildet, und einen konzentrisch im Gehäuse angeordneten Rotor auf, wobei am Rotor konzentrisch mehrere Teller angeordnet sind, welche entlang der Rotorachse parallel zueinander und koaxial zur Rotorachse angeordnet sind, wobei der Rotor korrespondierend mit einem Antrieb verbunden ist. Der Antrieb kann hierbei außerhalb des Tellerseparators angeordnet sein und korrespondierend mit der Rotorwelle verbunden sein oder als elektrischer Antrieb in die Rotorwelle integriert sein. Weiterhin ist oberhalb des obersten Tellers ein Korb mit der Rotorwelle verbunden, welcher einen tellerförmigen Anteil und einen zylinderförmigen Anteil aufweist, wobei der Korb ebenso wie die Teller drehfest mit dem Rotor verbunden sind. Der Öl- und/oder Feststoffpartikel belastete Fluidstrom strömt durch den Einlass in einen Spalt zwischen dem untersten Teller und dem zylinderförmigen Teil des Korbes und wird durch die Rotation von Korb und Tellern in Rotation versetzt. Der Rotor rotiert hierbei mit einer Umdrehungszahl, welche ungefähr in einem Bereich zwischen 3.000 und 10.000 1/min liegt. Hiervon abweichende Drehzahlen sind jedoch möglich und können je nach Auslegung des Gesamtsystems erforderlich sein. Hierdurch werden die Öl- und/oder Feststoffpartikel durch die Zentrifugalkraft an den Tellern, die durchströmt werden müssen, oder am inneren Mantel des Korbes abgeschieden, und der gereinigte Fluidstrom verlässt den Tellerseparator durch einen Luftauslass. Die abgeschiedenen Öl- und/oder Feststoffpartikelanteile werden durch einen Ölauslass im unteren Bereich des Tellerseparators ausgetragen.at the method for purifying a fluid stream, in particular a Crankcase ventilation gas, becomes an oil and / or solid particles loaded fluid flow through a mixture inlet introduced into a Tellerseparator. The plate separator points a housing, which forms the stator, and arranged concentrically in the housing Rotor, wherein arranged concentrically on the rotor several plates which are along the rotor axis parallel to each other and coaxial are arranged to the rotor axis, wherein the rotor corresponding connected to a drive. The drive can be outside the Tellerseparators be arranged and corresponding to the Rotor shaft be connected or as an electric drive in the rotor shaft be integrated. Furthermore, above the uppermost plate is a Basket connected to the rotor shaft, which a plate-shaped portion and a cylindrical one Proportion, wherein the basket as well as the plate rotatably with are connected to the rotor. The oil and / or Solid particles loaded fluid stream flows through the inlet into one Gap between the bottom plate and the cylindrical part of the Basket and is rotated by the rotation of basket and plates added. The rotor rotates in this case with a number of revolutions, which approximately in a range between 3,000 and 10,000 1 / min. Of these, deviating speeds are possible and can vary depending on the design of Complete system required. As a result, the oil and / or solid particles by the centrifugal force on the plates, which are flowed through have to, or deposited on the inner mantle of the basket, and the cleaned one Fluid flow leaves the Tellerseparator through an air outlet. The separated oil and / or solid particles shares be through an oil outlet discharged in the lower area of the Tellerseparators.

Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung des Verfahrens durchströmt der Fluidstrom ein ganzes Tellerpaket, welches wenigstens sechs Teller aufweist, wobei der unterste Teller im Bereich der Rotoranbindung eine geschlossene Oberfläche aufweist und nur am Umfang umströmt wird. Die weiteren Teller weisen im Bereich der Rotoranbindung Durchgangsöffnungen auf, so dass der Fluidstrom teilweise durch diese Öffnungen und teilweise über den Umfang der Teller zum jeweils nächsten Teller strömt. Die Durchgangsöffnungen der Teller – abgesehen vom untersten Teller – dienen hierbei einer besseren und einheitlicheren Fluidströmung, welches die Effizienz der Abscheidung weiter verbessert.According to one appropriate embodiment of Flowed through the process the fluid flow is a whole plate package, which is at least six Plate, wherein the bottom plate in the rotor connection a closed surface has and flows around only on the circumference becomes. The other plates have through holes in the area of the rotor connection on, allowing the fluid flow partially through these openings and partly over the circumference of the plates to each next plate flows. The Through openings the plate - apart from the bottom plate - serve this a better and more uniform fluid flow, which the efficiency of the deposition further improved.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass der Fluidstrom nach dem letzten Teller durch Zugangsöffnungen in die Rotorwelle, welche teilweise als Hohlwelle ausgeführt ist, einströmt. Die Zugangsöffnungen in die Rotorwelle sind hierbei unterhalb des tellerförmigen Teils des Korbes angeordnet, wobei der tellerförmige Teil des Korbes dichtend mit der Rotorwelle verbunden ist und keine Durchgangsöffnungen aufweist. Der in der Rotorwelle vorhandene Hohlraum weist im oberen Bereich außerhalb des Separatorgehäuses eine Öffnung auf, durch die das gereinigte Fluid den Tellerseparator verlässt. Durch die Anordnung der Öffnung zwischen dem letzten Teller und vor dem tellerförmigen Teil des Korbes ist gewährleistet, dass der Fluidstrom erst sämtliche Teller passieren bzw. durchströmen muss, um so nahezu sämtliche Öl- und/oder Feststoffpartikel abscheiden zu können.A advantageous embodiment of the method provides that the fluid flow after the last plate through access openings in the rotor shaft, which partially designed as a hollow shaft is, flows in. The access openings in the rotor shaft are in this case below the plate-shaped part arranged the basket, the plate-shaped part of the basket sealing is connected to the rotor shaft and no through holes having. The existing in the rotor shaft cavity has in the upper Area outside of the separator housing an opening through which the purified fluid leaves the plate separator. By the arrangement of the opening between the last plate and in front of the plate-shaped part of the basket guaranteed that the fluid flow all first Pass plate or flow through it must, so almost all oil and / or To be able to deposit solid particles.

Weitere Einzelheiten werden in der Zeichnung anhand von schematischen Ausführungsbeispielen beschrieben. Hierbei zeigtFurther Details are given in the drawing with reference to schematic embodiments described. This shows

1 einen erfindungsgemäßen Zentrifugalabscheider in einem Längsschnitt, und 1 a centrifugal separator according to the invention in a longitudinal section, and

2 einen Querschnitt durch den zylinderförmigen Teil des Korbes. 2 a cross section through the cylindrical part of the basket.

Die 1 zeigt einen Tellerseparator 10 in einem Längsschnitt. Hierbei weist der Tellerseparator 10 ein Gehäuse, bestehend aus Gehäuseoberteil 11 und Gehäuseunterteil 12, welche über eine Schraubverbindung 13 miteinander verbunden sind, auf. Im Gehäuse ist ein Rotor 14 drehbar gelagert, wobei die Lagerung durch ein Radiallager 15 im Gehäuseoberteil 11 und ein Radiallager 16 im Gehäuseunterteil 12 erfolgt. Der Rotor 14 ist mit einem Antrieb 17 verbunden, welcher die Rotationsbewegung des Rotors 14 auslöst. Im Gehäuseunterteil 12 sind ein Fluideinlass 18 und ein Ölauslass 19 angeordnet, wobei der Fluideinlass 18 einen erhöhten Kragen aufweist, um eventuell angesammeltes Öl und/oder Feststoffpartikel nicht durch diesen Fluideinlass 18 abfließen zu lassen. Dahingegen ist der Ölauslass 19 am tiefsten Punkt des Gehäuseunterteils 12 angeordnet. Während in der hier dargestellten Ausführungsform der Fluideinlass 18 achsparallel zum Rotor 14 ausgerichtet ist, kann dieser Fluideinlass 18 bei anderen Ausführungsformen auch geneigt oder quer zum Rotor 14, insbesondere radial zum Rotor 14 oder tangential zum Gehäuse 11/12, angeordnet sein. Der Rotor 14 weist eine Rotorwelle 20, einen Korb 21, welcher einen tellerförmigen Teil 22 und einen zylinderförmigen Teil 23 aufweist, und einen geschlossenen Teller 24 auf. Zwischen dem geschlossenen Teller 24 und dem tellerförmigen Teil 22 des Korbes 21 sind mehrere Teller 25 mit Durchgangsöffnungen 26 angeordnet. Zwischen benachbarten Tellern 25 sind Distanzstücke 27 angeordnet, von denen zur Wahrung der Übersichtlichkeit in 1 jedoch nur einige symbolisch eingezeichnet sind. Diese Distanzstücke 27 sind beispielsweise punkt- oder kugelförmig oder in Form von Stegen ausgebildet. Durch diese Distanzstücke 27 werden die benachbarten Teller 25 in Richtung der Rotorwelle 20 auf Abstand gehalten, wodurch die Spalte zwischen den Tellern 25 definiert werden können. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind diese Distanzstücke 27 einteilig mit den Tellern 25 hergestellt. Beispielsweise weist jeder Teller 25 auf der Oberseite mehrere derartige Distanzstücke 27 auf, die sich in zusammengebautem Zustand an der Unterseite des benachbarten Tellers 25 abstützen. Bei der hier gezeigten Ausführungsform sind die Teller 25 sowie der tellerförmige Teil 22 des Korbes 21 mit der Gestalt einer kegelstumpfförmigen Hülse ausgebildet, so dass die Mantellinie der Teller 25 geneigt gegenüber der Rotorwelle 20 verläuft. Im speziellen Beispiel schließen die Mantellinien der Teller 25 mit der Rotorwelle 20 einen Winkel von etwa 45° ein. Es ist klar, dass auch andere Winkel bis zu 90° möglich sind. Im Inneren des Korbes 21 sind parallel zur Rotorwelle 20 Leitelemente 28 im Korb 21 über den Umfang verteilt angeordnet. Diese Leitelemente 28 beginnen am Ende des auslaufenden Teils des tellerförmigen Teils 22 des Korbes 21 und setzen sich nach unten bis zum Ende des zylinderförmigen Teils 23 des Korbes 21 fort. In dieser Ausführungsform berühren sich die nach Innen liegenden Außenkanten der Leitelemente 28 und die Außenkanten der Teller 25, so dass durch die Leitelemente 28 eine Fixierung und Zentrierung des Korbes 21 zu den Tellern 25 erfolgt. Die Rotorwelle 20 ist oberhalb des letzten Tellers 25 als Hohlwelle ausgeführt, wobei zwischen tellerförmigem Teil 22 des Korbes 21 und dem letzten Teller 25 wenigstens eine Zugangsöffnung 29 in den Hohlraum 30 der Rotorwelle 20 vorgesehen ist. Der Hohlraum 30 ist im weiteren Verlauf mit einem Luftauslass 31 für die gereinigte Luft verbunden. Der Strömungsverlauf der zu reinigenden Luft ist für den dargestellten Tellerseparator 10 demnach wie folgt: Das zu reinigende Fluid strömt durch den Fluideinlass 18 in den Tellerseparator 10 und trifft auf den untersten geschlossenen Teller 24, welcher drehfest mit der Rotorwelle 20 verbunden ist. Der Rotor 14, welcher durch einen Antrieb 17 in Rotation versetzt ist, versetzt das einströmende Fluid ebenfalls in Rotation, wobei das noch Öl und/oder Feststoffpartikel belastete Fluid am äußeren Umfang des geschlossenen Tellers 24 vorbeiströmt und in den zwischen Korb 21 und Tellern 25 gebildeten Korbraum 33 einströmt. In Abhängigkeit der jeweils herrschenden Strömungsgeschwindigkeiten und Druckverhältnisse strömt ein Teil des Fluides weiter am äußeren Umfang der weiteren Teller 25 vorbei und ein weiterer Teil des Fluides strömt in den Spalt zwischen den einzelnen Tellern 25 und erreicht so einen Ringraum 32, welcher sich rotornah im Inneren der jeweiligen Tellerspalte befindet. Hier strömt das Fluid durch die Durchgangsöffnungen 26 in den Tellern 25, um dann durch die Zugangsöffnung 29 in den Hohlraum 30 der Rotorwelle 20 zu strömen und diese dann durch den Luftauslass 31 gereinigt zu verlassen. Durch die im Korb 21 angeordneten Leitelemente 28 und die Teller 24, 25 wird das Fluid bei einer entsprechenden Drehzahl des Rotors 14 in eine starke Rotation versetzt. Hierdurch scheiden sich beim Durchströmen des Tellerpaketes bzw. beim Vorbeiströmen an den Tellern 24, 25 die Öl- und/oder Feststoffpartikel an den Tellern 24, 25 oder am Korb 21 bedingt durch die auf sie wirkende Zentrifugalkraft ab, wobei sie sich durch ihre Kohäsionskraft aneinanderbinden und sich anschließend durch ihre Schwerkraft am Boden des unteren Gehäuseteils 12 sammeln, um dann durch den Ölauslass 19 ausgetragen werden zu können. Vorzugsweise weist der zylinderförmige Teil 23 des Korbs 21 gegenüber einer gedachten Verlängerungslinie der Verbindung der Enden der Teller 24, 25 zueinander einen Winkel α von ungefähr 0° bis 10° auf. Dieses dient primär der Verbesserung des Strömungsverlaufes innerhalb des Korbes 21. Um sicherzustellen, dass kein ungereinigtes Fluid den Tellerseparator 10 durch eine äußere Umströmung des Korbes 21 durch das obere Gehäuseteil 11 verlässt, dient das Radiallager 15 in diesem Fall auch gleichzeitig zur Abdichtung gegenüber der Umgebung des Tellerseparators 10.The 1 shows a plate separator 10 in a longitudinal section. Here, the Tellerseparator 10 a housing consisting of upper housing part 11 and housing base 12 , which via a screw connection 13 are connected to each other. In the housing is a rotor 14 rotatably mounted, the storage by a radial bearing 15 in the upper housing part 11 and a radial bearing 16 in the housing lower part 12 he follows. The rotor 14 is with a drive 17 connected, which the rotational movement of the rotor 14 triggers. In the housing base 12 are a fluid inlet 18 and an oil outlet 19 arranged, wherein the fluid inlet 18 having a raised collar to prevent any accumulated oil and / or solid particles from passing through this fluid inlet 18 to drain. On the other hand, the oil outlet 19 at the lowest point of the housing base 12 arranged. While in the embodiment illustrated here, the fluid inlet 18 paraxial to the rotor 14 is aligned, this fluid inlet 18 in other embodiments also inclined or transverse to the rotor 14 , in particular radially to the rotor 14 or tangential to the housing 11 / 12 be arranged. The rotor 14 has a rotor shaft 20 , a basket 21 , which is a plate-shaped part 22 and a cylindrical part 23 has, and a closed plate 24 on. Between the closed plate 24 and the plate-shaped part 22 of the basket 21 are several plates 25 with passage openings 26 arranged. Between adjacent plates 25 are spacers 27 arranged, for the sake of clarity in 1 however, only a few are symbolically drawn. These spacers 27 For example, are formed point or spherical or in the form of webs. Through these spacers 27 become the neighboring plates 25 in the direction of the rotor shaft 20 kept at a distance, reducing the gaps between the plates 25 can be defined. In a preferred embodiment, these spacers 27 in one piece with the plates 25 produced. For example, each plate has 25 on the top of several such spacers 27 on, which are in assembled condition at the bottom of the adjacent plate 25 support. In the embodiment shown here are the plates 25 as well as the plate-shaped part 22 of the basket 21 formed with the shape of a frusto-conical sleeve, so that the generatrix of the plate 25 inclined to the rotor shaft 20 runs. In the specific example, the generators close the plates 25 with the rotor shaft 20 an angle of about 45 °. It is clear that other angles up to 90 ° are possible. Inside the basket 21 are parallel to the rotor shaft 20 baffles 28 in the basket 21 arranged distributed over the circumference. These guiding elements 28 begin at the end of the expiring part of the plate-shaped part 22 of the basket 21 and sit down to the end of the cylindrical part 23 of the basket 21 continued. In this embodiment, the inward outer edges of the vanes contact each other 28 and the outer edges of the plates 25 , so by the guiding elements 28 a fixation and centering of the basket 21 to the plates 25 he follows. The rotor shaft 20 is above the last plate 25 designed as a hollow shaft, wherein between plate-shaped part 22 of the basket 21 and the last plate 25 at least one access opening 29 in the cavity 30 the rotor shaft 20 is provided. The cavity 30 is in the further course with an air outlet 31 connected to the purified air. The flow path of the air to be cleaned is for the illustrated Tellerseparator 10 Accordingly, as follows: The fluid to be cleaned flows through the fluid inlet 18 in the dish separator 10 and hits the bottom closed plate 24 , which rotatably with the rotor shaft 20 connected is. The rotor 14 which by a drive 17 is set in rotation, the inflowing fluid also sets in rotation, wherein the still oil and / or solid particles loaded fluid at the outer periphery of the closed plate 24 flowed by and in between the basket 21 and plates 25 formed basket space 33 flows. Depending on the prevailing flow velocities and pressure conditions, a portion of the fluid continues to flow on the outer circumference of the other plates 25 over and another part of the fluid flows into the gap between the individual plates 25 and thus reaches an annulus 32 , which is close to the rotor inside the respective plate column. Here, the fluid flows through the through holes 26 in the plates 25 , then through the access opening 29 in the cavity 30 the rotor shaft 20 to flow and then through the air outlet 31 leave cleaned. Through the basket 21 arranged guide elements 28 and the plates 24 . 25 the fluid is at a corresponding speed of the rotor 14 put in a strong rotation. As a result, divide when flowing through the plate package or when flowing past the plates 24 . 25 the oil and / or solid particles on the plates 24 . 25 or at the basket 21 due to the centrifugal force acting on them, binding themselves by their cohesive force and then by their gravity at the bottom of the lower housing part 12 collect, then through the oil outlet 19 be discharged. Preferably, the cylindrical part 23 of the basket 21 opposite an imaginary extension line connecting the ends of the plates 24 . 25 to each other an angle α of about 0 ° to 10 °. This serves primarily to improve the flow within the basket 21 , To ensure that no uncleaned fluid is the plate separator 10 by an outer flow around the basket 21 through the upper housing part 11 leaves, serves the radial bearing 15 in this case also at the same time to seal against the environment of Tellerseparators 10 ,

Die 2 zeigt einen Querschnitt durch den zylinderförmigen Teil 23 des Korbes 21 ohne die restlichen Teile des Tellerseparators 10. Der 1 entsprechende Bauteile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. In der 2 ist deutlich die Anordnung der Leitelemente 28 über den Umfang des zylinderförmigen Teils 23 vom Korb 21 zu erkennen. Die Leitelemente 28 sind einstückig mit dem Korb 21 gefertigt und weisen bevorzugt alle dieselbe Geometrie auf. Durch die gleichmäßige Verteilung der Leitelemente 28 über den Umfang des zylinderförmigen Teils 23 des Korbes 21 wird eine gute Zentrierung des Korbes 21 gegenüber den Tellern 24, 25 gewährleistet.The 2 shows a cross section through the cylindrical part 23 of the basket 21 without the remaining parts of the plate separator 10 , Of the 1 corresponding components are provided with the same reference numerals. In the 2 is clearly the arrangement of the guide elements 28 over the circumference of the cylindrical part 23 from the basket 21 to recognize. The guiding elements 28 are integral with the basket 21 manufactured and preferably all have the same geometry. Due to the even distribution of the guide elements 28 over the circumference of the cylindrical part 23 of the basket 21 will be a good centering of the basket 21 opposite the plates 24 . 25 guaranteed.

Claims

Centrifugal separator for the separation of entrained in an air flow of oil and / or solid particles, in particular for de-oiling of crankcase gases of an internal combustion engine, wherein the centrifugal separator as Tellerseparator ( 10 ), with a mixture inlet ( 18 ) for the oil and / or solid particles laden air, an air outlet ( 31 ) for clean air and an oil outlet ( 19 ) for oil and / or solid particles, with a housing designed as a stator ( 11 . 12 ), in which a rotor ( 14 ) is arranged, the several plates ( 24 . 25 ) along the rotor axis parallel to each other and coaxial with the rotor axis ( 20 ) are arranged, wherein the rotor corresponding to a drive ( 17 ), characterized in that above the uppermost plate ( 25 ) a basket ( 21 ) with the rotor ( 14 ) is rotatably connected, wherein the basket ( 21 ) a plate-shaped part, (22) which coaxial with the rotor axis ( 20 ) and substantially parallel to the plates ( 24 . 25 ) is arranged and a substantially cylindrical part ( 23 ), which in the direction of the other plates ( 24 . 25 ) and substantially parallel to the stator ( 11 . 12 ) runs.

Centrifugal separator according to claim 1, characterized in that the plate-shaped part ( 22 ) of the basket ( 21 ) greater than the size of the plates ( 24 . 25 ) and the cylindrical part ( 23 ) of the basket ( 21 ) in the axial direction at least over a plate ( 25 ) and covers it.

Centrifugal separator according to claim 2, characterized in that all plates ( 24 . 25 ) inside the basket ( 21 ) and so a space is formed, which the plates ( 24 . 25 ) and outside of the inner periphery of the cylindrical part ( 23 ) of the basket ( 21 ) is limited.

Centrifugal separator according to claim 3, characterized in that in each case between two adjacent plates ( 25 ) a gap is formed, which is located in the interior of the rotor ( 14 ) formed annular space ( 32 ) with the space between plates ( 24 . 25 ) and basket ( 21 ) connects.

Centrifugal separator according to one of the preceding claims, characterized in that the plates ( 24 . 25 ) form a plate block, in which adjacent plates ( 24 . 25 ) are attached to each other and by spacer elements ( 27 ) keep a defined distance from each other, wherein the disk block via its axial ends with a central rotor shaft ( 20 ) of the rotor ( 14 ) is rotatably connected.

Centrifugal separator according to one of the preceding claims, characterized in that in the plates ( 24 . 25 ), apart from the first plate in the direction of flow ( 24 ), in the region of its connection to the rotor shaft ( 20 ) Passage openings ( 26 ) are arranged for the fluid flow.

Centrifugal separator according to one of the preceding claims, characterized in that the plate-shaped portion ( 22 ) of the basket ( 21 ) with the rotor shaft ( 20 ) sealingly closes and the rotor shaft ( 20 ) is partially designed as a hollow shaft and between the last plate ( 25 ) and the basket ( 21 ) Openings ( 29 ), which in the interior of the rotor ( 14 ) formed annular space ( 32 ) with the cavity ( 30 ) in the rotor shaft ( 20 ), wherein the cavity ( 30 ) of the rotor shaft ( 20 ) with the air outlet ( 31 ) connected is.

Centrifugal separator according to one of the preceding claims, characterized in that the generatrix of the plate-shaped portion ( 22 ) of the basket ( 21 ) and the generatrix of the plates ( 24 . 25 ) even with the rotor axis an angle in the approximate range between 30 ° and 60 °.

Centrifugal separator according to one of the preceding claims, characterized in that inside the basket ( 21 ) Guiding elements ( 28 ) are arranged, which extend in the axial direction.

Centrifugal separator according to claim 9, characterized in that the guide elements ( 28 ) over the circumference of the basket ( 21 ) and with the plates ( 24 . 25 ) are in contact with each other at the outer periphery thereof.

Centrifugal separator according to one of the preceding claims, characterized in that the cylindrical part ( 23 ) of the basket ( 21 ) and an imaginary line connecting the outer peripheries of the plates ( 24 . 25 ) have an angle between 0 ° and 10 ° to each other, wherein the opening angle to the air inlet ( 18 ) opens.

Method for purifying a fluid flow, in particular a crankcase ventilation gas, wherein a flow of fluid loaded with oil and / or solid particles through a mixture inlet into a plate separator ( 10 ), comprising a housing ( 11 . 12 ) which forms the stator and a concentrically arranged in the housing rotor ( 14 ), wherein the rotor ( 14 ) several plates ( 24 . 25 ), which are arranged along the rotor axis parallel to each other and coaxial with the rotor axis, wherein the rotor ( 14 ) corresponding to a drive ( 17 ), characterized in that the fluid flow is a gap between the bottom plate ( 24 ) and a basket covering the plate ( 21 ), which has a plate-shaped portion ( 22 ) and a cylindrical portion ( 23 ), where on the lowest plate ( 24 ) more plates ( 25 ) follow until the plate-shaped part ( 22 ) of the basket and wherein the fluid flow through the rotation of the plate ( 24 . 25 ) and the basket ( 21 ), which rotatably with the rotor ( 14 ) are set in rotation, whereby thereby the oil and / or solid particle by the centrifugal force on the plates ( 24 . 25 ) and / or on the basket ( 21 ) are separated and the purified fluid stream the Tellerseparator ( 10 ) through an air outlet ( 31 ) leaves and the separated oil and / or solid particles shares through an oil outlet ( 19 ).

A process for purifying a fluid stream according to claim 12, characterized in that the fluid stream comprises a whole plate package comprising at least 6 plates ( 24 . 25 ), whereby the lowest plate ( 24 ) is closed in the region of the rotor connection and flows around the circumference and the other plates ( 25 ) in the area of the rotor connection through openings ( 26 ) and the fluid flow so partially through these openings ( 26 ) and partly over the circumference to the next plate ( 25 ) flows.

Method according to one of claims 12 to 13, characterized in that the fluid flow after the last plate ( 25 ) through access openings ( 29 ) in the rotor shaft ( 20 ), which is partially designed as a hollow shaft, flows in and through the air outlet ( 31 ), which through the end of the rotor shaft ( 20 ), cleaned the plate separator ( 10 ) leaves.