BE1022549B1

BE1022549B1 - Systeem voor het afvoeren van stof en deeltjes uit de luchtvoorfilter van de verbrandingsmotor van een werkmachine

Info

Publication number: BE1022549B1
Application number: BE2014/0859A
Authority: BE
Inventors: Frank R.G. Duquesne; Lode A. Demonie; Jolan Heyns
Original assignee: Cnh Industrial Belgium Nv
Priority date: 2014-12-19
Filing date: 2014-12-19
Publication date: 2016-05-27
Also published as: US20160177894A1; EP3034830A1; EP3034830B1; US10024277B2

Abstract

Deze uitvinding heeft betrekking op een werkmachine die bestaat uit een inwendige verbrandingsmotor (1) die uitgerust is met een luchtinlaat (2) voor het ontvangen van de verbrandingslucht, waarbij een luchtvoorfïlter (3) is aangebracht in de inlaat, een radiator (10), een koelluchtventilator (11) en een middel voor het verwijderen van puin, geconfigureerd om puin te verwijderen uit een luchtstroom die geproduceerd wordt door de koelluchtventilator doorheen de radiator, waarbij het middel voor het verwijderen bestaat uit een rooster (12) voor het verzamelen van puin, en een aspirator (14) voor het aanzuigen van vuil uit het rooster, en een venturi-element (16) dat stroomafwaarts van de aspirator (14) is aangebracht, dat een inlaatgedeelte (17), een vernauwing (18) en een uitlaatgedeelte (19) bevat, waarbij een leiding (5) is aangebracht tussen de luchtvoorfïlter van de verbrandingsmotor (3) en de vernauwing (18), zodat deeltjes die verwijderd werden uit de verbrandingslucht door de luchtvoorfïlter (3) naar de vernauwing (18) stromen, en naar buiten door het uitlaatgedeelte van het venturi- element, samen met het puin dat weggezogen werd door het middel voor het verwijderen van puin.

Description

SYSTEEM VOOR HET AFVOEREN VAN STOF EN DEELTJES UIT DE LUCHTVOORFILTER VAN DE VERBRANDINGSMOTOR VAN EEN

WERKMACHINE

Toepassingsgebied van de uitvinding

Deze uitvinding heeft betrekking op werkmachines, zoals oogstmachines voor gebruik in de landbouw (verder kortweg oogstmachine genoemd) voor het oprapen en verwerken van oogstmateriaal van een veld. De uitvinding heeft meer bepaald betrekking op een verbeterd middel voor het verwijderen van stof en deeltjes uit een luchtvoorfilter van de inwendige verbrandingsmotor die de werkmachine van vermogen voorziet.

Stand van de techniek

Werkmachines werken over het algemeen in omgevingen die belangrijke eisen opleggen aan de reiniging van de lucht die gebruikt wordt in het inwendige verbrandingsproces van de aandrijfmotor. Dit is meer bepaald waar voor landbouwmachines. Daarom is in deze machines een luchtvoorfilter aangebracht, die ontworpen is om grotere deeltjes stof, stro of andere verontreinigingen te verwijderen vooraleer de lucht in de luchtfilter van de verbrandingsmotor binnenkomt. Het verwijderen van deze ongewenste elementen uit de voorfilter vindt plaats door aanzuiging, d.m.v. een zuigbron die elders in de machine is gelegen. Een aantal mogelijke oplossingen werd gedocumenteerd. Eén mogelijkheid is het installeren van een aspirator in de uitlaat van de verbrandingsmotor, zoals geïllustreerd in octrooi EP-A-313763. Het binnenkomen van deeltjes in de warme uitlaatgassen vormt echter een brandgevaar, terwijl in deze oplossing een stabiele aanzuiging van deeltjes niet verzekerd wordt door het feit dat de aanzuiging afhangt van de bedrijfstoestand van de verbrandingsmotor in termen van snelheid en belasting. Andere oplossingen bestaan in het toepassen van een aspirator die in de eerste plaats gebruikt wordt voor het verwijderen van puin uit de koellucht van de verbrandingsmotor, en met als aanvullende doel het verwijderen van deeltjes uit de voorfilter. Eén oplossing van dit type is weergegeven in octrooi US-A-7878171, waarbij een venturitoestel stroomopwaarts is geplaatst van een ventilator die werkt als aspirator voor het verwijderen van puin uit de koellucht, waarbij het puin verzameld wordt door een draaiend rooster dat aan de voorkant van de radiator van de verbrandingsmotor is geplaatst. Een leiding verbindt de uitlaat van de luchtvoorfilter van de verbrandingsmotor met de vernauwing van het venturitoestel en zuigt daarbij stof en andere deeltjes uit de luchtvoorfilter aan. Deze deeltjes komen zodoende bij de stroom puin dat verwijderd werd uit de koellucht op een plaats stroomopwaarts van de aspiratorventilator. Hoewel deze oplossing het brandgevaar en instabiliteitsproblemen wegneemt, vermindert het samenvoegen van de deeltjes afkomstig van de luchtvoorfilter en het puin afkomstig van de radiator het rendement van de aspiratorventilator en kan schade toebrengen aan de ventilator en het ventilatorhuis vanwege harde deeltjes afkomstig van de luchtvoorfilter. Dit probleem wordt opgelost in de landbouwmachine die weergegeven is in octrooi US2010/0006361, die een aspiratorventilator bevat die uit één huis en meerdere ventilatorkamers bestaat, zodat de aanzuiging van puin uit de koellucht en de aanzuiging van puin uit de uitlaat van de luchtvoorfilter gescheiden blijven. Dit is een oplossing, maar deze is technisch complex en duur.

Samenvatting van de uitvinding

Deze uitvinding heeft betrekking op een werkmachine zoals ze onthuld wordt in de bijgevoegde conclusies. Volgens de uitvinding is een venturi-element stroomafwaarts van de aspiratorventilator aangebracht en is het venturi-element verbonden met de uitlaat van de luchtvoorfilter van de verbrandingsmotor. Deze constructie verzekert een betere prestatie van de aspirator.

Korte beschrijving van de figuren

Figuur 1 is een schematisch overzicht van de koellucht en de luchtvoorfiltersystemen van een inwendige verbrandingsmotor in een werkmachine volgens de uitvinding.

Gedetailleerde beschrijving van voorkeursuitvoeringsvormen van de uitvinding

Voorkeursuitvoeringsvormen zullen nu beschreven worden met verwijzing naar de tekeningen. De gedetailleerde beschrijving beperkt de reikwijdte van de uitvinding niet, die alleen gedefinieerd wordt door de bijgevoegde conclusies. Figuur 1 is een schematisch aanzicht van het koelluchttoevoersysteem en luchtvoorfiltersysteem van een inwendige verbrandingsmotor in een werkmachine volgens de uitvinding. De pijlen geven de richting aan van de stroming doorheen verschillende onderdelen. De uitdrukkingen 'stroomopwaarts" en 'stroomafwaarts' moeten begrepen worden ten opzichte van de opgegeven stromingsrichtingen. Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm is de werkmachine een maaidorser, maar de uitvinding is toepasselijk op elke werkmachine die in dergelijke stoffige of vervuilde omgevingen werkt, zoals eender welk voertuig voor de bosbouw of de bouw. De verbrandingsmotor 1 is zichtbaar en er wordt lucht aan toegevoerd via luchtinlaat 2. Een luchtvoorfïlter 3 is aangebracht in de inlaatleiding, gewoonlijk stroomopwaarts van een (niet weergegeven) luchtfilter. De luchtvoorfilter kan werken volgens eender welk bekend proces, bijvoorbeeld door gebruik te maken van centrifugaalkrachten om zwaardere deeltjes in de verbrandingslucht van lichtere deeltjes te scheiden. De zwaardere deeltjes worden vervolgens uit de luchtvoorfilter verwijderd via een leiding 5, terwijl de hoofdlucht die lichtere deeltjes bevat verder naar de verbrandingsmotor stroomt (waarbij lichtere deeltjes door de luchtfilter verwijderd worden).

De verbrandingsmotor wordt gekoeld door een vloeibaar koelmiddel dat constant door een radiator 10 wordt rondgepompt, waar het gekoeld wordt door een luchtstroom die opgewekt wordt door een koelluchtventilator 11, die aangedreven wordt door de verbrandingsmotor 1. Om verstopping van de radiator door puin uit de luchtstroom te voorkomen, is vóór de radiator een rooster 12 aangebracht. Dit kan een draaiend rooster zijn zoals bekend volgens de stand van de techniek. Het puin dat verzameld door het rooster 12 wordt afgevoerd via een leiding 13, door de aanzuiging die opgewekt wordt door een aspirator 14 die een, in een huis aangebrachte, draaibare ventilator bevat. De ventilator van de aspirator kan aangedreven worden door de verbrandingsmotor via een geschikt riemschijfsysteem of door een onafhankelijke energiebron. Alle tot nu toe beschreven onderdelen zijn op zich bekend volgens de stand van de techniek.

Volgens de uitvinding is een venturi-element 16 stroomafwaarts van de aspirator 14 aangebracht. Bij voorkeur is het venturi-element rechtstreeks gekoppeld aan de uitlaatpoort 15 van de aspirator 14. Bij het passeren door het venturi-element in de stromingsrichting uit de aspirator 14, vermindert de dwarsdoorsnede van het venturi-element geleidelijk in een eerste gedeelte 17, hier inlaatgedeelte genoemd, tot deze een minimum bereikt in een tweede gedeelte, dat hier vernauwing 18 wordt genoemd, waarna de dwarsdoorsnede geleidelijk aan weer toeneemt in een derde gedeelte 19, dat hier uitlaatgedeelte wordt genoemd. De leiding 5, die aan één uiteinde verbonden is met de voorfilter 3 van de verbrandingslucht, is aan het andere uiteinde verbonden met de vernauwing 18 van het venturi-element. De versnelling van de stroming door de vernauwing 18 veroorzaakt een zuigeffect dat een luchtstroom die de deeltjes bevat die door de luchtvoorfilter 3 zijn verwijderd aantrekt. Deze deeltjes worden afgevoerd samen met het puin die door het rooster 12 verzameld werden, via het uitlaatgedeelte 19 en de uitlaatsectie 20 van het venturi-element. Een aantal ontwerpparameters en operationele parameters, zoals de afmetingen van de verschillende leidingen 5, 13, het type en de afmetingen van de aspirator 14, de snelheid van de aspiratorventilator, de afmetingen van het venturi-element 16 enz. zijn geconfigureerd om een stroming te veroorzaken in de vernauwing 18 die een voldoende aanzuigeffect opwekt om de deeltjes die de luchtvoorfilter 3 verlaten aan te trekken.

Door een venturi-element stroomafwaarts van de aspirator 14 aan te brengen, vindt het mengen van puin die het rooster 12 verlaten en deeltjes die komen uit de luchtvoorfilter 3 stroomafwaarts van de aspirator 14 plaats, zodat de werking van de aspirator niet negatief wordt beïnvloed op de manier beschreven in de inleiding van de stand van de techniek. De deeltjes die afkomstig zijn van de luchtvoorfilter 3 komen niet in contact met de draaiende aspiratorventilator 14 wat betere prestaties en minder slijtage van de draaiende onderdelen en van het huis van de aspirator 14 tot gevolg heeft. Bovendien zal door het plaatsen van de venturi in de uitlaat van de aspirator 14, de leiding 13 van het stofrooster 12 naar de aspirator 14 niet rechtstreeks beïnvloed worden. In de constructie van octrooi US7878171 moet de doorsnede van deze leiding aangepast worden - ten opzichte van een machine zonder venturi - aan het verhoogde luchtdebiet dat naar de aspirator stroomt. Deze uitvinding vergt geen aanpassing van de leiding 13, zodat bestaande werkmachines gemakkelijker gewijzigd kunnen worden om volgens de uitvinding te werken.

Claims

Conclusies:

1. Werkmachine bestaande uit: □ een inwendige verbrandingsmotor (1) die uitgerust is met een luchtinlaat (2) voor het ontvangen van de verbrandingslucht, waarbij een luchtvoorfïlter (3) is aangebracht in de inlaat, □ een radiator (10), een koelluchtventilator (11) en een middel voor het verwijderen van puin, geconfigureerd om puin te verwijderen uit een luchtstroom die geproduceerd wordt door de koelluchtventilator doorheen de radiator, waarbij het middel voor het verwijderen bestaat uit een rooster (12) voor het verzamelen van puin, en een aspirator (14) voor het aanzuigen van vuil uit van het rooster, □ een venturi-element (16) dat stroomafwaarts van de aspirator (14) is aangebracht, en een inlaatgedeelte (17), een vernauwing (18) en een uitlaatgedeelte (19) bevat; waarbij een leiding (5) is aangebracht tussen de luchtvoorfïlter van de verbrandingsmotor (3) en de vernauwing (18), zodat deeltjes die verwijderd werden uit de verbrandingslucht door de luchtvoorfïlter (3) naar de vernauwing (18) stromen, en naar buiten door het uitlaatgedeelte van het venturi-element, samen met het puin dat weggezogen werd door het middel voor het verwijderen van puin.
2. Werkmachine volgens conclusie 1, gekenmerkt doordat de aspirator (14) een uitlaatpoort (15) bevat en doordat het venturi-element (16) rechtstreeks gekoppeld is aan de uitlaatpoort (15) van de aspirator (14).
3. Werkmachine volgens conclusie 1, gekenmerkt doordat de werkmachine een maaidorser is.