DE102006039647A1 - Particle separator for air cleaning, particularly in motor vehicles, comprises inlet pipe, pure air tube, and flow-deflection zone, which is arranged between inlet pipe and pure air tube, which deflects direction of air flow from inlet pipe - Google Patents

Particle separator for air cleaning, particularly in motor vehicles, comprises inlet pipe, pure air tube, and flow-deflection zone, which is arranged between inlet pipe and pure air tube, which deflects direction of air flow from inlet pipe Download PDF

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Abstract

Particle separator (1) comprises an inlet pipe (2) and a pure air tube (3). A flow-deflection zone (4) is arranged between the inlet pipe and the pure air tube, which deflects the direction of the air flow from the inlet pipe in S-shape, such that the particle is escaped from the air stream. The particle is carried into the un-cleaned air and strikes out on the baffle (5a,5b) and a separating opening is provided, from which the separated particle is escaped from the separator.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Partikelabscheider zur Luftreinigung zur Verwendung insbesondere in Kraftfahrzeugen.The The present invention relates to a particle separator for air purification for use in particular in motor vehicles.

Die Reinigung von mit Partikeln belasteter Luft stellt einen der wichtigsten Aspekte bei der Belüftung bzw. Klimatisierung von Kraftfahrzeugen sowie der Vorbehandlung der Motoransaugluft dar. Partikel, die in der Außenluft vorhanden sind, müssen aus dem für das Fahrzeuginnere vorgesehenen Luftstrom herausgefiltert werden, einerseits um die Fahrzeuginsassen keiner Belastung durch verunreinigte Luft zu unterwerfen und andererseits um Beeinträchtigungen der Belüftungs- und Klimatisierungssysteme, z.B. durch Schmutzablagerungen oder Blockieren von Ansaugöffnungen, zu vermeiden. Bei für den Ansaugtrakt des Motors bestimmter Luft ist es nötig, den feinmaschigen Luftfilter zur Verlängerung seiner Lebensdauer weitestgehend von Grobpartikeln frei zu halten. Als Partikel werden hier sowohl Feststoffe wie Staub- oder Schmutzteilchen als auch Flüssigkeiten wie Wasser oder Öl sowie deren Kombinationen bezeichnet.The Cleaning particulate contaminated air is one of the most important Aspects of ventilation or air conditioning of motor vehicles and the pretreatment engine intake air. Particles that are present in the outside air must be exhausted for the vehicle interior airflow are filtered out, on the one hand to the vehicle occupants no burden of contaminated air on the other hand to reduce the ventilation and air conditioning systems, e.g. by dirt deposits or Blocking of intake openings, to avoid. At for the Intake tract of the engine of certain air it is necessary to remove fine-meshed air filter to extend its life largely free of coarse particles. As particles become here both solids and dust or Dirt particles as well as liquids like water or oil and their combinations.

Stand der TechnikState of the art

Herkömmlich werden zu Luftreinigungszwecken Filter oder Zyklonabscheider verwendet, die jedoch einen sehr hohen Druckverlust erzeugen. Bei Filtern müssen zudem in regelmäßigen Abständen die Filterelemente gewechselt werden, so dass solche Filter in unzugänglichen Bauräumen nicht eingesetzt werden können. Zyklonabscheider hingegen benötigen aufgrund der nötigen Rotationsbewegung der Luft sehr viel Platz und sind daher nur bedingt in Kraftfahrzeugen einsetzbar, zumeist als vorgeschalteter Luftfilter bei Landwirtschafts- und Baufahrzeugen, bei denen der benötigte Bauraum keine Rolle spielt.Become conventional used for air cleaning purposes filters or cyclone separators, however, generate a very high pressure loss. For filters must also at regular intervals the Filter elements are changed so that such filters are inaccessible installation spaces can not be used. Cyclone separators, however, need due to the necessary Rotational movement of the air a lot of space and are therefore only conditionally can be used in motor vehicles, mostly as an upstream air filter in agricultural and construction vehicles where the required space does not matter.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Partikelabscheider zur Luftreinigung zu entwickeln, der einerseits ohne hohen Druckverlust arbeitet und nur geringen Bauraum benötigt, und der andererseits wartungsfrei ist, um auch in nicht zugänglichen Bauräumen eingesetzt werden zu können. Diese Aufgabe wird durch einen Partikelabscheider mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen.It Thus, it is an object of the present invention to provide a particle separator to develop air purification, on the one hand without high pressure loss works and requires little space, and the other hand is maintenance-free, to use even in inaccessible spaces to be able to. This task is accomplished by a particle separator with the features of claim 1. Further advantageous embodiments will become apparent from the other claims.

Ein erfindungsgemäßer Partikelabscheider zur Luftreinigung umfasst ein Einführrohr zum Einführen von ungereinigter Luft, und ein Reinluftrohr zum Ausgeben gereinigter Luft, wobei zwischen dem Einführrohr und dem Reinluftrohr eine Strömungsumlenkzone angeordnet ist, welche die Richtung der Luftströmung aus dem Einführrohr im Wesentlichen S-förmig umlenkt, so dass die in der ungereinigten Luft mitgeführten Partikel trägheitsbedingt aus der Luftströmung austreten und auf eine Prallfläche auftreffen, von wo sie schwerkraftbedingt absinken, und wobei eine Abscheideöffnung vorgesehen ist, aus der die abgeschiedenen Partikel aus dem Abscheider austreten können.One Inventive particle separator for Air purification includes an insertion tube for insertion of unpurified air, and a clean air pipe for discharging purified Air, being between the insertion tube and the clean air tube a Strömungsumlenkzone is arranged, which the direction of the air flow from the insertion tube in Essentially S-shaped deflects, so that the particles carried in the uncleaned air inertia from the air flow emerge and hit a baffle from where they gravitationally sink, and where one separation opening is provided, from which the separated particles from the separator can escape.

Die im Wesentlichen S-förmige Umlenkung in der Strömungsumlenkzone bewirkt, dass aufgrund der starken lateralen Beschleunigung des schnellen partikelbelasteten Luftstroms die im Vergleich zur Luft schwereren Partikel wegen ihrer Trägheit dem Luftstrom nicht mehr folgen können und aufgrund der durch die Umlenkung erzeugten Fliehkraft die Luftströmungsbahnen verlassen. Auf diese Weise können Partikel aus dem Luftstrom entfernt werden, ohne dass es zu einem nennenswerten Druckverlust oder zu erhöhter Geräuschbildung im Abscheider kommt. Die Prallfläche entfernt die abgeschiedenen Partikel vom Luftstrom und lässt sie schwerkraftbedingt absinken. Somit wird eine effiziente Partikelabscheidung ermöglicht. Die Abscheideöffnung bewirkt schließlich, dass die Partikel aus dem Abscheider austreten und somit keine mit Kosten verbundene Reinigung und Wartung am Abscheider notwendig wird. Der Abscheider kann also auch in nicht zugänglichen Bauräumen verbaut werden.The essentially S-shaped Deflection in the flow deflection zone causes due to the strong lateral acceleration of the fast particle-laden airflow compared to the air heavier particles no longer due to their inertia the air flow can follow and due to the centrifugal force generated by the deflection, the air flow paths leave. That way you can Particles are removed from the air stream without causing a Significant pressure loss or increased noise in the separator comes. The baffle removes the separated particles from the airflow and leaves them fall due to gravity. Thus, an efficient particle separation allows. The separation opening finally, that the particles escape from the separator and thus no with Costs associated cleaning and maintenance at the separator is necessary. The separator can therefore also be installed in inaccessible installation spaces become.

Weiterhin ist im Vergleich zu Filtersystemen oder Zyklonabscheidern die Herstellung einfacher und damit kostengünstiger und beschränkt sich beispielsweise auf zwei Halbschalen, die in Spritzgusstechnik hergestellt und zusammengesetzt werden können.Farther Compared to filter systems or cyclone separators is the production easier and thus cheaper and limited For example, on two half-shells, in injection molding can be manufactured and assembled.

Bevorzugt ist bei dem erfindungsgemäßen Abscheider der Eintrittsquerschnitt des Einführrohrs in die Strömungsumlenkzone zum Austrittsquerschnitt des Reinluftrohrs aus der Strömungsumlenkzone parallelversetzt und/oder unter einem Winkel angeordnet. Auf diese Weise wird die Luftströmung besonders effektiv umgelenkt und es können hohe laterale Beschleunigungen des Luftstrom erzeugt werden, welche die auf die Partikel wirkende Fliehkraft erhöhen.Prefers is in the separator according to the invention the inlet cross section of the introduction tube into the flow deflection zone to the outlet section of the clean air tube from the Strömungsumlenkzone parallel offset and / or arranged at an angle. To this Way, the air flow becomes extra effectively diverted and it can high lateral accelerations of the air flow are generated, which increase the centrifugal force acting on the particles.

Bevorzugt ist im erfindungsgemäßen Abscheider ein strömungsberuhigter Bereich im Wesentlichen unter der Strömungsablenkzone vorgesehen, aus dem die abgeschiedenen Partikel nicht mehr in die Luftströmung zurückkehren können und somit sicher abgeschieden werden.Prefers is in the separator according to the invention a flow-calmed one Area provided substantially below the flow deflection zone, from which the separated particles no longer return to the air flow can and thus be safely deposited.

In der Strömungsumlenkzone und/oder im strömungsberuhigten Bereich des erfindungsgemäßen Abscheiders sind vorteilhafterweise mehrere nacheinander angeordnete Prallflächen angeordnet, auf die die in der ungereinigten Luft mitgeführten Partikel auftreffen und von welchen sie allmählich zur Abscheideöffnung gelenkt werden. Durch Vorsehen mehrerer Prallflächen können auch schnelle, mit hohen kinetischen Energien versehene Partikel schnell abgebremst werden, so dass sie nicht mehr in die Luftströmung geraten können.In the flow deflection zone and / or in the flow-calmed region of the invention Said separator are advantageously arranged a plurality of successively arranged baffles on which impinge the entrained in the unpurified air particles and from which they are gradually directed to the separation opening. By providing several baffles, even fast particles with high kinetic energies can be braked fast, so that they can no longer get into the air flow.

Hierzu kann die strömungsberuhigte Zone bevorzugt dreiecksförmig oder konisch aufgebaut sein, so dass sie den Partikeln mehrere Prallflächen entgegenstellt.For this can the flow-calmed Zone preferably triangular or conical, so that it opposes the particles several baffles.

Die Prallflächen bestehen bevorzugt aus kinetische Energie absorbierendem Material, insbesondere PUR oder Harzen. Dadurch können die Partikel noch effektiver abgebremst werden.The baffles are preferably made of kinetic energy absorbing material, in particular PUR or resins. This makes the particles even more effective be slowed down.

Die Prallfläche(n) ist bzw. sind bevorzugt unter einem Winkel zwischen 5° und 80° zur Partikelflugbahn angeordnet.The Baffle (s) is or are preferably at an angle between 5 ° and 80 ° to the particle trajectory arranged.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Abscheiders der Erfindung ist die Abscheideöffnung am tiefsten Punkt des strömungsberuhigten Bereichs vorgesehen und so bemessen, dass die abgeschiedenen Partikel hindurchtreten können. Es können sich somit keine Partikel ablagern und die Abscheideöffnung versperren.In an advantageous embodiment of the separator of the invention is the separation opening at the lowest point of the flow-calmed Area provided and dimensioned so that the deposited particles can pass through. It can be thus no particles deposit and block the separation opening.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abscheiders ist im Einführrohr ein Grobgitter vorgesehen, dessen Maschenweite der im Abscheider maximal verarbeitbaren Partikelgröße entspricht. Somit fallen Partikel, die aufgrund ihrer Größe die nachgeschalteten Rohre oder die Abscheideöffnung verstopfen würden, bereits vor Eintritt in den Abscheider aus.In a particularly advantageous embodiment of the separator according to the invention is in the insertion tube provided a coarse grid, the mesh size of which in the separator maximum processable particle size corresponds. Thus fall Particles that due to their size, the downstream pipes or the separation opening clog, already before entering the separator.

Das Grobgitter des erfindungsgemäßen Abscheiders weist bevorzugt Strömungsrichtflächen auf. Dadurch kann die Luft vorkonditioniert und zur Bildung einer laminaren Strömung gleichgerichtet werden, so dass sich nach Passieren des Gitters keine Wirbel mehr bilden. Dies wirkt sich zudem auch günstig auf die folgende Strömungsumlenkung aus.The Coarse grid of the separator according to the invention preferably has flow directing surfaces. This allows the air to be preconditioned and to form a laminar flow be rectified so that after passing the grid no more eddies. This also has a favorable effect the following flow deflection out.

In einer anderen bevorzugten Ausgestaltung sind beim erfindungsgemäßen Abscheider im Reinluftrohr Strömungsstörstege angeordnet sind, um in der gereinigten Luft verbleibende Feinpartikel zu entfernen.In Another preferred embodiment are the separator according to the invention arranged in the clean air tube Strömungsstörstege are to remove in the purified air remaining fine particles.

Schließlich ist bevorzugt nach jedem Strömungsstörsteg eine Öffnung vorgesehen, aus der die abgeschiedenen Feinpartikel austreten können. Somit wird auf diese Weise auch hier vermieden, Reinigungs- und Wartungsarbeiten vornehmen zu müssen.Finally is preferably provided an opening after each flow straightener, from which the separated fine particles can escape. Consequently is thus avoided in this way, cleaning and maintenance to have to make.

Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing

1 stellt eine seitliche Schnittansicht einer Ausführungsform des Partikelabscheiders gemäß der vorliegenden Erfindung dar. 1 FIG. 4 illustrates a side sectional view of an embodiment of the particle separator according to the present invention. FIG.

Wege zur Ausführung der ErfindungWays to execute the invention

In 1 ist eine Ausführungsform des Partikelabscheiders 1 in seitlichem Längsschnitt gezeigt. Durch ein Einführrohr 2 wird die ungereinigte Luft angesaugt oder beispielsweise durch den an der Fahrzeugvorderseite herrschenden Staudruck in den Partikelabscheider 1 gedrückt. An einem Grobgitter 8 mit Strömungsrichtflächen werden für den Abscheider zu große Partikel festgehalten und entfernt. Die als Strömungsrichtflächen ausgebildeten Gitterstäbe haben einerseits eine Richtfunktion und bewirken andererseits, dass sich nach dem Gitter eine laminare Strömung ohne Verwirbelungen ausbildet.In 1 is an embodiment of the particle separator 1 shown in lateral longitudinal section. Through an insertion tube 2 the unpurified air is sucked in or, for example, by the prevailing at the vehicle front end back pressure in the particle separator 1 pressed. At a coarse grid 8th With flow straightening surfaces too large particles are held and removed for the separator. The grids formed as flow directing surfaces have a directional function on the one hand and, on the other hand, cause a laminar flow to form without turbulence after the grate.

Die so vom Gitter vorkonditionierte Luft wird im Einführrohr 2 durch Verjüngung beschleunigt und strömt in eine Strömungsumlenkzone 4, die sich idealerweise am höchsten Punkt des Abscheiders befindet. Dort bewirkt die im Wesentlichen S-förmige Umlenkung eine starke laterale Beschleunigung des schnellen partikelbelasteten Luftstroms, wodurch die im Vergleich zur Luft schweren Partikel wegen ihrer Trägheit dem Luftstrom nicht mehr folgen können und aufgrund der durch die Umlenkung erzeugten Fliehkraft die Luftströmungsbahnen verlassen. Sobald die Partikel ohne Einfluss der Luftströmung sind, wird ihre Bewegung nur noch durch ihren eigenen, von dem Einführrohr 2 bestimmten Bahnimpuls und die Schwerkraft bestimmt. Die Partikel treffen dann auf nacheinander angeordnete Prallflächen 5a, 5b, auf denen die kinetische Energie der Partikel durch das Material der Prallflächen abgebaut wird. Die Prallflächen sind im Ausführungsbeispiel unter einem Winkel von ungefähr 50° zur Partikelflugbahn angeordnet. Von den Prallflächen gelangen die Partikel in einen strömungsberuhigten Bereich 7, wo sie nicht mehr von der durch die hohen Strömungsgeschwindigkeiten der Luft verursachten Sogwirkung mitgerissen werden können und absinken.The air thus preconditioned by the grid is introduced into the introduction tube 2 accelerated by rejuvenation and flows into a flow deflection zone 4 , which is ideally located at the highest point of the separator. There, the substantially S-shaped deflection causes a strong lateral acceleration of the fast particle-laden air flow, whereby the airborne particles are unable to follow the air flow due to their inertia and leave the air flow paths due to the centrifugal force generated by the deflection. As soon as the particles are without the influence of the air flow, their movement is only through their own, from the insertion tube 2 determines certain orbital momentum and gravity. The particles then hit successively arranged baffles 5a . 5b in which the kinetic energy of the particles is dissipated by the material of the baffles. The baffles are arranged in the embodiment at an angle of about 50 ° to the particle trajectory. From the baffles, the particles enter a flow-calmed area 7 where they can no longer be carried away by the suction effect caused by the high flow velocities of the air and sink.

Am tiefsten Punkt der strömungsberuhigten Zone 7 befindet sich eine Abscheideöffnung 6, deren Größe so bemessen ist, dass sie den problemlosen Durchtritt der Partikel erlaubt. Die Partikel gelangen nach und nach zu diesem tiefsten Punkt und treten durch die Abscheideöffnung 6 aus dem Abscheider 1 aus.At the lowest point of the flow-calmed zone 7 there is a separation opening 6 , whose size is such that it allows easy passage of the particles. The particles gradually move to this lowest point and pass through the separation opening 6 from the separator 1 out.

Die gereinigte Luft verlässt die Strömungsumlenkzone 4 über ein Reinluftrohr 3, dessen Öffnungsquerschnitt an der Strömungsumlenkzone zu jenem des Einführrohrs 2 unter einem Winkel angeordnet ist.The cleaned air leaves the flow deflection zone 4 over a clean air tube 3 , Its opening cross section at the Strömungsumlenkzone to that of the insertion tube 2 is arranged at an angle.

Es ist weiterhin möglich, die ungereinigte sowie die gereinigte Luft aus anderen als den dargestellten Richtungen in die Strömungsumlenkzone 4 zu führen, unabhängig von der Bauform des Abscheiders.It is also possible, the unpurified and the purified air from other than the directions shown in the Strömungsumlenkzone 4 regardless of the design of the separator.

Claims (11)

Partikelabscheider (1) zur Luftreinigung, umfassend ein Einführrohr (2) zum Einführen von ungereinigter Luft, und ein Reinluftrohr (3) zum Ausgeben gereinigter Luft, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Einführrohr (2) und dem Reinluftrohr (3) eine Strömungsumlenkzone (4) angeordnet ist, welche die Richtung der Luftströmung aus dem Einführrohr (2) im Wesentlichen S-förmig umlenkt, so dass die in der ungereinigten Luft mitgeführten Partikel trägheitsbedingt aus der Luftströmung austreten und auf eine Prallfläche (5a, 5b) auftreffen, von wo sie schwerkraftbedingt absinken, und dass eine Abscheideöffnung (6) vorgesehen ist, aus der die abgeschiedenen Partikel aus dem Abscheider (1) austreten können.Particle separator ( 1 ) for air cleaning, comprising an insertion tube ( 2 ) for introducing unpurified air, and a clean air tube ( 3 ) for dispensing purified air, characterized in that between the introduction tube ( 2 ) and the clean air tube ( 3 ) a flow deflection zone ( 4 ) is arranged, which the direction of the air flow from the insertion tube ( 2 ) deflects substantially S-shaped, so that the entrained in the uncleaned air particles escape from the air flow due to inertia and on an impact surface ( 5a . 5b ), from where they fall due to gravity, and that a separation opening ( 6 ) is provided, from which the separated particles from the separator ( 1 ) can escape. Abscheider nach Anspruch 1, wobei der Eintrittsquerschnitt des Einführrohrs (2) in die Strömungsumlenkzone (4) zum Austrittsquerschnitt des Reinluftrohrs aus der Strömungsumlenkzone parallelversetzt und/oder unter einem Winkel angeordnet ist.Separator according to claim 1, wherein the inlet cross-section of the introduction tube ( 2 ) into the flow deflection zone ( 4 ) offset parallel to the outlet cross section of the clean air tube from the Strömungsumlenkzone and / or is arranged at an angle. Abscheider nach Anspruch 1 oder 2, wobei im Wesentlichen unter der Strömungsablenkzone (4) ein strömungsberuhigter Bereich (7) vorgesehen ist, aus dem die abgeschiedenen Partikel nicht mehr in die Luftströmung zurückkehren können.A separator according to claim 1 or 2, wherein substantially below the flow deflection zone (FIG. 4 ) a flow-calmed area ( 7 ) is provided, from which the separated particles can not return to the air flow. Abscheider nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei in der Strömungsumlenkzone (4) und/oder im strömungsberuhigten Bereich (7) mehrere nacheinander angeordnete Prallflächen (5a, 5b) angeordnet sind, auf die die in der ungereinigten Luft mitgeführten Partikel auftreffen und von welchen sie allmählich zur Abscheideöffnung (6) gelenkt werden.A separator according to claim 1, 2 or 3, wherein in the flow deflection zone ( 4 ) and / or in the flow-calmed area ( 7 ) a plurality of successively arranged baffles ( 5a . 5b ) are placed on the impinged in the unpurified air particles and from which they gradually to the separation ( 6 ) are steered. Abscheider nach Anspruch 4, wobei die Prallflächen (5a, 5b) aus kinetische Energie absorbierendem Material, insbesondere PUR, bestehen.Separator according to claim 4, wherein the baffles ( 5a . 5b ) consist of kinetic energy absorbing material, in particular PUR. Abscheider nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Prallfläche(n) (5a, 5b) unter einem Winkel zwischen 5° und 80° zur Partikelflugbahn angeordnet ist bzw. sind.A separator according to claim 4 or 5, wherein the baffle surface (s) (s) ( 5a . 5b ) is arranged at an angle between 5 ° and 80 ° to the particle trajectory or are. Abscheider nach Anspruch 3, wobei die Abscheideöffnung (6) am tiefsten Punkt des strömungsberuhigten Bereichs (7) vorgesehen ist und so bemessen ist, dass die abgeschiedenen Partikel hindurchtreten können.A separator according to claim 3, wherein the separation opening ( 6 ) at the lowest point of the flow-calmed area ( 7 ) is provided and is dimensioned so that the deposited particles can pass. Abscheider nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei im Einführrohr (2) ein Grobgitter (8) vorgesehen ist, dessen Maschenweite der im Abscheider (1) maximal verarbeitbaren Partikelgröße entspricht.Separator according to one of the preceding claims, wherein in the insertion tube ( 2 ) a coarse grid ( 8th ), the mesh size of which in the separator ( 1 ) corresponds to the maximum processable particle size. Abscheider nach Anspruch 8, wobei das Grobgitter (8) Strömungsrichtflächen aufweist.A separator according to claim 8, wherein the coarse grid ( 8th ) Has flow directing surfaces. Abscheider nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei im Reinluftrohr (2) Strömungsstörstege angeordnet sind, um in der gereinigten Luft verbleibende Feinpartikel zu entfernen.Separator according to one of the preceding claims, wherein in the clean air tube ( 2 ) Flow straps are arranged to remove fine particles remaining in the cleaned air. Abscheider nach Anspruch 11, wobei nach jedem Strömungsstörsteg eine Öffnung vorgesehen ist, aus der die abgeschiedenen Feinpartikel austreten können.A separator according to claim 11, wherein an opening is provided after each flow straightener, from which the separated fine particles can escape.
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