DE102011110696A1

DE102011110696A1 - Lufthutzen-Zyklonfilteranordnung

Info

Publication number: DE102011110696A1
Application number: DE102011110696A
Authority: DE
Inventors: Ingmar Berger; Dagmar Neu; Patrick Spengler; Timo Stache; Dirk Pfuderer
Original assignee: MTU Friedrichshafen GmbH
Current assignee: Rolls Royce Solutions GmbH
Priority date: 2011-08-16
Filing date: 2011-08-16
Publication date: 2013-05-16
Anticipated expiration: 2031-08-17
Also published as: HK1199078A1; US20140208701A1; WO2013023759A1; CN103890369A; KR20140053990A; US9248394B2; KR101877445B1; CN103890369B; DE102011110696B4

Abstract

Vorgeschlagen wird eine Lufthutzen-Zyklonfilteranordnung (1) mit einer Lufthutze (2) zur Rohluftführung, welche eine Eintrittsöffnung (4), einen Umlenkbereich (5) zur Rohluftumlenkung und eine Austrittsöffnung (6) umfasst und mit einem Zyklonfilter (3) zur Rohluftreinigung, welcher in Strömungsrichtung der Lufthutze (2) nachgeschaltet und luftdicht mit der Lufthutze (2) verbunden ist, wobei im Zyklonfilter (3) ein Lochblech (8) als Filtereintrittsöffnung angeordnet ist, das Lochblech (8) einen ersten Durchtrittsbereich (11) mit hoher Lochanzahl, einen zweiten Durchtrittsbereich (15) geringer Lochanzahl an der geodätisch tiefsten Stelle und ein Prallblech (16) aufweist, wobei das Prallblech (16) die Rohluftströmung durch den ersten (11) sowie zweiten Druchtrittsbereich (15) aufteilt und mit der Außenwand (19) der Lufthutze (2) einen strömungsberuhigten Auffangsraum (20) bildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lufthutzen-Zyklonfilteranordnung mit einer Lufthutze zur Rohluftführung, welche eine Eintrittsöffnung, einen Umlenkbereich zur Rohluftumlenkung und eine Austrittsöffnung umfasst und mit einem Zyklonfilter zur Rohluftreinigung, welcher in Strömungsrichtung der Lufthutze nachgeschaltet und luftdicht mit der Lufthutze verbunden ist, wobei im Zyklonfilter ein Lochblech als Filtereintrittsöffnung angeordnet ist.
Die DE 27 38 293 A1 der Anmelderin zeigt eine Luftfiltereinrichtung für eine aufgeladene Brennkraftmaschine. Im Luftpfad sind ein Zyklonfilter zur Rohluftreinigung, der Verdichter eines Abgasturboladers, ein Ladeluftkühler und ein Trockenluftfilter angeordnet. Der im Zyklonfilter abgeschiedene Staub wird über ein Absauggebläse aus dem Zyklonfilter entfernt.
Von der Anmelderin im Serieneinsatz ist eine Lufthutzen-Zyklonfilternanordnung mit einer I-förmigen Lufthutze zur Rohluftführung und mit einem Zyklonfilter zur Rohluftreinigung, welcher in Strömungsrichtung der Lufthutze nachgeschaltet und luftdicht mit der Lufthutze verbunden ist. Die Lufthutzen-Zyklonfilteranordnung ist im Luftpfad entsprechend der DE 27 38 293 A1 angeordnet. Die Lufthutze hat eine Eintrittsöffnung, einen Umlenkbereich zur Rohluftumlenkung und eine Austrittsöffnung. Der Zyklonfilter hat ein Lochblech als Filtereintrittsöffnung, eine erste Austrittsöffnung für die Ladeluft und eine zweite Austrittsöffnung zur Staubabsaugung. Das Lochblech wiederum hat einen ersten, zentrischen Durchtrittsbereich mit hoher Lochanzahl und einen undurchlässigen Randbereich. In jeder Öffnung des Lochblechs ist eine Zyklonpfeife angeordnet.
In der Praxis hat sich nun gezeigt, dass bei Fahrzeugen mit dieser Lufthutzen-Zyklonfilteranordnung zum Beispiel bei Kolonnenfahrten in staubiger Umwelt oder bei Wüstenfahrten der Reststaubanteil in der Ladeluft ansteigt. Ein hoher Reststaubanteil in der Ladeluft wiederum schädigt das Verdichterlaufrad des Abgasturboladers. Verursacht wird der hohe Reststaubanteil durch die größeren Staubpartikel in der Rohluft. Diese tendieren dazu sich an der geodätisch tiefsten Stelle der Lufthutzen-Zyklonfilteranordung abzusetzen. Aufgrund der Umlenkung der Rohluft in der Lufthutze bildet sich jedoch genau in diesem Bereich ein Luftwirbel, welcher die größeren Staubpartikel hochreißt und der Luftströmung diskontinuierlich zuführt.
Der Erfindung hegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Lufthutzen-Zyklonfilteranordnung zu entwickeln.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Lufthutzen-Zyklonfilteranordnung mit den Merkmalen von Anspruch eins. Die Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen dargestellt.
Bei der Lufthutzen-Zyklonfilteranordnung wird die Verbeserung dadurch erreicht, dass das Lochblech einen ersten Durchtrittsbereich mit hoher Lochanzahl, einen zweiten Durchtrittsbereich geringer Lochanzahl an der geodätisch tiefsten Stelle und ein Prallblech aufweist. Das Prallblech trennt den ersten vom zweiten Durchtrittsbereich. Zudem erfüllt das Prallblech eine doppelte Funktionalität. Zum einen teilt es die Rohluftströmung auf in eine erste Rohluftströmung durch den ersten Durchtrittsbereich und eine zweite Rohluftströmung durch den zweiten Durchtrittsbereich. Zum anderen bildet das Prallblech zusammen mit der Außenwand der Lufthutze einen strömungsberuhigten Auffangraum für die größeren Staubpartikel. Das Prallblech verhindert also, dass die größeren Staubpartikel in die erste Rohluftströmung gerissen werden. Aus dem Auffangraum werden dann die Staubpartikel über den zweiten Durchtrittsbereich abgesaugt. Zur Verringerung der Wirbelbildung ist in der Lufthutze ergänzend ein gekrümmtes Leitblech vorgesehen, woraus eine verbesserte Sedimentation der größeren Staubpartikel aus der Rohluft resultiert.
Durch die verbesserte Lufthutzen-Zyklonfilteranordnung kann der Reinheitsgrad der Ladeluft, welche dem Verdichter des Abgasturboldaders zugeführt wird, nochmals verbessert werden. Auch bei negativen Umweltbedingungen kann so eine entsprechende Lebensdauer, hier: Verdichterrad des Abgasturboladers, garantiert werden. Als bauraumneutrale Lösung kann die Lufthutzen-Zyklonfilteranordnung problemlos gegen eine bereits verbaute ausgetauscht werden.
In den Figuren ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigen:
1 ein Lufthutzen-Zyklonfilteranordnung nach dem Stand der Technik,
2 ein verbesserte Lufthutzen-Zyklonfilteranordnung und
3 einen Ausschnitt aus der 2.
Die 1 zeigt als Schnittzeichnung eine Lufthutzen-Zyklonfilteranordnung 1 nach dem Stand der Technik wie er von der Anmelderin in Serie verbaut wird. Die Anordnung umfasst eine Lufthutze 2 zur Rohluftführung und einen Zyklonfilter 3 zur Reinigung der Rohluft. Die Luftströmungen sind in der Figur durch Pfeile eingezeichnet. Die Lufthutze 2 ist I-förmig ausgeführt und hat eine Eintrittsöffnung 4 für die Rohluft RL, einen Umlenkbereich 5 zur Rohluftumlenkung und eine Austrittsöffnung 6. Der Lufthutze 2 ist in Strömungsrichtung der Zyklonfilter 3 nachgeschaltet. Die beiden Bauteile sind luftdicht miteinander verbunden. Zum Beispiel indem die Lufthutze 2 mit dem Zyklonfilter 3 verschraubt wird oder -wie dargestellt- indem die Bauteile unter Zwischenschaltung einer Dichtung 7 aneinander anliegen. Der Zyklonfilter 3 ist in der 1 zweistufig ausgebildet und umfasst ein Lochblech 8 als Filtereintrittsöffnung, eine erste Austrittsöffnung 9 für die Ladeluft LL und eine zweite Austrittsöffnung 10 für den Staub SB. In jeder Öffnung des Lochblechs 8 ist eine Zyklonpfeife angeordnet, welche aus Gründen der besseren Übersicht jedoch nicht dargestellt sind. Die Ladeuft LL wird vom Verdichter eines Abgasturboladers gefördert. Über die zweite Austrittsöffnung 10 werden die Staubpartikel aus einem Absaugraum 13 über ein nicht dargestelltes Gebläse abgesaugt. Das Lochblech 8 hat einen ersten, zentrischen Durchtrittsbereich 11 mit hoher Lochanzahl und einen undurchlässigen Randbereich 12. Die größeren Staubpartikel der Rohluft RL setzen sich an der geodätisch tiefsten Stelle der Lufthutzen-Zyklonfilteranordung ab. Aufgrund der Umlenkung der Rohluft RL bildet sich jedoch im Bereich 14 ein Luftwirbel, welcher die größeren Staubpartikel hochreißt und der Strömung diskontinuierlich wieder zuführt. Diese diskontinuierliche Staubbelastung bewirkt wiederum einen höheren Reststaubgehalt der Ladeluft und schädigt das Verdichterlaufrad des Abgasturboladers.
Die 2 zeigt als Schnittbild eine verbesserte Lufthutzen-Zyklonfilteranordnung 1. Gleiche Bauteile zur 1 sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die weitere Beschreibung erfolgt gemeinsam mit der 3, die einen Ausschnitt aus der 2 im Bereich des Lochblechs 8 zeigt. Das Lochblech 8 des Zyklonfilters 3 zeigt den ersten, zentrischen Durchtrittsbereich 11 und jetzt einen zweiten Durchtrittsbereich 15 geringer Lochanzahl an der geodätisch tiefsten Stelle. Siehe auch 3. Ergänzend ist das Lochblech 8 mit einem Prallblech 16 versehen, welches den ersten Durchtrittsbereich 11 vom zweiten Durchtrittsbereich 15 trennt und in die Austrittsöffnung 6 der Lufthutze 2 hineinragt. Das Prallblech 16 erfüllt dabei eine doppelte Funktionalität. Zum einen teilt es, siehe 3, die Strömung der Rohluft RL in eine erste Rohluftströmung 17 durch den ersten Druchtrittsbereich 11 und in eine zweite Rohluftströmung 18 durch den zweiten Durchtrittsbereich 15. Zum anderen bildet das Prallblech 16 zusammen mit der Außenwand 19 der Lufthutze 2 und gegebenfalls mir der Dichtung 7 einen strömungsberuhigten Auffangsraum 20. Im Auffangraum 20 sammeln sich die größeren Staubpartikel. Das Prallblech 16 verhindert, dass die größeren Staubpartikel in die erste Rohluftströmung 17 gerissen werden. Optional hat das Prallblech 16 Schlitze 22. Über die Schlitze 22 werden diejenigen größeren Staubpartikel in den Auffangraum abgeführt, welche noch in der ersten Rohluftströmung 17 enthalten sind. Aus dem Auffangraum 20 werden dann die Staubpartikel über den zweiten Druchtrittsbereich 15 in den Absaugraum 13 und über die zweite Austrittsöffnung 10 von einem Staubgebläse abgesaugt. Als weitere Maßnahme zur Verhinderung der Wirbelbildung ist in der Lufthutze 2 ein gekrümmtes Leitblech 21 vorgesehen, wodurch eine verbesserte Sedimentation der größeren Staubpartikel aus der Rohluft RL erreicht wird.
Bezugszeichenliste

1: Lufthutzen-Zyklonfilteranordnung
2: Lufthutze
3: Zyklonfilter
4: Eintrittsöffnung
5: Umlenkbereich
6: Austrittsöffnung
7: Dichtung
8: Lochblech
9: Erste Austrittsöffnung
10: Zweite Austrittsöffnung
11: Erster Durchtrittsbereich
12: Randbereich
13: Absaugraum
14: Wirbelbereich
15: Zweiter Durchtrittsbereich
16: Prallblech
17: Erste Rohluftströmung
18: Zweite Rohluftströmung
19: Außenwand
20: Auffangraum
21: Leitblech

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 2738293 A1 [0002, 0003]

Claims

Lufthutzen-Zyklonfilteranordnung (1) mit einer Lufthutze (2) zur Rohluftführung, welche eine Eintrittsöffnung (4), einen Umlenkbereich (5) zur Rohluftumlenkung und eine Austrittsöffnung (6) umfasst und mit einem Zyklonfilter (3) zur Rohluftreinigung, welcher in Strömungsrichtung der Lufthutze (2) nachgeschaltet und luftdicht mit der Lufthutze (2) verbunden ist, wobei im Zyklonfilter (3) ein Lochblech (8) als Filtereintrittsöffnung angeordnet ist, das Lochblech (8) einen ersten Durchtrittsbereich (11) mit hoher Lochanzahl, einen zweiten Durchtrittsbereich (15) geringer Lochanzahl an der geodätisch tiefsten Stelle und ein Prallblech (16) aufweist, wobei das Prallblech (16) die Rohluftströmung durch den ersten (11) sowie zweiten Druchtrittsbereich (15) aufteilt und mit der Außenwand (19) der Lufthutze (2) einen strömungsberuhigten Auffangsraum (20) bildet.
Lufthutzen-Zyklonfilteranordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zyklonfilter (3) eine erste Austrittsöffnung (9) für die Ladeuft und eine zweite Austrittsöffnung (10) zur Staubabsaugung aufweist und der Auffangraum (20) über den zweiten Durchtrittsbereich (15) mit der zweiten Austrittsöffnung (10) strömungsmäßig verbunden ist.
Lufthutzen-Zyklonfilteranordnung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Umlenkbereich der Lufthutze (2) ein Leitblech (21) zur Rohluftführung angeordnet ist.
Lufthutzen-Zyklonfilteranordnung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zyklonfilter (3) zweistufig ausgebildet ist.