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Dokumentenidentifikation DE102006002975B4 10.01.2008
Titel Entschäumungsvorrichtung für eine Flüssigkeit
Anmelder AUDI AG, 85057 Ingolstadt, DE
Erfinder Könneker, Richard, 71297 Mönsheim, DE
DE-Anmeldedatum 20.01.2006
DE-Aktenzeichen 102006002975
Offenlegungstag 02.08.2007
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 10.01.2008
Veröffentlichungstag im Patentblatt 10.01.2008
IPC-Hauptklasse B01D 19/00(2006.01)A, F, I, 20060120, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F01M 11/08(2006.01)A, L, I, 20060120, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Entschäumungsvorrichtung für eine Flüssigkeit nach Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner einen Schmiermitteltank, der eine solche Entschäumungsvorrichtung umfasst.

Entschäumungsvorrichtungen sind bekannt. Sie werden in technischen Systemen, in denen Flüssigkeiten eingesetzt und hierbei mechanisch gefördert werden, verwendet, um den Flüssigkeiten Fremdgas zu entziehen, das im Zuge der mechanischen Förderung der Flüssigkeit in diese eingebracht wurde. Durch dieses Einbringen von Fremdgas, beispielsweise von Umgebungsluft, kommt es zu einem unerwünschten Aufschäumen der Flüssigkeit. In der DE 2 005 594 wird eine solche Entschäumungsvorrichtung vorgeschlagen, die eine einfache, abwärts gewendelte Spiralröhre in einer Glocke mit Seitenwandbohrungen aufweist. Daran ist die aufwendige Bauform als zylindrische Glocke und die nicht ausreichende Fremdgasentfernung nachteilig.

Dem gegenüber wird vorgeschlagen, dass die Entschäumungsvorrichtung, die einen Spiralgang mit einer Oberseite oder einer Unterseite aufweist, Gasaustrittsbohrungen an der Oberseite und Auslassbohrungen an der Unterseite aufweist. Hierdurch wird im Zuge des Durchtritts der Flüssigkeit durch die Spirale ein exsukzessives Abscheiden von Fremdgas in Richtung der oberseitigen Gasaustrittsbohrungen sowie ein sukzessives Ausdrücken der Flüssigkeit durch die größeren Auslassbohrungen erreicht. Soweit vorliegend von Bohrungen die Rede ist, können diese selbstverständlich auch anders als durch Bohren, beispielsweise durch Stanzen oder in einer anderen, geeigneten Weise, hergestellt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Gasaustrittsbohrungen an der zentrumsnäheren Seite der Oberseite angeordnet sind. Damit ist gemeint, dass die an der Oberseite im Verlauf des Spiralgangs angeordneten Gasaustrittsbohrungen nicht mittig relativ zur Breite des Spiralganges, sondern mehr an der dem Zentrum zugewandten Seite des Spiralgangs angeordnet sind. Hierdurch wird erreicht, dass die Flüssigkeit nicht durch Gasaustrittsbohrungen hinausgedrückt wird, da diese, bedingt durch den ihr innewohnenden Impuls beim Durchtritt durch den Spiralgang, eher an der außenseitigen Wandung des Spiralgangs geführt wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Auslassbohrungen an der zentrumsabgewandten Außenseite der Spirale angeordnet sind. Dies bedeutet, dass die an der Unterseite des Spiralgangs in seinem Verlauf angeordneten Auslassbohrungen, gewissermaßen entgegengesetzt der bevorzugten Anordnungen der Gasaustrittsbohrungen, so angeordnet werden, dass sie beim Durchtritt der Flüssigkeit durch den Spiralgang bevorzugt beaufschlagt werden. Hierdurch ist eine kontinuierliche und vom Anfang des Durchlaufs an beginnende Trennung gewährleistet.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Spirale logarithmisch ist. Dies bedeutet, dass ihr Verlauf nicht linear, sondern logarithmisch spiralförmig ist. Ebenso verringern sich damit die Abstände der jeweils aufeinanderfolgenden Gasaustrittsbohrungen und Auslassbohrungen im Verlauf des Spiralganges, je näher sie dem Zentrum liegen. Dies wird durch gleiche Winkelabstände der jeweils aufeinanderfolgenden Radien, auf denen im Verlauf des Spiralganges die Gasaustrittsbohrungen beziehungsweise Auslassbohrungen liegen, erreicht. Diese Form erlaubt eine günstigere Ausnutzung des Spiraldurchganges und eine große, zum Entschäumen wirksame Öffnungsfläche im Zuge es Spiralgangs.

Eine ganz besonders bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die Spirale doppeltlogarithmisch ist. Dies bedeutet, dass zwei logarithmische Spiralen vorhanden sind, die gleichermaßen mit der von Fremdgas zu trennenden Flüssigkeit beaufschlagt werden.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zwei insbesondere logarithmische und/oder doppeltlogarithmische Spiralgänge vorgesehen sind, die insbesondere gegensinnig zueinander gekrümmt sind.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die von Fremdgas zu trennende Flüssigkeit ein Schmiermittel ist.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass das Schmiermittel Öl ist. Dies eröffnet einen weiten Einsatzbereich in Kraftfahrzeugen oder anderen, mit Verbrennungsmotoren oder sonst mit Öl zu schmierenden Aggregaten versehenen Maschinen und Anlagen.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Entschäumungsvorrichtung Bestandteil eines Schmiermittelstanks ist, insbesondere für eine Brennkraftmaschine mit Trockensumpfschmierung. Eine solche Anordnung lässt die einfach Ausführung im Zusammenhang mit der Herstellung und dem Einbau des Schmiermitteltanks selbst zu.

Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass die Entschäumungsvorrichtung als Einsatz ausgebildet ist, der für einen Schmiermitteltank vorgesehen ist. Mit solchen Vorrichtungen lässt sich leicht auch eine Nachrüstung bestehender Schmiermitteltanks vornehmen.

Die Erfindung betrifft ferner einen Schmiermitteltank mit einer Entschäumungsvorrichtung, wie sie vorstehend beschrieben wurde. Dabei ist vorgesehen, dass diese insbesondere für Brennkraftmaschinen, und insbesondere für solche mit einer Trockensumpfschmierung, Anwendung findet.

Eine weitere Ausführungsform eines solchen Schmiermitteltanks sieht vor, dass der Schmiermitteltank ein Prallblech aufweist. Mit Prallblech ist eine beabstandet unterhalb des Spiralgangs und oberhalb des Schmiermittelspiegels angeordnete, bevorzugt gelochte, Platte gemeint. Aufgabe des Prallblechs ist es, ein Zurückströmen des Schmiermittels in die Spirale, wie dies beispielsweise bei Querbeschleunigung eine Kraftfahrzeuges vorkommen kann, zu vermeiden. Ein solches Prallblech ist jede Einrichtung, die diesen Zweck in diesem Zusammenhang mit der Spirale erfüllt, also beispielsweise ein etwa trichterförmiges Lochblech mit einer etwas größeren Hauptbohrung, die den Hauptdurchtritt des Schmiermittels ermöglicht.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Schmiermitteltanks ist zusätzlich ein Bypass vorgesehen, durch den Fremdgas, etwa Luft, aus dem unteren in einen höheren Bereich des Schmiermitteltanks gelangen kann, sodass die Druckverhältnisse innerhalb des Schmiermittelsystems keine Behinderung des Schmiermitteldurchtritts und der Fremdgasentfernung bewirken können.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus Kombinationen derselben.

Die Erfindung wird im Nachfolgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

1 eine Aufsicht auf eine Entschäumungsvorrichtung

2 eine Aufsicht auf eine Entschäumungsvorrichtung in doppelter logarithmischer Spiralausführung, und

3 einen Schmiermitteltank mit Entschäumungsvorrichtung.

1 zeigt eine Entschäumungsvorrichtung 1. Diese umfasst einen Spiralgang 2, der hier in Querschnitts-Aufsicht dargestellt ist. Der Spiralgang 2 weist eine Eintrittsöffnung 3 auf, durch die der Eintritt der zu entschäumenden Flüssigkeit in den Spiralgang 2 erfolgt. Der Spiralgang windet sich hin zu einem Zentrum 4. An der Unterseite 5 des Spiralganges 2 (wobei dieser beispielsweise von rechteckigem Querschnitt ist) sind in Aufeinanderfolge Auslassbohrungen 6 angeordnet. In der Geometrie des Spiralganges 2 sind diese nahe der jeweils zentrumsabgewandten Seite 7 angeordnet, also nahe derjenigen, die die Außenwandung 8 des Spiralganges 2 bildet. Entsprechend der Ausgestaltung des Spiralganges 2 wird der Abstand d zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden Auslassbohrungen 6 umso kleiner, je näher die jeweiligen Auslassbohrungen 6 im Verlauf des Spiralgangs 2 dem Zentrum 4 gelegen sind.

Der Klarheit der Darstellung halber sind in vorliegender 1 auch die an der an sich hier nicht sichtbaren Oberseite des Spiralganges 2 befindlichen Gasaustrittsbohrungen 9 dargestellt. Diese liegen auf den selben Radien r, die im wesentlichen gleiche Winkelabstände zueinander aufweisen, relativ zum Zentrum 4, wie die Auslassbohrungen 6. Im Gegensatz zu den Auslassbohrungen 6, die an der Unterseite 5 des Spiralganges 2 angeordnet sind, befinden sich die Gasaustrittsbohrungen 9 jedoch an der nicht dargestellten Oberseite des Spiralgangs 2 und gestatten ein Entweichen des Gases nach oben aus dem Spiralgang 2 heraus. Sie sind hierbei an der dem Zentrum 4 näher gelegenen Wandseite des Spiralgangs 2 angeordnet.

Die Entschäumungsvorrichtung 1 funktioniert wie folgt: Durch die Eintrittsöffnung 3 der Entschäumungsvorrichtung 1 wird ein Volumenstrom V der zu entschäumenden Flüssigkeit, beispielsweise eines Schmieröls, in den Spiralgang 2 eingebracht, beispielsweise durch eine nicht näher dargestellte Förderpumpe. Seinem Impuls folgend, wird sich die Flüssigkeit vorzugsweise entlang der Außenwandung 8 des Spiralgangs 2 durch den Spiralgang 2 bewegen, wobei sie durch die Auslassbohrungen 6 in ein unterhalb des Spiralgangs angeordnetes, hier nicht näher dargestelltes Reservoir austritt.

Das mitgeförderte Gas hingegen tritt durch die Gasaustrittsöffnungen 9 an der Oberseite des Spiralganges 2 nach oben aus, wo es durch geeignete, hier nicht näher dargestellte Ableitungsvorrichtungen abgeleitet wird. Durch die logarithmische Ausgestaltung der Spirale, insbesondere nämlich die enger werdende Lochbeabstandung (Abstand d) entsprechend den im wesentlichen gleich winkelbeabstandeten Radien r ergibt sich hierbei eine sehr gute Trennung von Flüssigkeit und Fremdgas. Im Gegensatz zu im Stand der Technik bekannten Entschäumungsvorrichtungen kann der hier vorgeschlagene Spiralgang aufgrund der gewählten Ausführungsform flächig, das soll heißen: In parallel liegenden Ebenen ohne Steigung oder Gefälle, dargestellt werden. Das bedeutet, daß der Spiralgang 2 kein Gefälle aufweisen muß. Auf diese Weise ist es beispielsweise sehr einfach, den Spiralgang 2 durch Einbringung einer Außenwandung 8 in ein die Entschäumungsvorrichtung umgebendes Gehäuse 10, das beispielsweise auch ein Schmiermitteltank 11 sein kann, dadurch herzustellen, dass sich die Außenwandung 8 in Spiralform – wie beschrieben – hin zu dem Zentrum 4 erstreckt und ober- beziehungsweise unterseitig durch ein Blech abgeschlossen wird, wobei hier in 1 lediglich das die Unterseite 5 bildende Abschlussblech 12 dargestellt ist. Das Abschlussblech 12 kann, insbesondere auch außerhalb des Spiralgangs 2, weitere Austrittslöcher 13 aufweisen, die auch den Austritt von in dem nicht dargestellten Vorratsbehälter noch befindlichem restlichen Fremdgas gestatten.

2 zeigt eine doppelt-logarithmische Ausführungsform der in 1 gezeigten Entschäumungsvorrichtung 1. Die doppelt-logarithmische Ausführungsform 14 weist ebenso wie die einfache Ausführungsform eine Eintrittsöffnung 3 auf, die sich an einem Scheitelpunkt 15 in zwei wechselsinnig laufende Spiralgänge 2 und 2' aufteilt. Mit wechselsinnig ist vorliegend gemeint, dass, bezogen auf die Einströmungsrichtung R des Volumenstroms V einmal nach links, einmal nach rechts abgezweigt und in einen jeweils zugehörigen Spiralgang 2 bzw. 2' eingeleitet wird. Die Spiralgänge als solche weisen demzufolge einen gegensinnigen Richtungsverlauf auf.

3 zeigt die Anordnung einer Entschäumungsvorrichtung 1 innerhalb eines Schmiermitteltanks 11. Der Spiralgang 2 wird, ausgehend von der Eintrittsöffnung 3, zwischen einem Abschlussblech 12, das die Unterseite 5 des Spiralganges 2 bildet, und einer Deckplatte 16 gebildet, die die Oberseite 17 des Spiralganges 2 bildet. Im Schmiermitteltank 11 unterhalb des Spiralgangs 2, nämlich unterhalb des Abschlussblechs 12, ist – zu letzterem beabstandet – ein Prallblech 18 angeordnet, dass in einer geeigneten Weise Bohrungen zum Durchtritt des Schmiermittels in den darunter gelegenen Vorratsraum 19 aufweist. Dieses Prallblech verhindert, dass das im Vorratsraum 19 befindliche Schmiermittel bei Auftreten beispielsweise von Querbeschleunigungen in den Spiralgang 2 rückgelangen und so zu unerwünschten Interaktionen mit dem dort zu behandelnden Volumenstrom V führen kann.

Ebenso weist der Schmiermitteltank 11 ein Lochblech 20 auf, das beabstandet oberhalb der Deckplatte 16 des Spiralganges 2 angeordnet ist, und durch das der Austritt der vom Schmiermittel getrennten Fremdgase aus dem Schmiermitteltank erfolgt, beispielsweise über eine Entlüftungshutze 21. Ferner weist der Schmiermitteltank einen Einfüllstutzen 22 auf, durch den beispielsweise das Nachfüllen bei zu niedrigem Schmiermittelstand erfolgt, sowie ein Saugrohr 23 mit Siebplatte 24, über die die Schmiermittelförderung aus dem Vorratsraum 19, beispielsweise über eine nicht dargestellte Schmiermittelpumpe, hin zu dem nicht dargestellten zu schmierenden Aggregat erfolgt.

1
Entschäumungsvorrichtung
2
Spiralgang
3
Eintrittsöffnung
4
Zentrum
5
Unterseite
6
Auslassbohrung
7
zentrumsabgewandte Seite
8
Außenwandung
9
Gasaustrittsöffnung
10
Gehäuse
11
Schmiermitteltank
12
Abschlußblech
13
Austrittslöcher
14
doppelt-logarithmische Ausführungsform
15
Scheitelpunkt
16
Deckplatte
17
Oberseite
18
Prallblech
19
Vorratsraum
20
Lochblech
21
Entlüftungshutze
22
Einfüllstutzen
23
Saugrohr
24
Siebplatte
d
Abstand
V
Volumenstrom
2'
wechselsinniger Spiralgang
R
Einströmrichtung
r
Radien


Anspruch[de]
Entschäumungsvorrichtung für eine Flüssigkeit, zur Entziehung von Fremdgas, mit mindestens einem Spiralgang, der eine Oberseite und eine Unterseite aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberseite (17) Gasaustrittsbohrungen (9) und die Unterseite (5), insbesondere im Durchmesser größere, Auslassbohrungen (6) aufweist. Entschäumungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasaustrittsbohrungen (9) an der zentrumsnäheren Seite der Oberseite (17) angeordnet sind. Entschäumungsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Anspräche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassbohrungen (6) an der zentrumsabgewandten Seite der Unterseite (5) angeordnet sind. Entschäumungsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiralgang (2) logarithmisch ausgeführt ist. Entschäumungsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiralgang (2) doppelt-logarithmisch ausgeführt ist. Entschäumungsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei insbesondere logarithmische und/oder doppeltlogarithmische Spiralgänge (2, 2') vorgesehen sind, die insbesondere gegensinnig zueinander gekrümmt sind. Entschäumungsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit ein Schmiermittel ist. Entschäumungsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmiermittel Öl ist. Entschäumungsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie Bestandteil eines Schmiermitteltanks (11), insbesondere für eine Brennkraftmaschine mit Trockensumpfschmierung, ist. Entschäumungsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Anspräche, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Einsatz für einen Schmiermitteltank (11) ausgebildet ist. Schmiermitteltank mit einer Entschäumungsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere für eine Brennkraftmaschine, insbesondere mit Trockensumpfschmierung. Schmiermitteltank nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmiermitteltank (11) ein Prallblech (18) aufweist. Schmiermitteltank nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass er einen Bypass aufweist.






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