[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Impaktoranordnung zum Abscheiden von flüssigen
und festen Aerosolpartikeln aus einem Aerosol, vorzugsweise einer Kurbelgehäuseentlüftung
einer Brennkraftmaschine. Die Erfindung betrifft außerdem eine Abscheideeinrichtung
zum Abscheiden flüssiger und/oder fester Verunreinigungen aus einer Gasströmung sowie
eine Zylinderkopfhaube für eine Brennkraftmaschine, wobei die Abscheideeinrichtung
bzw. die Zylinderkopfhaube mit einer derartigen Impaktoranordnung ausgestattet ist.
[0002] Eine derartige Impaktoranordnung umfasst einen Impaktor zum Abscheiden der Aerosolpartikel
aus dem Aerosol sowie eine Konsole, die den Impaktor aufweist. Eine derartige Konsole
kann beispielsweise in einer Zylinderkopfhaube durch einen Wandabschnitt gebildet
sein, der einen Zuströmraum für Blow-by-Gas von einem Abströmraum für Blow-by-Gas
trennt, wobei das Blow-by-Gas vom Zuströmraum durch den Impaktor zum Abströmraum gelangt.
Hierdurch kann der Gehalt an Aerosolpartikeln im Aerosol auf der Abströmseite signifikant
reduziert werden.
[0003] Der Aufwand zur Realisierung eines derartigen Impaktors an einer solchen Konsole
kann vergleichsweise aufwendig sein. Je nach Integrationsgrad des Impaktors in die
Konsole kann sich außerdem eine Wartung, insbesondere eine Reparatur, des Impaktors
aufwendig gestalten.
[0004] Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Impaktoranordnung
der vorstehend beschriebenen Art bzw. für eine damit ausgestattete Abscheideeinrichtung
bzw. Zylinderkopfhaube eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere
durch eine vereinfachte Montage und/oder Demontage auszeichnet.
[0005] Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs
gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
[0006] Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, zwischen dem Impaktor und der
Konsole einen Bajonettverschluss auszubilden. Hierdurch lässt sich der Impaktor besonders
einfach an der Konsole montieren und auch wieder davon demontieren, was eine Wartung
und insbesondere einen Austausch des Impaktors vereinfacht. Zweckmäßig ist der Impaktor
bzw. der Bajonettverschluss dabei außerdem dichtend ausgestaltet, was vorzugsweise
mit einer am Impaktor vorgesehen Dichtung realisiert werden kann, die im Montierten
Zustand mit der Konsole dichtend zusammenwirkt.
[0007] Ein derartiger Bajonettverschluss zeichnet sich dadurch aus, dass die Verbindungspartner,
hier der Impaktor einerseits und die Konsole andererseits, zwei verschiedene Verstellbewegungen
durchführen müssen, um von einem unbefestigten Zustand in einen befestigten Zustand
überführt zu werden. In der Regel handelt es sich dabei um die Kombination einer Axialverstellung
und einer daran anschließenden Drehverstellung, die optional mit einer weiteren Axialverstellung
einhergehen kann. Im Unterschied zu einer Verschraubung erfolgt die Drehverstellung
bei einem Bajonettverschluss in der Regel über weniger als 360°, beispielsweise über
maximal 180°. Somit lässt sich ein derartiger Bajonettverschluss einfach und schnell
handhaben.
[0008] Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform weist der Impaktor einen Grundkörper
und eine Prallwand auf. Der Grundkörper kann hohlzylindrisch sein und einen Halteabschnitt
sowie einen Düsenabschnitt aufweisen. Die Konsole kann eine Konsolenöffnung aufweisen,
durch die ein Strömungspfad für eine Gasströmung hindurchgeführt ist. Bei der Gasströmung
handelt es sich dabei um das Aerosol, dessen Beladung mit Aerosolpartikeln durch den
Impaktor reduziert werden soll. Der Halteabschnitt des Grundkörpers ist in diese Konsolenöffnung
eingesetzt und an der Konsole befestigt. Der Düsenabschnitt ist dagegen außerhalb
der Konsolenöffnung angeordnet und mit mehreren radialen Austrittsöffnungen für die
Gasströmung ausgestattet. Die Prallwand kann zweckmäßig hohlzylindrisch ausgestaltet
sein und koaxial zum Grundkörper außen am Düsenabschnitt angeordnet sein. In der Folge
kann eine aus den Austrittsöffnungen austretende Gasströmung auf die Prallwand treffen.
Dies führt zu einer Strömungsumlenkung, die eine Trägheitsabscheidung bewirkt.
[0009] Der Halteabschnitt des Grundkörpers kann eine axiale Eintrittsöffnung für die Gasströmung
und an seiner Außenseite eine umlaufende, mit der Konsole zusammenwirkende Dichtung
aufweisen. Zweckmäßig ist der Bajonettverschluss auf der Seite des Impaktors am Grundkörper,
insbesondere am Halteabschnitt, ausgebildet. Hierdurch besitzt die Impaktoranordnung
einen besonders einfach realisierbaren Aufbau.
[0010] Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann der Bajonettverschluss am Halteabschnitt
zumindest eine in der Außenseite des Halteabschnitts vertiefte Kulissenführung aufweisen.
Außerdem kann der Bajonettverschluss an einer die Konsolenöffnung umschließenden Einfassung
ein von einer Innenseite der Einfassung vorstehendes Führungselement aufweisen, das
radial in die Kulissenführung eingreift und darin entlang der Kulissenführung geführt
verstellbar ist. Zweckmäßig sind rotationssymmetrisch zumindest zwei derartige Kulissenführungen
und Führungselemente in der Umfangsrichtung symmetrisch verteilt am Halteabschnitt
bzw. an der Einfassung vorgesehen.
[0011] Vorteilhaft kann die Kulissenführung an einer die Eintrittsöffnung enthaltenden axialen
Stirnseite des Halteabschnitts ein axial offenes Einführungsende zum axialen Einführen
des Führungselements in die Kulissenführung aufweisen. Demnach verlangt der Bajonettverschluss
beim Montieren des Impaktors zunächst eine axiale Verstellbewegung relativ zur Konsole,
um das jeweilige Führungselement durch die Eintrittsöffnung in die zugehörige Kulissenführung
einführen zu können.
[0012] Bei einer anderen Ausführungsform kann die Kulissenführung distal zu einer die Eintrittsöffnung
enthaltenden axialen Stirnseite des Halteabschnitts ein Anschlagende aufweisen, das
für das Führungselement einen Anschlag in Umfangsrichtung bildet. Hierdurch ist klar,
dass zwischen dem Impaktor und der Kulisse eine Drehbewegung stattfinden muss, um
das jeweilige Führungselement entlang der zugehörigen Kulissenführung bis zum Anschlagende
verstellen zu können. Somit verlangt der vorliegende Bajonettverschluss eine Drehbewegung
zwischen Impaktor und Konsole, um beim Montieren des Impaktors bis zum Drehlagenanschlag
zu kommen. Zweckmäßig sind die beiden vorstehenden Ausführungsformen miteinander kombiniert,
so dass die axiale Verstellbewegung zu Beginn der Montage vorliegt, während die drehende
Verstellbewegung zum Ende des Montagevorgangs führt.
[0013] Bei einer anderen Ausführungsform kann die Kulissenführung eine sich in der Umfangsrichtung
erstreckende Führungsbahn definieren, die von einem zu einer die Eintrittsöffnung
enthaltenden axialen Stirnseite des Halteabschnitts proximalen Einführungsende zu
einem zur Stirnseite des Halteabschnitts distalen Anschlagende führt. Mit anderen
Worten, die Führungsbahn erstreckt sich vom Einführungsende bis zum Anschlagende einerseits
in Umfangsrichtung und andererseits axial, also schraubenförmig. Dies kann grundsätzlich
mit einer konstanten
[0014] Steigung erfolgen. Bevorzugt ist jedoch eine Ausführungsform, bei der die schraubenförmige
Führungsbahn eine variierende Steigung aufweist. Hierdurch kann der Montagevorgang
signifikant verbessert werden. Beispielsweise kann ein mit der Drehbewegung einhergehender
axialer Vorschub variiert werden, was bei konstantem Drehmoment die damit verbundenen
axialen Vorschubkräfte entsprechend beeinflusst.
[0015] Vorteilhaft ist eine Weiterbildung, bei welcher die Steigung der Führungsbahn in
Richtung zum Anschlagende hin zumindest in einem das Anschlagende aufweisenden Endbereich
abnimmt. Dies führt dazu, dass zumindest in diesem Endbereich der Axialvorschub abnimmt,
während bei konstantem Drehmoment die axialen Vorschubkräfte zunehmen.
[0016] Bei einer anderen Ausführungsform kann zwischen dem Halteabschnitt und der Konsole
eine Verrastung ausgebildet sein, die eine vorbestimmte Drehlage zwischen Impaktor
und Konsole gegen Verdrehen sichert. Auf diese Weise kann die Gefahr, dass sich der
Bajonettverschluss, beispielsweise aufgrund von Vibrationen und Schwingungen, selbsttätig
löst, erheblich reduziert werden.
[0017] Bei einer Weiterbildung kann die Verrastung so auf den Bajonettverschluss abgestimmt
sein, dass sie beim Eindrehen des Halteabschnitts in die Konsolenöffnung bei Erreichen
der vorbestimmten Drehlage des Impaktors verrastet und den Impaktor in dieser Drehlage
gegen Verdrehen sichert. Dabei kann vorgesehen sein, dass zum Erreichen des verrasteten
Zustands eine axiale Gegenkraft der Verrastung überwunden werden muss, um das die
Drehlage sichernde Verrasten zu bewirken. In diesem Zusammenhang kann die vorstehend
genannte variierende Steigung der Führungsbahn von Vorteil sein.
[0018] Bei einer anderen Ausführungsform kann die Verrastung am Halteabschnitt zumindest
einen radial abstehenden, axial federelastischen Rastarm aufweisen, der eine davon
axial vorstehende Raste aufweist. Ferner kann die Verrastung an der Konsole eine zur
Raste komplementäre Kerbe aufweisen, in welche die Raste in der vorbestimmten Drehlage
des Impaktors axial eingreift. Hierdurch wird eine einfach realisierbare, effiziente
Verrastung geschaffen.
[0019] Bei einer zweckmäßigen Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass das Führungselement
in der vorbestimmten Drehlage des Impaktors vom Anschlagende in der Umfangsrichtung
beabstandet ist. Somit definiert nicht das Anschlagende die vorbestimmte Drehlage,
sondern die Verrastung, was die Herstellung vereinfacht. Das Anschlagende verhindert
lediglich ein Überdrehen des Impaktors relativ zur Konsole.
[0020] Bei einer anderen Ausführungsform kann der Grundkörper im Düsenabschnitt eine konzentrisch
angeordnete Führungshülse aufweisen, in der ein Ventilglied eines Ventils axial verstellbar
gelagert ist. Dieses Ventilglied kann einen Ventilteller aufweisen, der mit einem
am Düsenabschnitt ausgebildeten axialen Ventilsitz des Ventils zusammenwirkt. Dieser
Ventilsitz läuft entlang einer der Eintrittsöffnung axial gegenüberliegenden axialen
Öffnung des Düsenabschnitts um. Der Ventilteller kann nun, wenn er vom Ventilsitz
axial abhebt, eine ringförmige zusätzliche radiale Austrittsöffnung freigeben, die
axial einerseits vom Ventilsitz und axial andererseits vom Ventilteller begrenzt ist.
Das Ventil öffnet ab einem vorbestimmten Differenzdruck zwischen einem Zuströmbereich
und einem Abströmbereich. Unterhalb dieses Differenzdrucks ist die gesamte Gasströmung
gezwungen, durch die im Mantel des Düsenabschnitts ausgebildeten radialen Austrittsöffnungen
auszutreten. Auf diese Weise werden dort hohe Strömungsgeschwindigkeiten realisiert.
Wird jedoch der vorbestimmte Differenzdruck überschritten, öffnet zur Entlastung das
Ventil und gibt die weitere, ringförmige Austrittsöffnung frei, deren Öffnungsquerschnitt
in der Axialrichtung außerdem vom Hub des Ventilglieds abhängt. Zweckmäßig kann sich
die Prallwand axial bis in den Bereich dieser wenigstens einen zusätzlichen radialen
Austrittsöffnung erstrecken, so dass die aus dieser zusätzlichen Austrittsöffnung
austretende Gasströmung ebenfalls auf die Prallwand trifft. Somit kann auch für den
Fall, dass das Ventil öffnet, die durch die zusätzliche Austrittsöffnung austretende
Gasströmung von Aerosolpartikeln zumindest teilweise befreit werden.
[0021] Zweckmäßig kann radial zwischen der ringförmigen zusätzlichen Austrittsöffnung und
der Prallwand eine ringförmige Lücke ausgebildet sein, die an einer der Konsole zugewandten
Axialseite axial verschlossen ist und die an einer von der Konsole abgewandten Axialseite
axial offen ist. In der Folge wird die aus der ringförmigen Axialöffnung radial austretende
Gasströmung an der Prallwand axial umgelenkt, so dass sie durch die Lücke axial aus
dem Impaktor ausströmt.
[0022] Bei einem extremen Öffnungshub des Ventilglieds kann der Ventilteller sich auch axial
über ein von der Konsole abgewandtes stirnseitiges Ende der Prallwand hinaus verstellen,
so dass in diesem Bereich die Gasströmung ohne Kollision mit der Prallwand radial
aus dem Impaktor ausströmen kann. Hierzu ist jedoch ein extrem hoher Differenzdruck
erforderlich, bei dem zur Entlastung des Kurbelgehäuses der Druckabbau wichtiger ist
als die Abscheidung der Aerosolpartikel.
[0023] Bei einer vorteilhaften Weiterbildung können im Bereich der Lücke mehrere in Umfangsrichtung
verteilte axiale Führungsstege angeordnet sein, an denen der Ventilteller für seine
Axialverstellung geführt ist. Diese Führungsstege können sich über das von der Konsole
abgewandte stirnseitige Ende der Prallwand hinaus erstrecken.
[0024] Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann axial zwischen der Prallwand
und einem vom Haltebereich radial abstehenden, die Konsolenöffnung radial überlappenden,
umlaufenden Kragen ein axialer Ringspalt ausgebildet sein. Radial zwischen der Prallwand
und einer die Austrittsöffnungen enthaltenden Außenseite des Düsenabschnitts kann
ein Ringraum ausgebildet sein, der an einer der Konsole zugewandten Axialseite zum
Ringspalt axial offen ist und der an einer von der Konsole abgewandten Axialseite
axial geschlossen ist. In der Folge kann die aus den Austrittsöffnungen radial austretende
Gasströmung an der Prallwand axial zum Ringspalt umgelenkt werden und am Kragen radial
nach außen umgelenkt werden. Schließlich kann die Gasströmung durch den Ringspalt
radial aus dem Impaktor ausströmen.
[0025] Insbesondere lassen sich somit unterschiedliche Ausströmungspfade für die Gasströmung
realisieren, abhängig davon, ob der Differenzdruck zwischen Zuströmbereich und Abströmbereich
unterhalb oder oberhalb des vorbestimmten Grenzdrucks liegt. Unterhalb des vorbestimmten
Grenzdrucks strömt die Gasströmung ausschließlich durch den Ringspalt radial aus dem
Impaktor aus. Oberhalb des vorbestimmten Grenzdrucks strömt die Gasströmung zusätzlich
durch die vorstehend genannte, ringförmige Lücke aus dem Impaktor axial aus.
[0026] Die Prallwand ist vorzugsweise aus einem Vliesmaterial gebildet, so dass es die Aerosolpartikel
auffangen und abführen kann.
[0027] Die entlang des zylindrischen Mantels des Düsenabschnitts vorgesehenen radialen Austrittsöffnungen
können als Düsenöffnungen ausgestaltet sein. Eine derartige Düsenöffnung charakterisiert
sich dadurch, dass ihre Länge mindestens doppelt so groß ist wie ihr Durchmesser,
wobei die Länge parallel zur Durchströmungsrichtung der Düsenöffnung gemessen ist,
während der Durchmesser quer zur Durchströmungsrichtung gemessen ist. Hierzu können
an der Außenseite des Mantels Rohrstücke nach außen abstehen, die jeweils eine solche
Austrittsöffnung enthalten.
[0028] Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann am Halteabschnitt ein radial
abstehender, in Umfangsrichtung umlaufender, einen Randbereich der Konsolenöffnung
radial überlappender Kragen ausgebildet sein, der mehrere in Umfangsrichtung verteilte,
axial vom Kragen abstehende Kontaktzonen aufweist. Zweckmäßig ist nun vorgesehen,
dass sich der Kragen nur über diese Kontaktzonen im Randbereich an der Konsole axial
direkt abstützt. Hierdurch wird eine vorbestimmte axiale Relativlage zwischen Impaktor
und Konsole definiert. In der Folge kann der Bajonettverschluss mit einer vergleichsweise
großen Toleranz hergestellt sein, da die optimale Ausrichtung zwischen Impaktor und
Konsole durch diese Kontaktzonen bewirkt wird. Die ggf. vorbestimmte Drehlage zwischen
Impaktor und Konsole wird wie vorstehend erläutert durch die optionale Verrastung
sichergestellt.
[0029] Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform können der Bajonettverschluss und die Kontaktzonen
so aufeinander abgestimmt sein, dass die Kontaktzonen axial vorgespannt an der Konsole
anliegen. Auch hierfür kann es zweckmäßig sein, die Steigung der Führungsbahn zu variieren.
[0030] Eine erfindungsgemäße Zylinderkopfhaube, die für eine Brennkraftmaschine vorgesehen
ist, weist einen Wandabschnitt auf, der einen Zuströmbereich für Blow-by-Gas von einem
Abströmbereich für Blow-by-Gas trennt. Ferner ist die Zylinderkopfhaube mit wenigstens
einer Impaktoranordnung der vorstehend beschriebenen Art ausgestattet. Die Konsole
der jeweiligen Impaktoranordnung bildet dabei einen Bestandteil des Wandabschnitts
der Zylinderkopfhaube. Somit sind Zuströmbereich und Abströmbereich der Zylinderkopfhaube
durch die Konsolenöffnung hindurch fluidisch miteinander verbunden, wobei die Partikelbeladung
des Aerosols bei der Durchströmung des Impaktors reduziert wird.
[0031] Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen,
aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
[0032] Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden
Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen
Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden
Erfindung zu verlassen.
[0033] Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt
und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen
auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
[0034] Es zeigen, jeweils schematisch,
- Fig. 1
- eine isometrische Ansicht einer Impaktoranordnung mit transparent dargestellter Konsole,
- Fig. 2
- eine Seitenansicht der Impaktoranordnung entsprechend einer Blickrichtung II in Fig.
1,
- Fig. 3
- einen Längsschnitt der Impaktoranordnung,
- Fig. 4
- einen Längsschnitt wie in Fig. 3, jedoch in einer anderen Schnittebene,
- Fig. 5
- einen Querschnitt der Impaktoranordnung entsprechend Schnittlinien V in Fig. 4,
- Fig. 6
- eine Ansicht von oben auf die Impaktoranordnung,
- Fig. 7
- eine Ansicht von unten auf die Impaktoranordnung.
[0035] Entsprechend den Fig. 1 bis 7 umfasst eine Impaktoranordnung 1, die zum Abscheiden
von flüssigen und festen Aerosolpartikeln aus einem Aerosol dient, eine Konsole 2
und einen Impaktor 3. Die Konsole 2 kann einen Bestandteil einer hier nicht gezeigten
Zylinderkopfhaube sein, beispielsweise ein Wandabschnitt, der in der Zylinderkopfhaube
einen Zuströmbereich für Blow-by-Gas von einem Abströmbereich für Blow-by-Gas trennt.
Das Blow-by-Gas ist ein Aerosol. Die Aerosolpartikel sind im Blow-by-Gas mitgeführte
Öltröpfchen sowie im Öl enthaltene Rußpartikel. Die Konsole 2 enthält eine Konsolenöffnung
4, durch die ein Strömungspfad für eine Gasströmung hindurchgeführt ist. Bei der Gasströmung
handelt es sich um das Aerosol, dessen Beladung mit Aerosolpartikeln bei der Durchströmung
des Impaktors 3 reduziert wird.
[0036] Dementsprechend ist der Impaktor 3 zum Abscheiden der Aerosolpartikel aus dem Aerosol
vorgesehen. Hierzu weist der Impaktor 3 einen Grundkörper 5 und eine Prallwand 6 auf.
Der Grundkörper 5 ist hohlzylindrisch und weist einen Halteabschnitt 7 sowie einen
Düsenabschnitt 8 auf. Der Halteabschnitt 7 ist in die Konsolenöffnung 4 eingesetzt
und ist an der Konsole 2 befestigt. Der Düsenabschnitt 8 ist außerhalb der Konsolenöffnung
4 angeordnet und weist in einem zylindrischen Mantel 9 mehrere radiale Austrittsöffnungen
10 für die Gasströmung auf. Die Prallwand 6 ist hohlzylindrisch und koaxial zum Grundkörper
5 außen am Düsenabschnitt 8 angeordnet. Die Anordnung erfolgt dabei so, dass die aus
den Austrittsöffnungen 10 austretende Gasströmung radial auf die Prallwand 6 trifft.
Darin mitgeführte Aerosolpartikel prallen auf die Prallwand 6 und werden daran festgehalten,
während die Gasströmung weiter strömt.
[0037] Der Halteabschnitt 7 weist für die Gasströmung eine axiale Eintrittsöffnung 11 auf.
Ferner weist der Halteabschnitt 7 an seiner Außenseite eine umlaufende, mit der Konsole
2 zusammenwirkende Dichtung 12 auf. Im gezeigten Beispiel handelt es sich bei der
Dichtung 12 um ein separates Bauteil, zum Beispiel um einen O-Ring. Diese separate
Dichtung 12 ist in eine an der Außenseite des Halteabschnitts 7 eingearbeitete Dichtungsnut
13 eingesetzt. Alternativ dazu kann die Dichtung 12 auch an die Außenseite des Halteabschnitts
7 angespritzt sein.
[0038] Bei der hier vorgestellten Impaktoranordnung 1 ist nun zwischen dem Impaktor 3 und
der Konsole 2 ein Bajonettverschluss 14 ausgebildet, um den Impaktor 3 an der Konsole
2 zu befestigen. Der Bajonettverschluss 14 weist am Halteabschnitt 7 zumindest eine
in der Außenseite des Halteabschnitts 7 vertiefte Kulissenführung 15 auf. Beim hier
gezeigten Beispiel sind gemäß Fig. 5 genau zwei derartige Kulissenführungen 15 vorgesehen,
die um 180° zueinander versetzt angeordnet sind. Ferner weist der Bajonettverschluss
14 an einer Einfassung 16, die in der in den Fig. 1 und 5 bis 7 durch einen Doppelpfeil
angedeuteten Umfangsrichtung 17 die Konsolenöffnung 4 umschließt, zumindest ein Führungselement
18 auf, das von einer Innenseite der Einfassung 16 nach innen vorsteht. Im gezeigten
Beispiel ist für jede Kulissenführung 15 genau ein solches Führungselement 18 vorgesehen.
Dementsprechend sind an der Einfassung 16 gemäß Fig. 5 genau zwei um 180° zueinander
versetzt angeordnete Führungselemente 18 vorgesehen. Das jeweilige Führungselement
18 greift radial in die zugehörige Kulissenführung 15 ein und ist darin entlang der
Kulissenführung 15 geführt verstellbar. Die jeweilige Kulissenführung 15 erstreckt
sich schraubenförmig, also in Umfangsrichtung 17, sowie in Axialrichtung 19. Die Axialrichtung
19 erstreckt sich parallel zu einer Längsmittelachse 20 des Impaktors 3.
[0039] Die Kulissenführung 15 weist insbesondere gemäß Fig. 2 an einer die Eintrittsöffnung
11 enthaltenden axialen Stirnseite 21 des Halteabschnitts 7 ein axial offenes Einführungsende
22 auf, durch das das zugehörige Führungselement 18 axial in die Kulissenführung 15
einführbar ist. Ferner weist die Kulissenführung 15 distal zu besagter Stirnseite
21 des Halteabschnitts 7 ein Anschlagende 23 auf, das für das jeweilige Führungselement
18 einen Anschlag in der Umfangsrichtung 17 bildet. Die Kulissenführung 15 besitzt
ferner eine Führungsbahn 24, die sich schraubenförmig vom Einführungsende 22 zum Anschlagende
23 erstreckt. In Fig. 2 ist von der einen Führungskulisse 15 das Einführungsende 22
gezeigt, während von der anderen Führungskulisse 15 das Anschlagende 23 gezeigt ist.
[0040] Die jeweilige Führungsbahn 24 erstreckt sich in der Umfangsrichtung 17 sowie axial
und erstreckt sich dementsprechend schraubenförmig. Dementsprechend besitzt die Führungsbahn
24 eine Steigung, wobei diese Steigung entlang der Führungsbahn 24 variiert. Im Beispiel
nimmt die Steigung der Führungsbahn 24 in Richtung zum Anschlagende 23 zumindest in
einem das Anschlagende 23 aufweisenden Endbereich 25 ab. Dieser Endbereich 25 ist
in Fig. 2 durch eine geschweifte Klammer angedeutet.
[0041] Beim hier gezeigten Beispiel ist außerdem zwischen dem Impaktor 2 und der Konsole
2 eine Verrastung 26 ausgebildet. Diese Verrastung 26 sichert eine vorbestimmte Drehlage
zwischen Impaktor 3 und Konsole 2 gegen Verdrehen. Zweckmäßig ist diese Verrastung
26 dabei so auf den Bajonettverschluss 14 abgestimmt, dass die Verrastung 26 beim
Eindrehen des Halteabschnitts 7 in die Konsolenöffnung 4 bei Erreichen der vorbestimmten
Drehlage des Impaktors 3 verrastet und dadurch den Impaktor 3 in dieser Drehlage gegen
Verdrehen sichert. Ebenso kann die vorbestimmte Drehlage durch die Verrastung 26 definiert
sein. Die Verrastung 26 kann dabei am Halteabschnitt 7 zumindest einen radial abstehenden,
axial federelastischen Rastarm 27 aufweisen. Im hier gezeigten Beispiel weist die
Verrastung 26 genau zwei derartige Rastarme 27 auf, die um 180° zueinander versetzt
angeordnet sind. Der jeweilige Rastarm 27 besitzt eine davon axial vorstehende Raste
28. Die Verrastung 26 weist auf der Seite der Konsole 2 für jede Raste 28 eine dazu
komplementäre Kerbe 29 auf, in welche die zugehörige Raste 28 axial eingreift, wenn
der Impaktor 3 die vorbestimmte Drehlage zur Konsole 2 erreicht. Zweckmäßig können
die Verrastung 26 und der Bajonettverschluss 14 so aufeinander abgestimmt sein, dass
das jeweilige Führungselement 18 in der mit Hilfe der Verrastung 26 gesicherten vorbestimmten
Drehlage des Impaktors 3 in der Umfangsrichtung 17 vom Anschlagende 23 beabstandet
ist. Somit verhindert das Anschlagende 23 ein Überdrehen des Impaktors 3 relativ zur
Konsole 2, während ausschließlich die Verrastung 26 die vorbestimmte Drehlage definiert.
[0042] Wie sich insbesondere Fig. 3 entnehmen lässt, sind die im Mantel 9 ausgebildeten
Austrittsöffnungen 10 als Düsenöffnungen konfiguriert, die im Folgenden ebenfalls
mit 10 bezeichnet werden. Diese Düsenöffnungen 10 charakterisieren sich dadurch, dass
sie in ihrer Durchströmungsrichtung eine Länge aufweisen, die mindestens doppelt so
groß ist wie ihr quer zur Durchströmungsrichtung gemessener Durchmesser. Außerdem
können die Düsenöffnungen 10 in der Durchströmungsrichtung konvergieren. Die Durchströmungsrichtung
bei den hier vorgesehenen Düsenöffnungen 10 ist radial orientiert. Unabhängig davon
sind die Düsenöffnungen 10 hier dadurch realisiert, dass außen am Mantel 9 Rohrstücke
30 radial abstehen, um die entsprechende große Düsenlänge zu realisieren. Zweckmäßig
sind die Rohrstücke 30 radial von der Prallwand 6 beabstandet. Durch die Düsenöffnungen
10 wird die Gasströmung konzentriert und mit hoher Geschwindigkeit gegen die Prallwand
6 geführt.
[0043] Wie sich ferner Fig. 3 entnehmen lässt, kann der Grundkörper 5 im Düsenabschnitt
8 eine konzentrisch zur Längsmittelachse 20 angeordnete Führungshülse 31 aufweisen,
in der ein Ventilglied 32 eines Ventils 33 axial verstellbar gelagert ist Das Ventilglied
32 weist einen Ventilschaft 34 auf, der über eine Vorspannfeder 35 an der Führungshülse
31 axial abgestützt ist, nämlich über eine Klemmscheibe 36. Das Ventilglied 32 weist
am Ventilschaft 34 einen Ventilteller 37 auf, der mit einem axialen Ventilsitz 38
des Ventils 33 zum Steuern einer der Eintrittsöffnung 11 axial gegenüberliegenden
axialen Öffnung 39 des Düsenabschnitts 8 zusammenwirkt. Der Ventilsitz 38 läuft in
der Umfangsrichtung 17 um diese Öffnung 39 um. Der Ventilteller 37 ist mit Hilfe der
Vorspannfeder 35 in die in den Figuren gezeigte Schließstellung vorgespannt, in der
die Öffnung 39 verschlossen ist. Ab einem vorbestimmten Differenzdruck kann der Ventilteller
37 jedoch vom Ventilsitz 38 axial abheben. Dabei gibt er eine ringförmige zusätzliche
radiale Austrittsöffnung 40 frei, die im Folgenden auch als Ringöffnung 40 bezeichnet
wird, um sie von den Düsenöffnungen 10 bzw. von den anderen Austrittsöffnungen 10
zu unterscheiden, die im Mantel 9 ausgebildet sind. Diese Ringöffnung 40 wird erst
durch das Abheben des Ventiltellers 37 vom Ventilsitz 38 gebildet und ist dann axial
vom Ventilsitz 37 und vom Ventilteller 38 begrenzt. Zweckmäßig erstreckt sich die
Prallwand 6 axial bis in den Bereich dieser Ringöffnung 40 hinein, so dass die ggf.
aus dieser Ringöffnung 40 austretende Gasströmung ebenfalls auf die Prallwand 6 trifft.
[0044] Radial zwischen der Ringöffnung 40 und der Prallwand 6 ist eine ringförmige Lücke
41 ausgebildet, die in Fig. 4 und in Fig. 6 besser erkennbar ist als in Fig. 3. Diese
Lücke 41 ist an einer der Konsole 2 zugewandten Axialseite axial verschlossen, nämlich
durch einen ringförmigen, radial vom Mantel 9 nach außen abstehenden Umlauf 42 des
Düsenabschnitts 8. An einer von der Konsole 2 abgewandten Axialseite ist die Lücke
41 dagegen axial offen. In der Folge kann bei geöffneter Ringöffnung 40 die daraus
radial austretende Gasströmung an der Prallwand 6 radial umgelenkt werden und durch
die Lücke 41 axial aus dem Impaktor 3 ausströmen.
[0045] Im Bereich dieser Lücke 41 sind zweckmäßig mehrere, in der Umfangsrichtung 17 verteilt
angeordnete axiale Führungsstege 43 vorgesehen, an denen der Ventilteller 37 für seine
Axialverstellung geführt ist. Die Führungsstege 43 gehen dabei vom Umlauf 42 aus und
sind an einem vom Umlauf 42 entfernten Ende durch einen Ring 44 miteinander verbunden.
[0046] Wie sich Fig. 3 ferner entnehmen lässt, kann axial zwischen der Prallwand 6 und einem
vom Haltebereich 7 radial abstehenden, die Konsolenöffnung 4 radial überlappenden,
umlaufenden Kragen 45 ein axialer Ringspalt 46 ausgebildet sein. Ferner kann radial
zwischen der Prallwand 6 und dem Mantel 9 des Düsenabschnitts 8 ein Ringraum 47 ausgebildet
sein, der an einer der Konsole 2 zugewandten Axialseite zum Ringspalt 46 axial offen
ist und der an einer von der Konsole 2 abgewandten Axialseite axial geschlossen ist,
beispielsweise wieder durch den Umlauf 42, der vom Mantel 9 radial absteht. Zwischen
den beiden Axialseiten des Ringraums 47 können mehrere in der Umfangsrichtung 17 verteilt
angeordnete Stützelemente 48 vorgesehen sein, die etwa in der axialen Hälfte des Ringraums
47 die Prallwand 6 radial abstützen und dadurch stabilisieren. Wie sich Fig. 4 entnehmen
lässt, existieren in der Umfangsrichtung 17 zwischen benachbarten Stützelementen 48
hinreichend große Lücken, die eine Gasströmung erlauben. Durch den hier beschriebenen
Aufbau kann die radial aus den Düsenöffnungen 10 austretende, in den Ringraum 47 eintretende
Gasströmung an der Prallwand 6 axial zum Ringspalt 46 umgelenkt werden. Diese axial
orientierte Gasströmung wird dann am Kragen 45 radial nach außen umgelenkt, so dass
sie letztlich durch den Ringspalt 46 radial aus dem Impaktor 3 ausströmen kann. Beim
hier gezeigten Beispiel weist der Halteabschnitt 7 am Kragen 45 außerdem mehrere,
in der Umfangsrichtung 17 verteilt angeordnete Kontaktzonen 49 auf, die vom Kragen
45 an einer der Konsole 2 zugewandten Seite abstehen. Diese Kontaktzonen 49 stützen
sich an einem Randbereich 50 der Konsolenöffnung 4 axial ab. Bevorzugt ist dabei eine
Ausführungsform, bei der sich der Kragen 45 ausschließlich über diese Kontaktzonen
49 an dem Randbereich 50 bzw. an der Konsole 2 axial abstützt. Zweckmäßig kann der
Bajonettverschluss 14 so auf diese Kontaktzonen 49 abgestimmt sein, dass im ordnungsgemäß
montierten Zustand des Impaktors 3 die Kontaktzonen 49 axial vorgespannt am Randbereich
50 der Konsole 2 abgestützt sind.
[0047] Die Führungshülse 31 ist gemäß Fig. 4 mit mehreren, sternförmig angeordneten Haltestegen
51 mit dem Mantel 9 fest verbunden.
1. Impaktoranordnung zum Abscheiden von flüssigen und festen Aerosolpartikeln aus einem
Aerosol, vorzugsweise einer Kurbelgehäuseentlüftung einer Brennkraftmaschine,
- mit einer Konsole (2), die eine Konsolenöffnung (4) enthält, durch die ein Strömungspfad
für eine Gasströmung hindurchgeführt ist,
- mit einem Impaktor (3) zum Abscheiden der Aerosolpartikel aus dem Aerosol, der einen
Grundkörper (5) und eine Prallwand (6) aufweist,
- wobei der Grundkörper (5) hohlzylindrisch ist und einen in die Konsolenöffnung (4)
eingesetzten und an der Konsole (2) befestigten Halteabschnitt (7) sowie einen außerhalb
der Konsolenöffnung (4) angeordneten Düsenabschnitt (8) aufweist, der mehrere radiale
Austrittsöffnungen (10) für die Gasströmung aufweist,
- wobei die Prallwand (6) hohlzylindrisch ist und koaxial zum Grundkörper (5) außen
am Düsenabschnitt (8) angeordnet ist, so dass die aus den Austrittsöffnungen (10)
austretende Gasströmung auf die Prallwand (6) trifft,
- wobei der Halteabschnitt (7) eine axiale Eintrittsöffnung (11) für die Gasströmung
und an seiner Außenseite eine umlaufende, mit der Konsole (2) zusammenwirkende Dichtung
(12) aufweist,
- wobei zwischen dem Halteabschnitt (7) und der Konsole (2) ein Bajonettverschluss
(14) ausgebildet ist.
2. Impaktoranordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
- dass der Bajonettverschluss (14) am Halteabschnitt (7) zumindest eine in der Außenseite
des Halteabschnitts (7) vertiefte Kulissenführung (15) aufweist,
- dass der Bajonettverschluss (14) an einer die Konsolenöffnung (4) umschließenden Einfassung
(16) ein von einer Innenseite der Einfassung (16) vorstehendes Führungselement (18)
aufweist, das radial in die Kulissenführung (15) eingreift und darin entlang der Kulissenführung
(15) geführt verstellbar ist.
3. Impaktoranordnung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kulissenführung an einer die Eintrittsöffnung (11) enthaltenden axialen Stirnseite
(21) des Halteabschnitts (7) ein axial offenes Einführungsende (22) zum axialen Einführen
des Führungselements (18) in die Kulissenführung (15) aufweist.
4. Impaktoranordnung nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kulissenführung (15) distal zu einer die Eintrittsöffnung (11) enthaltenden axialen
Stirnseite (21) des Halteabschnitts (7) ein Anschlagende (23) aufweist, das für das
Führungselement (18) einen Anschlag in Umfangsrichtung (17) bildet.
5. Impaktoranordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kulissenführung (15) eine sich in Umfangsrichtung (17) erstreckende Führungsbahn
(24) definiert, die von einem zu einer die Eintrittsöffnung (11) enthaltenden axialen
Stirnseite (21) des Halteabschnitts (7) proximalen Einführungsende (22) zu einem zur
Stirnseite (21) des Halteabschnitts (7) distalen Anschlagende (23) führt und die eine
variierende Steigung aufweist, wobei insbesondere vorgesehen sein kann,
dass die Steigung der Führungsbahn (24) in Richtung zum Anschlagende (23), zumindest in
einem das Anschlagende (23) aufweisenden Endbereich (25), abnimmt.
6. Impaktoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen dem Halteabschnitt (7) und der Konsole (2) eine Verrastung (26) ausgebildet
ist, die eine vorbestimmte Drehlage zwischen Impaktor (3) und Konsole (2) gegen Verdrehen
sichert, wobei insbesondere vorgesehen sein kann, dass die Verrastung (26) so auf
den Bajonettverschluss (14) abgestimmt ist, dass sie beim Eindrehen des Halteabschnitts
(7) in die Konsolenöffnung (4) bei Erreichen der vorbestimmten Drehlage des Impaktors
(3) verrastet und den Impaktor (3) in dieser Drehlage gegen Verdrehen sichert.
7. Impaktoranordnung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
- dass die Verrastung (26) am Halteabschnitt (7) zumindest einen radial abstehenden, axial
federelastischen Rastarm (27) aufweist, der eine davon axial vorstehende Raste (28)
aufweist,
- dass die Verrastung (26) an der Konsole (2) eine zur Raste (28) komplementäre Kerbe (29)
aufweist, in welche die Raste (28) in der vorbestimmten Drehlage des Impaktors (3)
axial eingreift.
8. Impaktoranordnung nach Anspruch 4 sowie nach einem der Ansprüche 6 und 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Führungselement (18) in der vorbestimmten Drehlage des Impaktors (3) vom Anschlagende
(23) in Umfangsrichtung (17) beabstandet ist.
9. Impaktoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
- dass der Grundkörper (5) im Düsenabschnitt (8) eine konzentrisch angeordnete Führungshülse
(31) aufweist, in der ein Ventilglied (32) eines Ventils (33) axial verstellbar gelagert
ist,
- dass das Ventilglied (32) einen Ventilteller (37) aufweist, der mit einem am Düsenabschnitt
(8) ausgebildeten axialen Ventilsitz (38) des Ventils (33) zusammenwirkt, der entlang
einer der Eintrittsöffnung (11) axial gegenüberliegenden axialen Öffnung (39) des
Düsenabschnitts (8) umläuft,
- dass der Ventilteller (37), wenn er vom Ventilsitz (38) axial abhebt, eine ringförmige,
zusätzliche radiale Austrittsöffnung (40) frei gibt, die axial vom Ventilsitz (38)
und vom Ventilteller (37) begrenzt ist,
- dass sich die Prallwand (6) axial bis in den Bereich dieser wenigstens einen zusätzlichen
radialen Austrittsöffnung (40) erstreckt, so dass die aus dieser zusätzlichen Austrittsöffnung
(40) austretende Gasströmung auf die Prallwand (6) trifft.
10. Impaktoranordnung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass radial zwischen der ringförmigen zusätzlichen Austrittsöffnung (40) und der Prallwand
(6) eine ringförmige Lücke (41) ausgebildet ist, die an einer der Konsole (2) zugewandten
Axialseite axial verschlossen ist und die an einer von der Konsole (2) abgewandten
Axialseite axial offen ist, so dass die aus der ringförmigen zusätzlichen Austrittsöffnung
(40) radial austretende Gasströmung an der Prallwand (6) axial umgelenkt wird und
durch die Lücke (41) axial aus dem Impaktor (3) ausströmt.
11. Impaktoranordnung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass im Bereich der Lücke (41) mehrere in Umfangsrichtung (17) verteilte axiale Führungsstege
(43) angeordnet sind, an denen der Ventilteller (37) für seine Axialverstellung geführt
ist.
12. Impaktoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
- dass axial zwischen der Prallwand (6) und einem vom Haltebereich (7) radial abstehenden,
die Konsolenöffnung (4) radial überlappenden, umlaufenden Kragen (45) ein axialer
Ringspalt (46) ausgebildet ist,
- dass radial zwischen der Prallwand (6) und einer die Austrittsöffnungen (10) enthaltenden
Außenseite des Düsenabschnitts (8) ein Ringraum (47) ausgebildet ist, der an einer
der Konsole (2) zugewandten Axialseite zum Ringspalt (46) axial offen ist und der
an einer von der Konsole (2) abgewandten Axialseite axial geschlossen ist, so dass
die aus den Austrittsöffnungen (10) radial austretende Gasströmung an der Prallwand
(6) axial zum Ringspalt (46) umgelenkt wird, am Kragen (45) radial nach außen umgelenkt
wird und durch den Ringspalt (46) radial aus dem Impaktor (3) ausströmt.
13. Impaktoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
- dass am Halteabschnitt (7) ein radial abstehender, in Umfangsrichtung (17) umlaufender,
einen Randbereich (50) der Konsolenöffnung (4) radial überlappender Kragen (45) ausgebildet
ist, der mehrere in Umfangsrichtung (17) verteilte, axial vom Kragen (45) abstehende
Kontaktzonen (49) aufweist,
- dass sich der Kragen (45) nur über diese Kontaktzonen (49) im Randbereich (50) an der
Konsole (2) axial abstützt.
14. Impaktoranordnung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Bajonettverschluss (14) und die Kontaktzonen (49) so aufeinander abgestimmt sind,
dass die Kontaktzonen (49) axial vorgespannt an der Konsole (2) anliegen.
15. Zylinderkopfhaube für eine Brennkraftmaschine,
- die einen Wandabschnitt aufweist, der einen Zuströmbereich für Blow-by-Gas von einem
Abströmbereich für Blow-by-Gas trennt,
- die mit wenigstens einer Impaktoranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche
ausgestattet ist,
- wobei die Konsole (2) der jeweiligen Impaktoranordnung (1) einen Bestandteil des
Wandabschnitts bildet.