DE20205147U1 - Device for separating of condensate from gas stream has drainage plug located on drain hole's outer side and with acute angled drain edge with angle of especially 60 degrees - Google Patents
Device for separating of condensate from gas stream has drainage plug located on drain hole's outer side and with acute angled drain edge with angle of especially 60 degreesInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abscheiden von Kondensat mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device for separating condensate with the features according to the preamble of claim 1.
In gasführenden Leitungen insbesondere bei Kraftfahrzeugen werden im Gasstrom beispielsweise Anteile von Wasser oder Ölbestandteile mitgeführt, die an verschiedenen Stellen des gasführenden Systems zur Kondensatbildung neigen. Zur Ableitung des sich bildenden Kondensats beispielsweise aus einer Leitung zur Kurbelgehäuseentlüftung eines Verbrennungsmotors oder zur Ableitung von Wasserkondensat aus einer Fahrzeugklimaanlage sind entsprechende Vorrichtungen mit einer Drainageöffnung erforderlich. In gas-carrying lines, particularly in motor vehicles, the gas flow contains, for example, water or oil components that tend to form condensate at various points in the gas-carrying system. Appropriate devices with a drainage opening are required to drain the condensate that forms, for example from a line for the crankcase ventilation of an internal combustion engine or to drain water condensate from a vehicle air conditioning system.
An die Stellgenauigkeit eines Druckregelventils in einer gasführenden Leitung sind insbesondere im Kraftfahrzeugbau hohe Genauigkeitsforderungen gestellt. Im Gasstrom mitgeführte Luftfeuchtigkeit, Ölbestandteile oder dgl. können während des Transportes des Gasstromes auskondensieren. Dabei ist insbesondere eine Kondensatbildung auf der Abströmseite des Druckregelventils wegen des im Druckregelventil stattfindenden Druckabfalls zu beobachten. Eine übermäßige Kondensatansammlung im Druckregelventil kann zur Beeinträchtigung der Stellgenauigkeit oder sogar zu Funktionsstörungen führen. Zur Vermeidung derartiger Probleme sind Druckregelventile mit einerHigh precision requirements are placed on the positioning accuracy of a pressure control valve in a gas-carrying line, particularly in automotive engineering. Humidity, oil components or similar carried in the gas flow can condense out during the transport of the gas flow. Condensation can be observed in particular on the downstream side of the pressure control valve due to the pressure drop in the pressure control valve. Excessive condensate accumulation in the pressure control valve can impair positioning accuracy or even lead to malfunctions. To avoid such problems, pressure control valves with a
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&bgr; *&bgr; *
Drainagebohrung bekannt, wobei sich bildendes Kondensat durch die Drainagebohrung abgeleitet werden soll.Drainage hole is known, whereby any condensate that forms is to be drained through the drainage hole.
Die Durchlässigkeit einer Drainagebohrung mit geringem Durchmesser kann wegen des Kapillareffektes unzureichend sein. Eine zuverlässige Abfuhr von Kondensat findet nur bei einer hinreichend großen Druckdifferenz an der Drainagebohrung statt. Die entsprechende Druckdifferenz wird beispielsweise erst bei einem gewissen Kondensatfüllstand oberhalb der Drainagebohrung erreicht. Ein angestrebtes vollständiges Entleeren ist nicht mit Zuverlässigkeit erreichbar. Bei entsprechender Vergrößerung des Durchmessers der Drainageöffnung kann es insbesondere bei kleinen Gasvolumenströmen durch die gasführende Leitung zu Funktionsbeeinträchtigungen kommen.The permeability of a drainage hole with a small diameter can be insufficient due to the capillary effect. Reliable drainage of condensate only takes place when there is a sufficiently large pressure difference at the drainage hole. The corresponding pressure difference is only reached, for example, when the condensate level above the drainage hole is at a certain level. The desired complete emptying cannot be achieved reliably. If the diameter of the drainage opening is increased accordingly, this can lead to functional impairments, particularly with small gas volume flows through the gas-carrying line.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Abscheidung eines Kondensats derart weiterzubilden, daß ihre Funktionssicherheit gesteigert ist.The invention is based on the object of developing a generic device for separating a condensate in such a way that its functional reliability is increased.
Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen nach dem Anspruch 1 gelöst.The object is achieved by a device having the features according to claim 1.
Dazu wird vorgeschlagen, außenseitig einer Drainageöffnung in ihrem Bereich eine Abtropfnase anzuordnen. Die Abtropfnase begünstigt ein Abtropfen von sich in der gasführenden Leitung sammelndem Kondensat. Der Öffnungsquerschnitt der Drainageöffnung kann klein gehalten werden, wodurch eine nachteilige Beeinflussung der Funktion des gasführenden Systems und insbesondere der Stelleinrichtung im Druckregelventil vermieden ist. Ein an der Abtropfnase sich bildender Kondensattropfen weist einen erhöhten Abstand zur Innenseite eines durch eineFor this purpose, it is proposed to arrange a drip nose on the outside of a drainage opening in its area. The drip nose facilitates the dripping of condensate collecting in the gas-carrying line. The opening cross-section of the drainage opening can be kept small, which avoids a negative influence on the function of the gas-carrying system and in particular the actuating device in the pressure control valve. A drop of condensate forming on the drip nose has an increased distance to the inside of a
Wand begrenzten Hohlraumes auf. Die Länge der an der Abtropfkante gebildeten Flüssigkeitssäule führt zu einer erhöhten Druckdifferenz und damit zu einer vollständigen Entleerung des sich bildenden Kondensats auch bei geringem Querschnitt der Drainageöffnung. Zum leichteren Ablösen eines entsprechenden an der Abtropfnase gebildeten Tropfens ist es zweckmäßig, das untere Ende der Abtropfkante spitzwinklig auszubilden, wobei insbesondere ein Kantenwinkel der Abtropfkante von etwa 60° als vorteilhaft angesehen wird.The length of the liquid column formed at the drip edge leads to an increased pressure difference and thus to a complete emptying of the condensate that forms, even if the drainage opening has a small cross-section. To make it easier to remove a drop formed at the drip nose, it is advisable to form the lower end of the drip edge at an acute angle, with a drip edge angle of around 60° being considered particularly advantageous.
In einer vorteilhaften Ausbildung weist die Abtropfnase eine der Drainageöffnung zugewandte Tropffläche sowie zwei Außenflächen auf, wobei die Tropffläche und die beiden Außenflächen in einer Abtropfspitze zusammenlaufen. Insbesondere in Verbindung mit einer Ausbildung der Drainageöffnung als zylindrische Bohrung, wobei die Innenfläche der Bohrung und die Bohrung der Tropffläche auf einer gemeinsamen Zylindermantelfläche liegen, ist eine zuverlässige Abfuhr des Kondensats schon bei geringen Duckdifferenzen zu beobachten. Die spitze Ausbildung der Abtropfkante begünstigt eine definierte Tropfenbildung und damit das Entstehen einer geeigneten Druckdifferenz an der Drainageöf fnung. Die Tropffläche an der Abtropfnase umschließt dabei die genannte ZyIindermantelfläche vorteilhaft in einem Winkel von etwa 120°. Die Tropffläche ist dadurch in Umfangsrichtung einerseits groß genug für eine zuverlässige Leitung des Kondensats. Andererseits ist der Umschlingungswinkel klein genug zur Vermeidung eines unerwünschten Kapillareffektes im Bereich der Tropffläche.In an advantageous design, the drip nose has a drip surface facing the drainage opening and two outer surfaces, the drip surface and the two outer surfaces converging in a drip tip. In particular, in conjunction with a drainage opening designed as a cylindrical bore, the inner surface of the bore and the bore of the drip surface lying on a common cylinder jacket surface, reliable drainage of the condensate can be observed even with small pressure differences. The pointed design of the drip edge promotes defined drop formation and thus the creation of a suitable pressure difference at the drainage opening. The drip surface on the drip nose advantageously encloses the aforementioned cylinder jacket surface at an angle of around 120°. The drip surface is therefore large enough in the circumferential direction on the one hand for reliable conduction of the condensate. On the other hand, the wrap angle is small enough to avoid an undesirable capillary effect in the area of the drip surface.
Zur Erzielung einer zuverlässigen Tropfenbildung und zum Aufbau einer entsprechenden Druckdifferenz hat sich eine Höhe derTo achieve reliable droplet formation and to build up a corresponding pressure difference, a height of
&igr;.· .4,., 1 &psgr; * &igr;.· .4,., 1 &psgr; *
Abtropfnase über der von der Drainagebohrung durchdrungenen Außenwand als zweckmäßig herausgestellt, die etwa im Bereich des einfachen bis zweifachen Durchmessers der Drainagebohrung liegt. Der Durchmesser der Drainageöffnung entspricht dabei etwa der Dicke der von der Drainageöffnung durchdrungenen Wand. Beim genannten Verhältnis vom Öffnungsdurchmesser zur Wanddicke ist die Kapillarwirkung auch bei geringen Öffnungsquerschnitten gering. Im genannten Höhenbereich der Abtropfnase ist einerseits eine hinreichend hohe Druckdifferenz erzielbar, andererseits ist ein Abreißen eines an der Abtropfnase sich bildenden Kondensattropfens mit einhergehendem Druckverlust vermieden.It has been found to be useful to have a drip nose above the outer wall penetrated by the drainage hole, which is approximately one to two times the diameter of the drainage hole. The diameter of the drainage opening corresponds approximately to the thickness of the wall penetrated by the drainage opening. With the ratio of the opening diameter to the wall thickness mentioned, the capillary effect is low even with small opening cross-sections. In the height range of the drip nose mentioned, a sufficiently high pressure difference can be achieved on the one hand, and on the other hand, the tearing off of a condensate droplet forming on the drip nose with the associated pressure loss is avoided.
Die Drainageöffnung zusammen mit der Abtropfnase ist vorteilhaft abströmseitig und insbesondere in einem Abströmrohr eines Druckregelventils angeordnet. Eine Ableitung des sich bildenden Kondensats findet dabei direkt am Ort der zu erwartenden Kondensatbildung statt, wodurch das gasführende System insgesamt mit guter Zuverlässigkeit von Kondensat freigehalten werden kann. Neben dem Druckregelventil selbst werden auch weitere Teile des gasführenden Systems zuverlässig von Kondensat freigehalten. Die Anordnung der Drainageöffnung mit der Abtropfnase im Abströmrohr erfordert fertigungstechnisch geringen Aufwand und trägt zur Kostensenkung bei.The drainage opening together with the drip nose is advantageously arranged on the downstream side and in particular in an outflow pipe of a pressure control valve. The condensate that forms is drained away directly at the location where the condensate is expected to form, which means that the gas-carrying system as a whole can be kept free of condensate with good reliability. In addition to the pressure control valve itself, other parts of the gas-carrying system are also reliably kept free of condensate. The arrangement of the drainage opening with the drip nose in the outflow pipe requires little effort in terms of production and helps to reduce costs.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:An embodiment of the invention is described in more detail below with reference to the drawing.
Fig. 1 in schematischer Ansicht ein Druckregelventil mit einer Drainageöffnung und einer angedeuteten Abtropfnase ;Fig. 1 shows a schematic view of a pressure control valve with a drainage opening and an indicated drip nose;
Fig. 2 in Längsschnittdarstellung einen vergrößerten Ausschnitt der Darstellung nach Fig. 1 im Bereich der Abtropfnase; Fig. 2 shows a longitudinal section of an enlarged detail of the illustration according to Fig. 1 in the area of the drip nose;
Fig. 3 die Anordnung nach Fig. 2 in einer Draufsicht.Fig. 3 shows the arrangement according to Fig. 2 in a plan view.
Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung ein Druckregelventil 1, welches im gezeigten Ausführungsbeispiel als einstellbares Drosselventil 3 mit einer Drainageöffnung 4 ausgebildet ist. Das Ventil kann auch als ein Druckminderventil, Druckbegrenzungsventil oder dgl. ausgeführt sein. Das Druckregelventil 1 ist in einer gasführenden Leitung 2 angeordnet, wobei die gasführende Leitung 2 aus Schlauchleitungen 2 0 gebildet ist, die jeweils auf ein Zuströmrohr 19 bzw. ein Abströmrohr 16 des Druckregelventils 1 aufgeschoben sind. Die Durchströmungsrichtung des Druckregelventils 1 ist durch die Pfeile 21 angedeutet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Drainageöffnung 4 auf der stromabwärtigen Seite des Druckregelventils 1 in dessen Abströmrohr 16 angeordnet und mit einer angedeuteten Abtropfnase 5 versehen.Fig. 1 shows a schematic representation of a pressure control valve 1, which in the embodiment shown is designed as an adjustable throttle valve 3 with a drainage opening 4. The valve can also be designed as a pressure reducing valve, pressure limiting valve or the like. The pressure control valve 1 is arranged in a gas-carrying line 2, wherein the gas-carrying line 2 is formed from hose lines 20, each of which is pushed onto an inflow pipe 19 or an outflow pipe 16 of the pressure control valve 1. The direction of flow through the pressure control valve 1 is indicated by the arrows 21. In the embodiment shown, the drainage opening 4 is arranged on the downstream side of the pressure control valve 1 in its outflow pipe 16 and is provided with an indicated drip nose 5.
Fig. 2 zeigt in vergrößerter Ausschnittdarstellung den Bereich der Drainageöffnung 4 nach Fig. 1 in einer Längsschnittdarstellung. Das Abströmrohr 16 weist eine Wand 15 auf, die auf der bezüglich der durch den Pfeil 22 angedeuteten Gewichtskraftrichtung unteren Seite von der Drainageöffnung 4 durchdrungen ist. Die Drainageöffnung 4 weist einen Durchmesser D auf, der etwa der Dicke d der Wand 15 entspricht und vorzugsweise etwa 1 bis 2 mm beträgt.Fig. 2 shows an enlarged detail of the area of the drainage opening 4 according to Fig. 1 in a longitudinal section. The outflow pipe 16 has a wall 15 through which the drainage opening 4 passes on the lower side with respect to the direction of the weight indicated by the arrow 22. The drainage opening 4 has a diameter D which corresponds approximately to the thickness d of the wall 15 and is preferably approximately 1 to 2 mm.
42003b.doc42003b.doc
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Die an die Drainageöffnung 4 angrenzende Abtropfnase 5 ist im gezeigten Längsschnitt etwa rampenförmig ausgebildet und weist eine spitzwinklig ausgebildete Abtropfkante 7 auf, deren Kantenwinkel &agr; etwa 60° beträgt. Die Höhe h der Abtropfnase 5 entspricht in Achsrichtung der Drainageöffnung 4 gemessen von einer Außenseite 17 der Wand 15 bis zur Abtropfkante 7 etwa dem Durchmesser D der Drainageöffnung 4. Die Höhe h kann auch bis zu etwa dem doppelten des Durchmessers D betragen. Eine Innenfläche 13 der Drainageöffnung 4 geht einseitig etwa geradlinig in eine Tropffläche 8 der Abtropfnase 5 über.The drip nose 5 adjacent to the drainage opening 4 is approximately ramp-shaped in the longitudinal section shown and has an acute-angled drip edge 7 whose edge angle α is approximately 60°. The height h of the drip nose 5 corresponds in the axial direction of the drainage opening 4, measured from an outer side 17 of the wall 15 to the drip edge 7, to approximately the diameter D of the drainage opening 4. The height h can also be up to approximately twice the diameter D. An inner surface 13 of the drainage opening 4 merges on one side approximately in a straight line into a drip surface 8 of the drip nose 5.
Auf einer Innenseite 18 der Wand 15 liegt ein angedeuteter Film eines Kondensates 6 an, dessen Spiegel 23 bezogen auf die Innenseite 18 eine Höhe H aufweist. Das Kondensat 6 durchdringt die Drainageöffnung 4 und bildet seitlich neben der Tropffläche 8 sowie unterhalb der Abtropfkante 7 einen Tropfen 24. Der Tropfen 24 weist bezogen auf die Abtropfkante 7 einen Überhang t auf. Aus der in Richtung des Pfeiles 22 auf das Kondensat 6 wirkenden Gewichtskraft folgt im Tropfen 24 ein hydrostatischer Druck, der der Summe des Überhanges t, der Höhe h der Abtropfnase 5, der Dicke d der Wand 15 und der Höhe H des Spiegels 23 entspricht. Eine dem Abfluß des Kondensats durch die Drainageöffnung 4 entgegenstehende Kapillarwirkung wird lediglich durch den vergleichsweise geringen Durchmesser D der Drainageöffnung 4 bestimmt, während im Bereich der Höhe h der Abtropfnase 5 keine derartige Kapillarwirkung zu erwarten ist. Aus der vergleichsweise niedrigen Kapillarwirkung in Verbindung mit dem hohen hydrostatischen Druck ergibt sich eine gute Ableitungswirkung auf das Kondensat 6.On an inner side 18 of the wall 15 there is an indicated film of condensate 6, the level 23 of which has a height H in relation to the inner side 18. The condensate 6 penetrates the drainage opening 4 and forms a drop 24 to the side next to the drip surface 8 and below the drip edge 7. The drop 24 has an overhang t in relation to the drip edge 7. The weight force acting on the condensate 6 in the direction of the arrow 22 results in a hydrostatic pressure in the drop 24 which corresponds to the sum of the overhang t, the height h of the drip nose 5, the thickness d of the wall 15 and the height H of the level 23. A capillary effect which opposes the drainage of the condensate through the drainage opening 4 is determined only by the comparatively small diameter D of the drainage opening 4, while no such capillary effect is to be expected in the region of the height h of the drip nose 5. The comparatively low capillary action in combination with the high hydrostatic pressure results in a good drainage effect on the condensate 6.
Fig. 3 zeigt in einer Draufsicht die Anordnung nach Fig. 2. Demnach ist die Drainageöffnung 4 im gezeigten Ausführungsbeispiel als zylindrische Bohrung 12 mit einem entsprechenden Durchmesser D ausgebildet. Je nach Anwendungsfall kann auch eine andere Querschnittsform der Drainageöffnung 4 zweckmäßig sein. Die Innenfläche 13 der Bohrung 12 bildet eine Zylindermantelfläche 14. Einseitig angrenzend an die Bohrung 12 ist die Abtropfnase 5 angeordnet, wobei deren Tropffläche 8 in Form eines Zylinderausschnitts ausgebildet ist und gemeinsam mit der Innenfläche 13 der Bohrung 12 auf der gleichen Zylindermantelfläche 14 liegt. Die Abtropfnase weist des weiteren zwei winklig zueinander stehende Außenflächen 9, 10 auf, die zusammen mit der Tropffläche 8 in einer Abtropfspitze 11 zusammenlaufen. Die Abtropfspitze 11 bildet dabei die Abtropfkante 7 (Fig. 2).Fig. 3 shows a top view of the arrangement according to Fig. 2. Accordingly, the drainage opening 4 in the embodiment shown is designed as a cylindrical bore 12 with a corresponding diameter D. Depending on the application, a different cross-sectional shape of the drainage opening 4 may also be appropriate. The inner surface 13 of the bore 12 forms a cylinder surface 14. The drip nose 5 is arranged on one side adjacent to the bore 12, wherein its drip surface 8 is designed in the form of a cylinder cutout and lies together with the inner surface 13 of the bore 12 on the same cylinder surface 14. The drip nose also has two outer surfaces 9, 10 which are at an angle to one another and which converge together with the drip surface 8 in a drip tip 11. The drip tip 11 forms the drip edge 7 (Fig. 2).
Das Abströmrohr 16 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel einteilig mit der Abtropfnase 5 als Kunststoffspritzgußteil ausgebildet. Es kann auch eine Ausbildung in Metall beispielsweise als Aluminiumdruckgußteil oder dgl. zweckmäßig sein. Die Drainageöffnung 4 kann auch in einem nicht näher gezeigten Gehäuse des Druckregelventils 1 vorgesehen sein.In the embodiment shown, the outflow pipe 16 is formed as a single piece with the drip nose 5 as a plastic injection molded part. It may also be expedient to form it in metal, for example as an aluminum die-cast part or the like. The drainage opening 4 may also be provided in a housing of the pressure control valve 1 (not shown in detail).
Eine entsprechend ausgebildete Vorrichtung zum Abscheiden von Kondensat 6 kann in beliebigen anderen gasführenden Leitungen 2 angeordnet sein. Beispielsweise ist auch eine Anordnung im luftführenden System einer Klimaanlage oder in einer Kurbelgehäuseentlüftungsleitung zur Ableitung sogenannter "Blowby-Gase" zweckmäßig.A correspondingly designed device for separating condensate 6 can be arranged in any other gas-carrying lines 2. For example, an arrangement in the air-carrying system of an air conditioning system or in a crankcase ventilation line for discharging so-called "blowby gases" is also expedient.
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