DD272115A1

DD272115A1 - WATER SEPARATORS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES

Info

Publication number: DD272115A1
Application number: DD88314989A
Authority: DD
Inventors: Herbert Holzke
Original assignee: Rostock Dieselmotoren
Priority date: 1988-04-22
Filing date: 1988-04-22
Publication date: 1989-09-27

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wasserabscheider fuer Verbrennungskraftmaschinen der horizontalgekuehlten Ladeluftkuehler, wobei dieser in dem Spuelluftkanalkruemmer nach dem Ladeluftkuehler den Wasserabscheider traegt. Der Wasserabscheider soll gegenueber Spezialwasserabscheidern einen einfachen konstruktiven Aufbau besitzen und bei geringen Stroemungsverlusten eine effektive Wasserabscheidung ermoeglichen. Die Loesung sieht vor, dass der Spuelluftkanalkruemmer Leitbleche als Leitgitter aufweist, die auf der druckbeaufschlagten konkaven Innenseite siebartige Wasserabscheideelemente traegt, die insbesondere als Lochbleche ausgebildet sind und dass die so gebildete Abscheidkammer ueber Abflusskanaele eines Rohrgitters mit einem nach aussen fuehrenden Sammelkanal verbunden.The invention relates to a water separator for internal combustion engines horizontally cooled intercooler, which carries in the Spuelluftkanalkruemmer after the charge air cooler the water separator. Compared to special water separators, the water separator should have a simple structural design and, with low flow losses, enable effective water separation. The solution provides that the Spuelluftkanalkruemmer baffles has as a guide grid, which carries on the pressurized concave inside sieve-like Wasserabscheideelemente, which are in particular designed as perforated plates and that the Abscheidkammer thus formed over Abflusskanaele a pipe grid connected to an outwardly leading collecting channel.

Description

Titel der Erfindung:Title of the invention:

Wasserabscheider für VerbrennungskraftmaschinenWater separator for internal combustion engines

Anwendungsgabiet der Erfindung:Application of the invention:

Die Erfindung betrifft die Ausführung eines Wasserabscheiders für Verbrennungskraftmaschinen bei horizontal angeordneten LadeIuftkühler, wobei der Wasserabscheider in einem Teilbereich der Spülluftleitung vor dem SpUlluftreceiver angeordnet ist.The invention relates to the execution of a water separator for internal combustion engines horizontally arranged LadeIuftkühler, wherein the water separator is arranged in a partial region of the scavenging air line in front of the SpUlluftreceiver.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen: Zur Erhöhung des Wirkungsgrades werden Verbrennungskraftmaschinen mit mehrstufiger Frischluftaufladung ausgeführt. Bei diesen AnIagesystemen werden zwischen den einzelnen Ladestufen zur Erhöhung des thermischen Wirkungsgrades Ladeluftkühler eingesetzt. Durch die Rückkühlung der Ladeluft besteht die Gefahr, daß der Taupunkt des in der Luft enthaltenen Wasserdampfes unterschritten wird und es damit zum Ausscheiden von Wasser konmt. Um eine unkontrollierte Wasserabscheidung zu verhindern, werden üblicherweise Wasserabscheider eingesetzt. Die Anordnung des Ladeluftkühlers sowie des V/asserabscheiders erfolgt getrennt. Der Wasserabscheider wird in der Regel unmittelbar vor die Lufteintrittsöffnung bzw. in die Lufteintrittaöffnung des SpUlluf treceiver eingesetzt. Diese apparatetechnische Ausführung ist relativ bauaufwendig.Characteristics of the known technical solutions: To increase the efficiency of internal combustion engines are carried out with multi-stage fresh air charging. In these Aniagesystemen charge air cooler are used between the individual charging stages to increase the thermal efficiency. Due to the re-cooling of the charge air there is a risk that the dew point of the water vapor contained in the air is exceeded and it thus konmt to the elimination of water. In order to prevent uncontrolled separation of water, water separators are usually used. The intercooler and the water separator are arranged separately. The water separator is usually used directly in front of the air inlet opening or in the air inlet opening of the SpUlluf treceiver. This apparatus engineering design is relatively expensive to build.

Mit DD-WP 245 230 wird vorgeschlagen, daß zur Reduzierung dieses Bauaufwandes der Wasserabscheider unmittelbar in denWith DD-WP 245 230 it is suggested that to reduce this construction cost of the water directly into the

LadeluftkUhler integriert wird. Diese Lösung iat bezüglich ihrer Kombination vorteilhaft, dennoch ist ein relativ großer Bauaufwand erforderlich. Eine Nachrüstung; bei vorhandenen Verbrennungskraftmaachinen kann nur durch den kompletten Auatausch des LadeluftkUhlers erfolgen.Charge air cooler is integrated. This solution iat advantageous in terms of their combination, yet a relatively large construction effort is required. A retrofit; Existing internal combustion engines can only be replaced by the complete replacement of the charge air cooler.

Wasserabscheider der vorgenannten Art arbeiten mit hohen Strömungaverlusten, was durch don ständigen Strömungswechsel der benutzten Wasaerabacheidelemente bedingt ist. Darüber hinaua ateht nur eine begrenzte Punktionsfläche zur Verfügung.Water separators of the aforementioned type work with high Strömungaverlusten, which is caused by don constant flow change of the used Wasaerabacheidelemente. In addition, there is only a limited puncture area available.

Mit GB-PS 1,092,348 wurde auch schon ein Wasserabscheider vorgeschlagen, bei dem Umlenkprofile in Rohrkanälen als Wasserabscheider ausgebildet sind. Zu diesem Zweck aind die Umlenkprofile als Hohlprofile ausgeführt, die aich zur Auatrittaaeite vorjüngen und desaen atirnaeitige Austrittskante entweder offen iat oder daß auf der konkaven Profilaeite kurz vor dsm Pro.filende Austrittsbohrungen vorgosehen aind. Die Wasserabscheidung bei diesen Hohlprofilen erfolgt auf der konkaven Seite über die gesamte Profillänge. Die aich absondernden Waaaertröpfchen werden durch die umatrömten Gaae zum Profilende geleitet und hier entweder über die offene Auatrittakante durch den RUckatau und Ihjektorwirkung abgeaaugt bzw. über die angeordneten Auatrittabohrungen abgeleitetWith GB-PS 1,092,348 also a water separator has been proposed, are formed in the deflection profiles in pipe ducts as a water separator. For this purpose, the deflection profiles are designed as hollow profiles, which taper towards the outer side of the auricle and either open the atirna-sided exit edge or that exit holes are provided on the concave side of the profile just before the proximal filament. The water separation in these hollow profiles takes place on the concave side over the entire profile length. The segregating Waaaertröpfchen be passed through the umatrömten Gaae to the profile end and here either through the open Auittittante rug by the Rueckatau and Ihjektorwirkung or derived via the arranged Auatrittabohrungen

Trotz der atrömungsgünstigen Auagestaltung des Waaaerabscheiders muß festgestellt werden, daß dieses System rieht optimal arbeiten kann. Inabesondere bei hohen StrömunLVJgeachwindigkeiten und hohen Waaserausacheidungamengen reicht diese Art der Ableitung der Wassertröpfchen nicht aus und es beatoht die Gefahr, daß angesammelte Wassertröpfchen am Profilende durch das vorbeiströmende Medium wieder mitgerissen werden. Damit beateht für daa nachgeschaltete Aggregat eine große Gefahr des Wasaerachlagoa, der zu Betriebaatörungen und erheblichen Maachinendofekten führen kann. Dea weiteren iat dieser Wasaerabscheider aufgrund der komplizierten Profilgebung sehr bau- und koatenaufwendig. Despite the atrömungsgünstigen Aua design of Waaaerabscheiders must be found that this system can work optimally. In particular, at high flow rates and high water discharge rates, this type of drainage of water droplets is insufficient and there is a risk that accumulated water droplets at the profile end will be entrained again by the medium flowing past. As a result, the downstream aggregate has a high risk of Wasaerachlagoa, which can lead to operational disturbances and considerable Maachinendofekten. Dea further iat this Wasaerabscheider due to the complicated profiling very complex construction and koate.

Ziel der Erfindung:Object of the invention:

Die Erfindung verfolgt das Ziel der Entwicklung eines Wasserabscheiders, der einen oi^Tachen konstruktiven Aufbau besitzt und der mit geringen StrömungsVerlusten einen hohen Wirkungsgrad erreicht. Insbesondere soll bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten eine effektvolle Wasserabscheidung bewirkt werden. Darüber hinaus soll die Möglichkeit bestehen, daß der Wasserabscheider unabhängig vom Ladeluftkühler ausführbar ist und somit leicht in vorhandene Systeme nachgerüstet werden kann.The invention pursues the goal of developing a water separator, which has a oi ^ Tachen constructive structure and which achieves a high efficiency with low flow losses. In particular, an effective separation of water should be effected at high flow velocities. In addition, there should be the possibility that the water separator is independent of the intercooler executable and thus can be easily retrofitted into existing systems.

' Wesen der erfindungsgemäßen Lösung:'Essence of the solution according to the invention:

Die Aufgabe der Erfindung sieht vor, einen Wasserabscheider für mehrstufig aufgeladene Verbrennungskraftmaschinen mit horizontal angeordnetem Ladeluftkühler zu entwickeln, der vorzugsweise im üraluftkanal nach dem ledeluftkühler angeordnet ist.. Der Wasserabscheider soll so konzipiert sein, daß sowohl die Wasserabscheidung wie auch die Wasserableitung über die gesamte Punktionsfläche kontinuierlich möglich ist.The object of the invention provides to develop a water separator for multi-stage supercharged internal combustion engines with horizontally arranged intercooler, which is preferably arranged in üraluftkanal after ledfluftkühler .. The water separator should be designed so that both the water separation and the drainage over the entire puncture area is continuously possible.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß in dem Uinlenkluftkanal zwischen dem Ladeluftkühler und dem Spülluftreceiver doppelwandige Luftleitbleche vorgesehen sind, die die Funktion des Wasserabscheider** übernehmen. Dazu ist die von der spülluftdruckbeaufschlagte konkave Innenfläche des doppelwandigen Luftleiüblec.'ies als Wasserabscheidelement ausgebildet, indetr, as eine siebartige Struktur aufweist. Gleichzeitig ist die von der. Luftleitblechen eingegrenzte Abseheidekammer auf der o'pülluftreceiverseite mit Abfluß-The inventive solution is that in the Uinlenkluftkanal between the intercooler and the purge air receiver double-walled baffles are provided, which take over the function of the water **. For this purpose, the concave inner surface of the double-walled air flow path, which is subjected to the scavenging air pressure, is designed as a water separating element, which has a sieve-like structure. At the same time, that of the. Air baffles delimited seeding chamber on the o'pulluftreceiverseite with drainage

kanälen eines Rohrgittera verbunden. Die vom Rohrgitter gebildeten Abflußkanäle sind am Fuß jedes vertikalen Rohrsteges über eine Austrittsbohrimg mit einem Sammelkanal, der naoh außen geführt ist, verbunden» Die für die Wasserabscheidung siebartige Perforation der inneres. Fläche der Luftleitbleche kann entweder als Grundloch-, Schlitzlooh-, oder Winkelechlitzlöchern besteban. Darübei? hinaus ist auch eine Kombination dieser Lochf.trukturen möglich»connected channels of a Rohrgittera. The drainage channels formed by the pipe grid are connected at the foot of each vertical pipe web via a Austrittsbohrimg with a collecting channel, which is guided naoh outside, the sieve-like perforation for the water separation of the inner. Surface of the baffles besteban either Grundloch-, Schlitzlooh-, or Winkelechlitzlöcher. Darübei? In addition, a combination of these pitting structures is possible »

Der Vorteil dieser Lösung besteht in ihrer konstruktiven einfachen Ausführung. Durch die Anordnung der Abscheideelemente als Luftleitgitter wird eine geordnete Abströmung der Luft aus dem Ladeluftkühler und somit eine gleichmäßige Verteilung der Luftgeschwindigkeit Über die gesamte Kühlfläche und eine bessere Wärmeübertragung des gesamten Kühlers erreicht. Durch die Ausgestaltung der Luftleitbleche zur Wasserabscheidung entfällt eine zusätzliche Umlenkung der Ladeluft und Strömungsverlust*=¹ werden vermieden. Darüber hinaus ist die für die Wasserabscheidung wirksame Funktionsfläche größer als bei den bisher üblichen Abschei^erprofilen, da sie sich über die gesamte Klihlerbroito des Ladeluftkühlen? erstreckt. Damit ist ein höherer Wasserabscheideefekt erreichbar.The advantage of this solution is its simple design. The arrangement of the separation elements as Luftleitgitter an orderly outflow of air from the charge air cooler and thus a uniform distribution of the air velocity over the entire cooling surface and a better heat transfer of the entire radiator is achieved. The design of the air baffles for water separation eliminates an additional deflection of the charge air and flow loss * = ¹ are avoided. In addition, the functional area effective for the separation of water is greater than in the conventional precipitation profile, since it covers the entire Klihlerroito of the charge air cooling system. extends. Thus, a higher Wasserabscheideefekt is achievable.

Ausführungsbeispiel:Embodiment:

Nachfolgend soll die vorgeschlagene Lösung an einem Ausführungsbeispiel nochmals demonstriert werden. Es neigen:Subsequently, the proposed solution will be demonstrated again in one embodiment. Tend:

Fig. 1 den Querschnitt durch einen Spülluftkanalk.rümmer mit als Wasserabscheider ausgestatteten Luftleitblechen.Fig. 1 shows the cross section through a Spülluftkanalk.rümmer equipped as a water separator air baffles.

2 die' Einzelheit A nach Fig. 12 shows the detail A according to FIG. 1

3 4 Ausführungsbeispiele der siebartigen Struktur von Wasserabscheideelementen,-3 4 embodiments of the sieve-like structure of Wasserabscheideelementen, -

Pig. 1 zeigt einen horizontal angeordneten LadeluftfcUhler 1, der auf dem SpülluftkanalkrUmmer 2 einer Verbrennungakraftmaachine aufgesetzt ist. Der SpfAlluftkanalkrümmer 2 verbindet den LadeluftkUhler 1 mit dem SpUlluftreceiver 13 der Verbrennungskraftmaschine. Zur gleichmäßigen Luftumlenkung aind im SpUlluftkanalkrümmer 2 Luftleitbleche 5 ala Luftleitgitter angeordnet. Den Luftleitblechen 5 aowie der äußeren Gehäusemantelfläche 4 dea SpUlluftkanalkrümmera 2 aind auf der druckbeaufachlagten konkavem Innenseite in einem definierten Abatand aiebartige Waaaerabacheideelemente 6 zugeordnet. Der durch die Waaaerabacheideelemente 6 und die Luftleitbleche 5 bzw. dem Gehäuaemantel 4 gebildete Zwischenraum fungiert ρla Abscheidekammer 7· Dieae Abscheidekammer 7 mündet auf der Seite dea Spülluftreseivera 13 Über Abflußöffnungen 10 in einem Rohrgitter 3. Dieaes Rohrgitter 3 enthält die Abflußkanäle 9» wobei am tiefsten Punkt der vertikalen Streben dea Rohrgitters 3 Auatrittaöffnungen 11 vorgesehen aind, die in einen nach außen führenden Sammelkanal 12 münden. Die £iua dem LadeIu^ptkühler 1 mit einer Luftgeschwindigkeit Wt austretende Spülluft wird von den Luftleitblechen 5 mit Wasserabscheideelement 6 zum SpUlluftreceiver 13 umgelenkt. Durch die Ablenkung der Luft tritt eine Zentrifugalkraft P, ai;f, so daß die schwereren in der Luft enthaltenen Wasserteilchen nach außen fliegen, wobei sie oich in den V/aaser-Pig. 1 shows a horizontally arranged charge air cooler 1, which is placed on the scavenging air duct 2 of a combustion engine. The SpfAlluftkanalkrümmer 2 connects the charge air cooler 1 with the SpUlluftreceiver 13 of the internal combustion engine. For uniform air deflection aind baffles 5 ala air grille arranged in SpUlluftkanalkrümmer 2. The baffles 5 a and the outer casing surface 4 dea SpUlluftkanalkrümmera 2 aind on the pressurized concave inside in a defined Abatand aieba Waaaerabacheideelemente 6 assigned. The intermediate space formed by the Waaaerabacheideelemente 6 and the baffles 5 and the Gehäuaemantel 4 acts ρla deposition chamber 7 · Dieae deposition chamber 7 opens on the side dea Spülluftreseivera 13 About drain openings 10 in a pipe grid 3. Dieaes pipe grid 3 contains the drain channels 9 »where deepest Point of the vertical struts dea pipe grid 3 Auatrittaöffnungen 11 are provided aind, which open into an outwardly leading collecting channel 12. The £ iua the LadeIu ^p tkühler 1 exiting at an air velocity Wt purge air is deflected by the vanes 5 with Wasserabscheideelement 6 for SpUlluftreceiver. 13 By the deflection of the air, a centrifugal force P, ai; f occurs, so that the heavier particles of water contained in the air fly outward, passing them into the vibrating chamber.

2'5 abscheideelementen 6 fangen und in die Abscheidekammer 7 abtropfen. Von der Abscheidekammer 7 fließt das abgeschiedene Wasaer über die Abflußöffnung 10 in die Abflußkanälo 9 dea Rohrgittera 3i wo ea dann über die Austrittsöffnung 11 in don nach außen führenden Sammelkanal 12 geleitet wird (Abfluß 16) Die siebartig perforierten Wasnsrabscheideelemente 6 nach Pig. 3 a, b "nd d können entweder als Rund-, Langloch 15, 14 oder ala Winkellochschlitz 16 ausgeführt sein, ilbenso ist ihre Kombination,wio nach Pig. 3 c dargestellt, möglich. Capture 2'5 separation elements 6 and drain into the deposition chamber 7. From the deposition chamber 7, the separated Wasaer flows through the drain opening 10 in the Abflußkanälo 9 dea Rohrgittera 3i where ea is then passed through the outlet opening 11 in don leading out collecting duct 12 (drain 16) The sieve-like perforated Wasnsrabscheideelemente 6 to Pig. 3 a, b "nd and d can be designed either as round, oblong hole 15, 14 or as angled slot 16, as well as their combination, as shown in FIG. 3 c, is possible.

Claims

27 2 1 t 5

Pa tentansprUche:

1 «Water separator for internal combustion engines with horizontally arranged charge air cooler, which is arranged in SpUlluftkanalkrUmmer to doai charge air cooler, dadu ch ch characterized in that in SpUlluftkanelkrtimmer (2) an air grille, consisting of a plurality of air guide plates (5) is provided, which lies parallel on the pressurized inscribed concave inside carrying sieve-like Wasserabscheidelemente (6) and that between the Wasserabscheideelementen (6) and the Luftleitbleohen (5) a Abscheidkammor (7) is formed, which is connected to a Abflußsammeirohr (9) of a pipe grid (3) and the vertical struts of the pipe grid (3) »have outlet openings (11), which open into an outwardly leading collecting channel (12).

2. Water separator according to claim 1, characterized in that the sieve-like perforated Abscheidelemente (6) round holes (.14) and / or elongated holes (15) and / or angular slot slots i 16).

- For this 2 sheets drawings -