Düsenabscheider

Abstract

 Die Lösung betrifft die Flüssigkeitsabscheidung aus einer Ansaugleitung, in der ein heterogenes Gemisch aus Gas und Flüssigkeit durchströmt, mittels eines Düsenabscheiders an der Wand (2) der Ansaugleitung (1).
Die Darstellung der Erfindung liegt darin, dass der Düsenabscheider aus einer Ansaugleitung (1) besteht, in derer Wand (2) eine Öffnung (3) ausgebildet ist, zu der die Abfangkammer (4) dicht anliegt, deren Quermaß (5) maximal dem Durchmesser des Umkreises (6) der Ansaugleitung (1) und der Längsmaß (7) max. dem zweifachen Durchmesser des Umkreises (6) der Ansaugleitung (1) enspricht, wobei zum Boden (8) der Abfangkammer (4) eine Ableitröhre (9) dicht angeschlossen ist, an derer Ausmündung (10) eine Düse (11) als eine Öffnung ausgebildet ist, deren Querschnittsfläche kleiner als die Querschnittsfläche der Ableitröhre (9) ist.

Beschreibung

Technisches Gebiet

[0001] Die Erfindung betrifft die Flüssigkeitsabscheidung aus einem heterogenen Gemisch, bestehend zum Beispiel aus Luft und Wasser oder einem anderen Gas und anderer Flüssigkeit, das zum Beispiel bei Verbrennungsmotoren für die Abscheidung des unerwünschten Wassers in der Ansaugleitung während der Fahrt im Regen oder in anderen Industriezweigen angewendet werden kann, wo die genannte Abscheidung erforderlich ist.

Bisheriger Stand der Technik

[0002] In der technischen Praxis besteht oft der Bedarf, die Flüssigkeit vom strömenden Gas abzuscheiden. Typischer Beispiel ist die Ansaugleitung des Verbrennungsmotors, der als Antrieb für Automobil, Fahrrad oder eine Industrieanlage verwendet wird.

[0003] Der Verbrennungsmotor erfordert für seine Funktion die Luftzufuhr aus der äußeren Umgebung, da der Luftsauerstoff einer der Treibstoffe des Verbrennungsmotors ist. Wenn in der Umgebung zum Beispiel beim Regen Wassertropfen sind oder im Falle des Kraftfahrzeuges sich ein Wassernebel über der Fahrbahn infolge der auf der nassen Fahrbahn rollenden Räder bildet, werden diese Wasserpartikel zusammen mit der Außenluft in die Ansaugleitung des Verbrennungsmotors angesaugt. Deren Eindringung in die Motorzylinder ist unerwünscht und kann stark die Zuverlässigkeit und Funktion des Motors beinträchtigen.

[0004] Die erste unerwünschte Auswirkung des in die Ansaugleitung eindringenden Wassers ist das mögliche Ausspülen der Filtereinlage des Saugfilters. Die Filtereinlage hat während des vorhergehenden Motorbetriebes beträchtliche Menge von festen Mikropartikeln aus der Ansaugluft und zwar auch die Kieselpartikel aus dem Flugstaub aufgefangen. Wenn nachfolgend während der Fahrt zum Beispiel im Regen zur Filtereinlage die Luft mit Wassertropfen zugeführt wird, werden diese Tropfen zuerst in der Filtereinlage aufgefangen, jedoch nach deren Sättigung oder auch nur lokaler Sättigung fangen die Wassertropfen an, durch die Filtereinlage in die Motorzylinder einzudringen, wobei die genannten Kieselpartikel aus der Filtereinlage ausgespült werden: Diese Mikropartikel dringen in die Motorzylinder ein, können vom Ölfilm an den Zylinderwänden absorbiert werden und nachfolgend einen schnellen Verschleiß der Zylinderbohrung, eventuell auch der Kolben und Kolbenringe verursachen. Ebenfalls können sie über die Zylinderwände oder Ventillagerung in die Ölfüllung des Motors eindringen und die beweglichen Motorenteile durch allmähliche Abbrasion komplett devastieren.

[0005] Die zweite unerwünschte Auswirkung des in die Ansaugleitung eindringenden Wassers ist die mögliche Beschädigung der präzisen elektronischen Sensoren in der Ansaugleitung, und zwar insbesondere des Messaufnehmers des Ansaugluftgewichtes. Dieser Messaufnehmer ist bei Benetzung mit Wassertropfen auf oben genannte Weise anfällig für elektrische Störungen. In diesem Fall wird bei Beschädigung des genannten Messaufnehmers entweder der Motor abgeschaltet, oder das Steuersystem in einen Notbetrieb umgeschaltet, was mit unangenehmen Folgen für den Benutzer verbunden ist.

[0006] Weitere unerwünschte Auswirkung ist die geänderte Motorleistung wegen des erhöhten Wasser- oder Wasserdampfgehaltes im Zylinder während des Brennvorganges. Der Wasserdampf kann die Kreislaufthermodynamik im Motor so beeinflussen, dass zum Beispiel eine Leistungsminderung, detonationsartige Verbrennung mit schädlicher Auswirkung für den Motor, eventuell Kavitationsefiekte zum Beispiel am Boden des Kolbens auftreten können.

[0007] Bisher werden gegen das Eindringen von Wasser in die Ansaugleitung die Abscheider eingesetzt, die sich durch eine Ableitröhre auszeichnen, die an der Stelle des Wasserauftritts in der Ansaugleitung oder in der Kammer des Saugfilters mündet, wobei diese Röhre an ihrem Ende eine mechanische Klappe aufweist, die so vorgespannt ist, dass sie sich beim erhöhten hydraulischen Druck öffnet und teilweise das Wasser in die Außenumgebung auslässt. Der Nachteil liegt in der mechanischen Komplexität der vorgespannten mechanischen Klappe, was zur erhöhten Fertigungskosten und geringeren Funktionsverlässlichkeit führt.

Darstellung der Erfindung

[0008] Die Aufgabe wird durch den erfindungsgemäßen Düsenabscheider gelöst, deren Darstellung darin liegt, dass der Düsenabscheider aus einer Ansaugleitung besteht, die eine in der Wand ausgebildete Öffnung aufweist, zu der eine Abfangkammer dicht anliegt, deren Quermaß max. dem Durchmesser des Umkreises der Ansaugleitung und der Längsmaß max. dem zweifachen Durchmesser des Umkreises der Ansaugleitung entspricht. Zum Boden der Abfangkammer ist eine Ableitröhre dicht angeschlossen, an deren unterer Mündung eine Öffnung ausgebildet ist, die Form einer Düse und eine Fläche hat, die kleiner als die Querschnittsfläche der Ableitröhre ist.

[0009] In einer alternativen Ausführung zeichnet sich der Düsenabscheider dadurch aus, dass die Ableitröhre direkt mit der Wand der Ansaugleitung verbunden ist.

[0010] In einer weiteren alternativen Ausführung kann die Öffnung in der Wand der Ableitröhre ausgebildet werden.

[0011] Der Düsenabscheider kann konstruktiv verschieden ausgeführt werden, d.h. er kann einfach als eine Ganzheit zum Beispiel mit der Ansaugleitung ausgeführt werden, eventuell aus mehreren Teilen, beispielsweise aus Kunststoff, mittels Verprägungen, Überzüge, thermischer Einwirkung oder Kleben zusammengesetzt werden. Die Abfangkammer kann auch verschiedene Formen haben, zum Beispiel eine zylindrische, ovale oder allgemeine Form, jedoch immer so, dass die Verbindung mit der Ansaugleitung und der Ableitröhre ausreichend dicht ist, sie kann auch ringförmig sein und die gesamte Ansaugleitung oder nur ein Teil umlaufend umschließen. Der Querschnitt der Ableitröhre kann kreisförmige, rechteckige oder allgemeine Form haben.

[0012] Der erfindungsgemäße Düsenabscheider funktioniert wie folgt - beim Durchfluss des heterogenen Gemischs, bestehend zum Beispiel aus Luft und Wassertropfen, durch die Ansaugleitung des Verbrennungsmotors verbinden sich die Wasserpartikel in der Regel in einem Abschnitt der Ansaugleitung, wo erhöhter Widerstand ist, beispielsweise in Krümmungen, und adhärieren durch die Einwirkung der Gravitation oder Fliehkraft an den Wänden der Ansaugleitung und bilden einen stetigen Wasserstrom. Die Position dieses stetigen Wasserstromes kann zum Beispiel bei der Einsicht in die Ansaugleitung festgestellt werden, zum Beispiel durch die Nutzung einer Mikrokamera und entsprechender Beleuchtung. Die Position des festgestellten Wasserstromes ist dann bestimmend für die Anordnung der Abfangkammer oder eventuell für die direkte Ausmündung der Ableitröhre in die Ansaugleitung. Die Position und Größe der Abfangkammer wird so gewählt, damit sie mit ihrem Quermaß und Längsmaß die Stelle in der Ansaugleitung, an der sich der festgestellte Wasserstrom bewegt, abdeckt.

[0013] Während des Durchflusses des heterogenen Gemischs fließt der Wasserstrom in die Abfangkammer und nachfolgend durch die Einwirkung der Gravitation oder andere Krafteinwirkung, wie zum Beispiel bei nicht genannter Rotation in der Ansaugleitung um die Rohrachse, in die Ableitröhre ein. Der Unterdruck in der Ansaugleitung bewirkt das Einströmen geringerer Luftmenge aus der Außenumgebung über die Düse in die Ableitröhre. Damit die einströmende Luft durch ihre Aufblaswirkung den Wassereinlauf in die Ableitröhre nicht verhindert, wird die Querschnittsfläche der Ableitröhre und der Düse so gewählt, dass die Querschnittsfläche der Düse wesentlich kleiner als die Querschnittsfläche der Ableitröhre ist. Die Geschwindigkeit der über die Düse ansaugenden Luft wird aufgrund des genannten Flächenverhältnisses deutlich verringert und der Wassereinlauf in die Ableitröhre nicht verhindert. Das Wasser sammelt sich in dem unteren Abschnitt der Ableitröhre und die über die Düse angesaugte Luft durchströmt die steigende Wassersäule in Form von Blasen.

[0014] In dem Moment, wo die Wassersäule in der Ableitröhre eine Höhe erreicht, bei der der hydraulische Druck in der Düse den Unterdruck in der Ansaugleitung übersteigt, wird das Wasser aus der Ableitröhre gravitationsbedingt über die Düse in die Außenumgebung ausgestoßen. Fällt der hydraulische Druck unter den Unterdruck in der Ansaugleitung wieder ab, wird der Wasserauslauf gestoppt, der Wasserpegel in der Ableitröhre wieder ansteigen und der Prozess zyklisch wiederholt.

[0015] Der Vorteil des erfindungsgemäßen Düsenabscheiders liegt in der einfachen Konstruktion ohne beweglicher Teile, was zu geringeren Fertigungskosten und zur verringerten Störungsanfälligkeit führt.

Übersicht der Figuren der Zeichnungen

[0016] Die Fig. 1 zeigt den Düsenabscheider in einem Seitenschnitt und die Fig. 2 zeigt den Düsenabscheider im frontalen Querschnitt.

Ausführungsbeispiel der Erfindung

[0017] Die Fig. 1 und 2 stellen das erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel dar. Sie zeigen den erfindungsgemäßen Düsenabscheider, der an der Wand 2 der Ansaugleitung 1 des Verbrennungsmotors angeordnet ist. Der Düsenabscheider ist an der Ansaugleitung 1 ausgebildet, in deren Wand 2 eine Öffnung 3 vorhanden ist. Zu der Öffnung 3 liegt die Abfängkammer 4 dicht an, deren Quermaß 5 maximal dem Durchmesser des Umkreises 6 der Ansaugleitung 1 und der Längsmaß 7 maximal dem zweifachen Durchmesser des Umkreises 6 der Ansaugleitung 1 entspricht. Zum Boden 8 der Abfangkammer 4 ist die Ableitröhre 9 dicht angeschlossen, an derer Ausmündung 10 eine Düse 11 als eine Öffnung ausgebildet ist, deren Querschnittsfläche kleiner als die Querschnittsfläche der Ableitröhre 9 ist.

[0018] Die Erfindung ist nicht nur auf das beschriebene Ausführungsbeispiel des Düsenabscheiders der Ansaugleitung (1) des Verbrennungsmotors beschränkt.

Verwendet Bezeichnungen

[0019] 

1

Ansaugleitung

2

Wand der Ansaugleitung

3

Öffnung in der Wand der Ansaugleitung

4

Abfangkammer

5

Quermaß der Abfangkammer

6

Durchmesse des Umkreises der Ansaugleitung

7

Längsmaß der Abfangkammer

8

Boden der Abfangkammer

9

Ableitröhre

10

Ausmündung der Ableitröhre'

11

Düse

12

Wand der Ableitröhre

Ansprüche

1. Düsenabscheider, der an der Wand (2) der Ansaugleistung (1) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenabscheider so ausgebildet ist, dass in der Wand (2) der Ansaugleitung (1) eine Öffnung (3) ist, zu der dicht eine Abfangkammer (4) angeschlossen ist, deren Quermaß (5) maximal dem Durchmesser des Umkreises (6) der Ansaugleitung (1) und der Längsmaß (7) maximal dem zweifachen Durchmesser des Umkreises (6) der Ansaugleitung (1) entspricht, wobei zum Boden (8) der Abfangkammer (4) eine Ableitröhre (9) dicht angeschlossen ist, an derer Ausmündung (10) eine Düse (11) als eine Öffnung ausgebildet ist, deren Querschnittsfläche kleiner als die Querschnittsfläche der Ableitröhre (9) ist.

2. Düsenabscheider nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (11) in der Wand der Ableitröhre (12) ausgebildet ist.

3. Düsenabscheider nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Ableitröhre (9) direkt mit der Wand (2) der Ansaugleitung (1) verbunden ist.