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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft einen Zyklonabscheider nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Der Zyklonabscheider ist zum Abscheiden von flüssigen und/oder festen Partikeln aus einem Fluid, insbesondere aus einem Gasstrom, beispielsweise aus Luft, ausgebildet.
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Stand der Technik
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Aus der Druckschrift
EP 1 493 489 A1 ist ein Zyklonabscheider nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Derartige Zyklonabscheider sind auch als Inline-Zyklone bekannt, da Eintritts- und Austrittsrichtung der Strömung meist koaxial übereinstimmen.
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Die Druckschrift
EP 0 019 057 A1 offenbart einen Zyklonabscheider mit zwei hintereinandergeschalteten Zyklonrohren zur Abscheidung von Partikeln aus einem Fluid. Die beiden hintereinandergeschalteten Zyklonrohre sind baugleich ausgebildet und unterscheiden sich lediglich in ihrem Durchmesser, wobei das zweite Zyklonrohr einen geringeren Durchmesser aufweist als das erste Zyklonrohr. Durch die unterschiedliche Grö-ße des Durchmessers der Zyklonrohre sind die einzelnen Abscheidestufen der Zyklonrohre jeweils zur Abscheidung unterschiedlicher Partikeldurchmesser optimiert.
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Das US-Patent
US 4,008,059 zeigt einen Zyklonabscheider mit einem Zyklonrohr, in welchem zwei Tauchrohre angeordnet sind, wobei das stromabwärts vom ersten angeordnete, zweite Tauchrohr in das erste Tauchrohr eintaucht.
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DE 23 36 278 A offenbart einen Zyklonabscheider für Druckbehälter mit drei hintereinander angeordneten zylindrischen und/oder kegelstumpfförmigen Elementen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zyklonabscheider der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass der Abscheidegrad des Zyklonabscheiders verbessert wird.
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Offenbarung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird durch einen Zyklonabscheider mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Mithin basiert die vorliegende Erfindung darauf, dass sich der Durchmesser des zweiten Abscheideraums vom Durchmesser des ersten Abscheideraums unterscheidet. Der Durchmesser des zweiten Abscheideraums ist erfindungsgemäß größer als der Durchmesser des ersten Abscheideraums.
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Der erste Abscheideraum ist ein von einem im Wesentlichen zylindrisch ausgebildeten ersten Gehäusekörper eines ersten Zyklonelements des Zyklonabscheiders umgebener Raum. Genauer gesagt, ist der erste Abscheideraum von einem dem ersten Zyklonelement zugeordneten ersten Zyklonrohr umgeben, wobei das erste Zyklonrohr zum Abscheiden der Partikel in einer ersten Abscheidestufe ausgebildet ist. In dem ersten Abscheideraum strömt das Fluid zum Abscheiden der Partikel im Wesentlichen frei entlang dem Axialweg des Zyklonabscheiders. Der erste Abscheideraum kann sich vom anströmseitigen Ende des ersten Gehäusekörpers bis zum abströmseitigen Ende des ersten Gehäusekörpers erstrecken. Beispielsweise kann sich der erste Abscheideraum von einem Fluideintritt des ersten Zyklonrohrs bis zu einem Fluidaustritt des ersten Zyklonrohrs erstrecken. Zumindest erstreckt sich der erste Abscheideraum zwischen einer im ersten Zyklonrohr angeordneten Leitvorrichtung und einem unmittelbar dem ersten Zyklonelement nachgeordneten zweiten Zyklonelement. Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erstreckt sich der erste Abscheideraum zumindest zwischen der im ersten Zyklonrohr angeordneten Leitvorrichtung und einem zum Abführen des den ersten Abscheideraum durchströmenden Fluids ausgebildeten und im ersten Zyklonrohr angeordneten ersten Tauchrohr, insbesondere zwischen dem Ende einer Schaufel der Leitvorrichtung und einem Abstandshalter des ersten Tauchrohrs.
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Der zweite Abscheideraum ist ein von einem im Wesentlichen zylindrisch ausgebildeten zweiten Gehäusekörper eines zweiten Zyklonelements des Zyklonabscheiders umgebener Raum, in dem das Fluid zum Abscheiden der Partikel im Wesentlichen frei entlang dem Axialweg des Zyklonabscheiders strömt. Genauer gesagt, ist der zweite Abscheideraum von einem zweiten Zyklonrohr umgeben, wobei das zweite Zyklonrohr einem zweiten Zyklonelement zugeordnet ist und zum Abscheiden der Partikel in einer zweiten Abscheidestufe ausgebildet ist.
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Als Abscheideraum wird bezeichnet ein von einem im Wesentlichen zylindrisch ausgebildeten Gehäusekörper (manchmal auch abweichend als Zyklonrohr bezeichnet) umgebenes, freies, zylindrisches Strömungsvolumen, in welchem sich eine schraubenförmige Strömung ausbilden kann und Partikel während des Durchströmens des Strömungsraums radial nach außen getragen werden können, so dass radial außen eine Anreicherung von Partikeln entsteht, die anschließend abgeschieden werden können. Stromauf des Abscheideraums kann eine Leitvorrichtung zur Erzeugung einer Rotativkomponente der Strömungsbewegung vorgesehen sein. Dies ist vorliegend wie oben beschrieben beim ersten Zyklonelement der Fall. Erst stromab auf den Abscheideraum folgt das in den Gehäusekörper hineinragende Tauchrohr, welches die radial außen angereicherten Partikel vom radial inneren Bereich der Strömung abtrennt und einen sich in Strömungsrichtung erweiternden Querschnitt aufweisen kann. Somit ist der Abscheideraum ein vom Gehäusekörper umgebender Bereich innerhalb des Zyklonelements, in dem weder Leitwerk noch Tauchrohr angeordnet sind. Dies ist für einen hohen Abscheidegrad sehr vorteilhaft, da innerhalb dieses Bereichs eine effektive Partikelanreicherung im radial äußeren Bereich erfolgen kann.
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Der zweite Abscheideraum kann sich vom anströmseitigen Ende des zweiten Gehäusekörpers bis zum abströmseitigen Ende des zweiten Gehäusekörpers erstrecken. Beispielsweise kann sich der zweite Abscheideraum vom anströmseitigen Ende des zweiten Zyklonrohrs bis zu einem Fluidaustritt des zweiten Zyklonrohrs erstrecken. Zumindest ist der zweite Abscheideraum zwischen dem anströmseitigen Ende des zweiten Gehäusekörpers und einem zum Abführen des den zweiten Abscheideraum durchströmenden Fluids ausgebildeten dritten Zyklonelement angeordnet.
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Das zweite Zyklonelement ist dem ersten Zyklonelement unmittelbar nachgeordnet.
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Versuche haben gezeigt, dass der Abscheidegrad des Zyklonabscheiders insbesondere dann deutlich verbessert ist, wenn der Durchmesser des zweiten Abscheideraums kleiner ist als der Durchmesser des ersten Abscheideraums. Durch einen geringeren Durchmesser des Abscheideraums der zweiten Abscheidestufe ergibt sich also ein deutlich verbesserter Abscheidegrad. Dieser Effekt ist überraschend, da sich in der ersten Abscheidestufe eine Verkleinerung des Durchmessers des Abscheideraums bei gleichem Volumenstrom negativ auswirkt.
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Die beiden Abscheideräume sind jeweils derart ausgebildet, dass das von der im ersten Zyklonrohr angeordneten Leitvorrichtung in Rotation versetzte Fluid im Wesentlichen entlang einem Axialweg, also entlang der Längsachse, des Zyklonabscheiders strömt. Die Strömungsrichtung des Fluids im ersten Abscheideraum stimmt also mit der Strömungsrichtung des Fluids im zweiten Abscheideraum überein. Dabei kann das Fluid in den jeweiligen Abscheideräumen insbesondere frei oder im Wesentlichen frei strömen.
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Das Fluid strömt im Zyklonabscheider von einem vor der Leitvorrichtung angeordneten Rohfluideinlass zu einem hinter dem zweiten Abscheideraum angeordneten Reinfluidauslass.
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Im Gegensatz zu dem in der
EP 0 019 057 A1 offenbarten Zyklonabscheider, bei dem beide Zyklonrohre jeweils eine Leitvorrichtung aufweisen, weist bei der vorliegenden Erfindung nur das erste Zyklonrohr eine Leitvorrichtung auf. Das zweite Zyklonrohr des Zyklonabscheiders der vorliegenden Erfindung ist derart ausgebildet, dass das von der Leitvorrichtung des ersten Zyklonrohrs in Rotation versetzte Fluid entlang dem Axialweg des Zyklonabscheiders frei durch das zweite Zyklonrohr strömen kann. Dieser Unterschied, dass das zweite Zyklonrohr keine Leitvorrichtung aufweist, bewirkt den in der
EP 1 493 489 A1 beschriebenen technischen Effekt, dass bei einem besseren Abscheidegrad ein geringerer Druckverlust erreicht wird. Dies ist damit zu begründen, dass in der zweiten Abscheidestufe hauptsächlich relativ große Partikel ankommen, welche die erste Abscheidestufe als sogenanntes Spritzkorn passiert haben.
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Bei der vorliegenden Erfindung weist das zweite Zyklonrohr somit keine Leitvorrichtung auf. Zudem weist bei einer bevorzugten Ausführungsform der zweite Abscheideraum einen geringeren Durchmesser auf als der erste Abscheideraum.
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Der den ersten Abscheideraum umgebende erste Gehäusekörper und der den zweiten Abscheideraum umgebende zweite Gehäusekörper kann beispielsweise einen Innendurchmesser von etwa 15 bis 25 Millimetern aufweisen. Bei Zyklonrohren mit diesen Dimensionen ist die vorstehend genannte Erscheinung des Spritzkorns besonders häufig zu beobachten.
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Das zweite Zyklonrohr weist ein erstes Tauchrohr auf, das im ersten Zyklonrohr aufgenommen ist und zum Zuführen von aus dem ersten Abscheideraum ausströmendem Fluid in das erste Tauchrohr und insbesondere in das zweite Zyklonrohr ausgebildet ist. Zur Verbesserung des Druckverlustes ist das erste Tauchrohr im Wesentlichen kegelförmig oder im Wesentlichen trichterförmig ausgebildet.
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Der Zyklonabscheider weist ein drittes Zyklonelement mit mindestens einem weiteren Tauchrohr auf. Das weitere Tauchrohr ist im zweiten Zyklonrohr aufgenommen und zum Zuführen von aus dem zweiten Abscheideraum ausströmendem Fluid in das dritte Zyklonelement ausgebildet. Zur Verbesserung des Druckverlustes ist das weitere Tauchrohr im Wesentlichen kegelförmig, beispielsweise kegelstumpfförmig, oder im Wesentlichen trichterförmig ausgebildet.
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Als weiteres Abgrenzungskriterium zum in der
EP 0 019 057 A1 offenbarten Zyklonabscheider, bei dem baugleiche Zyklone mit unterschiedlichem Durchmesser hintereinandergeschaltet sind, ist erfindungsgemäß der Durchmesser des weiteren Tauchrohrs größer oder gleich dem Durchmesser des ersten Tauchrohrs, insbesondere ist der Durchmesser der Einlassöffnung des weiteren Tauchrohrs größer oder gleich dem Durchmesser der Einlassöffnung des ersten Tauchrohrs. Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung grenzt sich gegenüber dem Stand der Technik also des Weiteren dadurch ab, dass das im zweiten Abscheideraum angeordnete weitere Tauchrohr einen mindestens so großen Durchmesser aufweist, wie das im ersten Abscheideraum angeordnete erste Tauchrohr. Diese Geometrie dient zur Verbesserung des Abscheidegrades des Zyklonabscheiders.
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Als weiteres Abgrenzungskriterium der vorliegenden Erfindung gegenüber dem Stand der Technik ist die Tatsache zu werten, dass bei einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das erste Tauchrohr mindestens einen Abstandshalter zum ersten Zyklonrohr aufweist. Dieser Abstandshalter erstreckt sich in radialer Richtung vom ersten Tauchrohr zum ersten Gehäusekörper und ist vorteilhafterweise einstückig am ersten Tauchrohr ausgebildet. Der Abstandshalter dient der Positionierung des ersten Tauchrohrs zum ersten Zyklonrohr.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass erster Abscheideraum und zweiter Abscheideraum freie Strömungsbereiche bilden. Dazu ist bevorzugt kein Tauchrohr und besonders bevorzugt auch keine Leitvorrichtung im Abscheideraum angeordnet. Auch ist weiter bevorzugt der zweite Abscheideraum nicht im Bereich innerhalb des ersten Tauchrohrs, sondern stromab an dieses anschließend ausgebildet. So kann auch nach der ersten Abscheidestufe im ersten Zyklonelement die verbliebene Partikelbeladung entlang des Strömungswegs effektiv radial außen angereichert werden, so dass die verbliebene Partikelbeladung effektiv vom zweiten Tauchrohr von der Restströmung mit geringerer Partikelbeladung abgetrennt werden kann.
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Daraus ergibt sich eine vorteilhafte Anordnung der folgenden Funktionsbereiche in Reihe entlang der Strömungsrichtung: Stromab der Leitvorrichtung des ersten Zyklonelements ist der erste Abscheideraum angeordnet, stromab des ersten Abscheideraums das erste Tauchrohr, stromab des ersten Tauchrohrs der zweite Abscheideraum und stromab des zweiten Abscheideraums das zweite Tauchrohr.
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Die vorliegende Erfindung betrifft schließlich die Verwendung mindestens eines Zyklonabscheiders gemäß der vorstehend dargelegten Art als Vorabscheider eines Luftfiltersystems für eine Brennkraftmaschine für ein Fahrzeug, insbesondere für eine Eisenbahn, für eine Landmaschine, beispielsweise für einen Traktor, ein Militärfahrzeug oder einen L[ast]K[raft]W[agen].
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Der Zyklonabscheider der vorstehend dargelegten Art kann bei Ansaugsystemen von Motoren aller Art verwendet werden. Die Motoren können Benzinmotoren, Dieselmotoren, Gasmotoren oder Elektromotoren sein. Insbesondere kann der Zyklonabscheider der vorstehend dargelegten Art zur Abscheidung von hohen Staubbeladungen aus Gasströmen, beispielsweise zur Abscheidung von Staub aus Motoransaugluft im Offroad-Bereich, etwa bei Motoren für militärische Zwecke oder bei Motoren für Geländefahrzeuge eingesetzt werden. Weitere mögliche Anwendungsbereiche sind Filtersysteme zur Belüftung oder Klimatisierung eines Raums, beispielsweise eines Maschinenraums, Filtersysteme zur Reinigung von Turbinen-Ansaugluft sowie Filtersysteme zur Kühlung eines Elektromotors.
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Figurenliste
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Wie bereits vorstehend erörtert, gibt es verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Hierzu wird einerseits auf die dem Anspruch 1 nachgeordneten Ansprüche verwiesen, andererseits werden weitere Ausgestaltungen, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung nachstehend u.a. anhand des durch die 1 und 2 veranschaulichten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Es zeigt:
- 1 in Schnittdarstellung ein Ausführungsbeispiel für einen Zyklonabscheider gemäß der vorliegenden Erfindung und
- 2 in Schnittdarstellung eine Detailansicht des Zyklonabscheiders aus 1.
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Gleiche oder ähnliche Ausgestaltungen, Elemente oder Merkmale sind in den 1 und 2 mit identischen Bezugszeichen versehen.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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Im anhand der
1 und
2 gezeigten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Zyklonabscheider 100 oder ein Fliehkraftabscheider oder eine Trägheitsabscheidevorrichtung, insbesondere ein Zyklonvorabscheider für einen Luftfilter einer Brennkraftmaschine gezeigt. Dieser Zyklonabscheider 100 ist eine Weiterentwicklung des in der Druckschrift
EP 1 493 489 A1 offenbarten Zyklonabscheiders.
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Der Zyklonabscheider 100 ist zum Abscheiden von flüssigen und/oder festen Partikeln aus einem Fluid, insbesondere aus einem Gasstrom, beispielsweise aus einem Luftstrom, ausgebildet.
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Der Zyklonabscheider 100 hat ein erstes Zyklonelement, das mindestens ein zum Abscheiden der Partikel in einer ersten Abscheidestufe ausgebildetes erstes Zyklonrohr 10 aufweist. Wie in 1 dargestellt, kann der Zyklonabscheider 100 als Vielzellenzyklon ausgebildet sein und eine Mehrzahl an ersten Zyklonrohren 10 aufweisen, welche in einem Array angeordnet sind.
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Durch das erste Zyklonrohr 10, insbesondere durch einen Rohfluideinlass 50 des ersten Zyklonrohrs 10, strömt das Fluid entlang dem Axialweg 20 des Zyklonabscheiders 100, genauer gesagt entlang dem Axialweg des ersten Zyklonrohrs 10, ein. Die Strömungsrichtung des Fluids erfolgt im Zyklonabscheider 100 also entlang dessen Längsachse 20.
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Zur Erzeugung einer Drallbewegung des Fluids weist das erste Zyklonrohr 10 eine Leitvorrichtung 14 auf. Die Leitvorrichtung 14 ist also dazu ausgebildet, das durch einen Rohfluideinlass dem ersten Zyklonrohr 10 zugeführte Fluid in Rotation zu versetzen.
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Die Leitvorrichtung 14 ist im ersten Zyklonrohr 10 angeordnet und von einem im Wesentlichen zylindrisch ausgebildeten dem ersten Zyklonrohr 10 zugeordneten ersten Gehäusekörper 12 umgeben.
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Der erste Gehäusekörper 12 umgibt des Weiteren einen der ersten Abscheidestufe zugeordneten ersten Abscheideraum 16. Als erster Abscheideraum 16 wird zumindest der Bereich zwischen der Leitvorrichtung 14 und einem zweiten Zyklonelement, insbesondere zwischen der Leitvorrichtung 14 und einem ersten Tauchrohr 34, bezeichnet. Dieser Bereich des ersten Abscheideraums 16 ist in 1 mittels einer mit dem Bezugszeichen 16 markierten Umrandung gekennzeichnet. Ferner kann sich der erste Abscheideraum 16 aber auch vom Fluideintritt 50 des Zyklonabscheiders 100 bis zum ersten Tauchrohr 34 erstrecken.
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Der ersten Abscheidestufe ist unmittelbar eine zweite Abscheidestufe nachgeordnet. Zum Abscheiden der Partikel in der zweiten Abscheidestufe weist der Zyklonabscheider 100 das zweite Zyklonelement mit mindestens einem zweiten Zyklonrohr 30 auf. Bei dem in 1 gezeigten Vielzellenzyklon weist das zweite Zyklonelement mehrere in einem Array angeordnete zweite Zyklonrohre 30 auf.
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Das zweite Zyklonrohr 30 hat einen im Wesentlichen zylindrisch ausgebildeten zweiten Gehäusekörper 32, der einen zweiten Abscheideraum 36 umgibt.
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Dieser zweite Abscheideraum 36 ist zwischen dem anströmseitigen Ende des zweiten Gehäusekörpers 32 und einem zum Abführen des den zweiten Abscheideraum 36 durchströmenden Fluids ausgebildeten dritten Zyklonelement, insbesondere zwischen dem ersten Tauchrohr 34 und einem dem dritten Zyklonelement zugeordneten weiteren Tauchrohr 44, angeordnet. Das weitere Tauchrohr 44 kann beispielsweise am anströmseitigen Ende eines zum Abscheiden der Partikel in einer weiteren Abscheidestufe ausgebildeten weiteren Zyklonrohrs angeordnet sein. Alternativ kann das weitere Tauchrohr 44 mit einem zum Abführen des gereinigten Fluids ausgebildeten Fluidaustritt, insbesondere einem Reinluftauslass, verbunden sein oder einen zum Abführen des gereinigten Fluids ausgebildeten Reinluftauslass aufweisen. So umgibt bei dem in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel der Gehäusekörper des dritten Zyklonelements am abströmseitigen Ende des dritten Zyklonelements einen zum Abführen des gereinigten Fluids ausgebildeten Reinfluidauslass 52.
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Zwischen dem ersten Tauchrohr 34 und dem Gehäusekörper 12 des ersten Zyklonrohrs 10 ist ein erster Ringspalt 22 angeordnet. Zwischen dem weiteren Tauchrohr 44 und dem zweiten Gehäusekörper 32 ist ein weiterer Ringspalt 24 angeordnet.
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Das durch den Zyklonabscheider 100 strömende Fluid gelangt durch den Fluideintritt 50 auf die Leitvorrichtung 14, wird dort in Rotation versetzt und strömt zu einer Eintrittsöffnung des zweiten Zyklonrohrs 30, insbesondere des ersten Tauchrohrs 34. Von dort gelangt das Fluid durch den Gehäusekörper des zweiten Zyklonrohrs 30 hindurch zu einer Eintrittsöffnung des dritten Zyklonelements, insbesondere des weiteren Tauchrohrs 44, und von dort zum Fluidaustritt 52. Aufgrund der Rotationsbewegung des Fluids werden mitgeführte Partikel nach außen geschleudert und über den ersten Ringspalt 22 ausgetragen. Weitere noch im Fluid befindliche Partikel gelangen aufgrund der anhaltenden Rotation des Fluids im zweiten Zyklonrohr 30 zu dem weiteren Ringspalt 24 und werden auch dort aus dem Fluidstrom entfernt. Die in der ersten Abscheidestufe abgeschiedenen Partikel und die in der zweiten Abscheidestufe abgeschiedenen Partikel können einem gemeinsamen Auffangbehälter zugeführt werden.
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Zur Verbesserung des Abscheidegrads ist bei dem in den 1 und 2 gezeigten Zyklonabscheider 100 der Durchmesser des ersten Abscheideraums 16 größer als der Durchmesser des zweiten Abscheideraums 36. Dabei ist sowohl der Innendurchmesser 16a des den anströmseitigen Bereich des ersten Abscheideraums 16 umgebenden ersten Gehäusekörpers 12 größer als der Innendurchmesser 36a des den anströmseitigen Bereich des zweiten Abscheideraums 36 umgebenden zweiten Gehäusekörpers 32 als auch der Innendurchmesser 16b des den abströmseitigen Bereich des ersten Abscheideraums 16 umgebenden ersten Gehäusekörpers 12 größer als der Innendurchmesser 36b des den abströmseitigen Bereich des zweiten Abscheideraums 36 umgebenden zweiten Gehäusekörpers 32.
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Bei einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel beträgt das Verhältnis des Durchmessers des zweiten Abscheideraums 36 zum Durchmesser des ersten Abscheideraums 16 weniger als 1 und mindestens 0,7.
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Das Verhältnis des Durchmessers des zweiten Abscheideraums 36, insbesondere des Innendurchmessers 36a des den anströmseitigen Bereich des zweiten Abscheideraums 36 umgebenden zweiten Gehäusekörpers 26 und/oder des Innendurchmessers 36b des den abströmseitigen Bereich des zweiten Abscheideraums 36 umgebenden zweiten Gehäusekörpers 32, zum Durchmesser 38 der Einlassöffnung des ersten Tauchrohrs 34 beträgt vorteilhafterweise etwa 1,40 bis 1,90, insbesondere etwa 1,65.
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Die Innenwand des Gehäusekörpers des ersten Zyklonrohrs 10 und des zweiten Zyklonrohrs 30 kann, wie in den
1 und
2 gezeigt, eine Gerade bilden. Alternativ kann, wie in
1 der
EP 0 019 057 A1 gezeigt, die Innenwand des Gehäusekörpers eine leicht gebogene Linie bilden.
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Bei dem in den 1 und 2 gezeigten Zyklonabscheider 100 ist die Innenwand des Gehäusekörpers des ersten Zyklonrohrs 10 derart schräg zur Längsachse 20 des Zyklonabscheiders 100 angeordnet, dass der Innendurchmesser des Gehäusekörpers des ersten Zyklonrohrs 10 in Strömungsrichtung zunimmt.
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Zudem ist die Innenwand des Gehäusekörpers des zweiten Zyklonrohrs 30 derart schräg zur Längsachse 20 des Zyklonabscheiders 100 angeordnet, dass der Innendurchmesser des Gehäusekörpers des zweiten Zyklonrohrs 30 in Strömungsrichtung zunimmt.
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Bei einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist
- - der Winkel zwischen der Längsachse 20 des Zyklonabscheiders 100 und einer ersten Verbindungslinie 18, wobei die erste Verbindungslinie 18 das anströmseitige Ende der Innenwand des den ersten Abscheideraum 16 umgebenden ersten Gehäusekörpers 12 mit dem abströmseitigen Ende der Innenwand des den ersten Abscheideraum 16 umgebenden ersten Gehäusekörpers 12 verbindet, kleiner als
- - der Winkel zwischen der Längsachse 20 des Zyklonabscheiders 100 und einer weiteren Verbindungslinie 39, wobei die weitere Verbindungslinie 39 das anströmseitige Ende der Innenwand des den zweiten Abscheideraum 36 umgebenden zweiten Gehäusekörpers 32 mit dem abströmseitigen Ende der Innenwand des den zweiten Abscheideraum 36 umgebenden zweiten Gehäusekörpers 32 verbindet.
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Wie in 2 gezeigt, kann die erste Verbindungslinie 18 in einem Winkel von etwa 0 bis 5 Grad, beispielsweise von 0,5 oder 1 Grad, zur Längsachse 20 des Zyklonabscheiders 100 angeordnet sein und die weitere Verbindungslinie 39 in einem Winkel von etwa 0 bis 5 Grad, beispielsweise von 1 Grad oder 2 Grad, zur Längsachse des Zyklonabscheiders angeordnet sein. Diese unterschiedliche Neigung der Innenwand des Gehäusekörpers des ersten Zyklonrohrs und des zweiten Zyklonrohrs 30 dient der Verbesserung des Abscheidegrades des Zyklonabscheiders 100.
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Bei dem in 2 gezeigten Zyklonabscheider ist der Durchmesser 38 der Einlassöffnung des ersten Tauchrohrs 34 gleich groß wie der Durchmesser 48 der Einlassöffnung des weiteren Tauchrohrs 44.
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Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind
- - der Innendurchmesser 16b des den abströmseitigen Bereich des ersten Abscheideraums 16 umgebenden ersten Gehäusekörpers 12 und
- - der Innendurchmesser 36b des den abströmseitigen Bereich des zweiten Abscheideraums 36 umgebenden zweiten Gehäusekörpers 32
nur in 1 markiert.
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Bei einer nicht gezeigten, nicht anspruchsgemäßen alternativen Ausführungsform eines Zyklonabscheiders ist der Durchmesser des ersten Abscheideraums 16 kleiner als der Durchmesser des zweiten Abscheideraums 36. Vorteilhafterweise beträgt bei dieser nicht gezeigten nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform das Verhältnis des Durchmessers des zweiten Abscheideraums 36 zum Durchmessers des ersten Abscheideraums 16 mehr als 1 und höchstens 1,4.
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Insgesamt zeigen die 1 und 2 einen Zentrifugalabscheider 100 mit optimiertem Abscheidegrad.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Zyklonabscheider oder Zentrifugalabscheider oder Fliehkraftabscheider oder Trägheitsabscheidevorrichtung, insbesondere Zyklonvorabscheider, beispielsweise Vielzellenzyklon, für einen Luftfilter einer Brennkraftmaschine
- 10
- erstes Zyklonrohr oder erstes Zellenrohr, insbesondere Zyklonrohr des ersten Zyklonelements
- 12
- erster Gehäusekörper, insbesondere Gehäusekörper des ersten Zyklonrohrs 10
- 14
- Leitvorrichtung oder Leitwerk
- 15
- Schaufel der Leitvorrichtung 14 oder des Leitwerks 14
- 16
- erster Abscheideraum, insbesondere Abscheideraum des ersten Zyklonelements
- 16a
- Innendurchmesser des den anströmseitigen Bereich des ersten Abscheideraums umgebenden ersten Gehäusekörpers 12
- 16b
- Innendurchmesser des den abströmseitigen Bereich des ersten Abscheideraums 16 umgebenden ersten Gehäusekörpers 12
- 18
- erste Verbindungslinie, nämlich Verbindungslinie zwischen dem anströmseitigen Ende der Innenwand des den ersten Abscheideraum 16 umgebenden ersten Gehäusekörpers 12 und dem abströmseitigen Ende der Innenwand des den ersten Abscheideraum 16 umgebenden ersten Gehäusekörpers 12, insbesondere Innenwand des den ersten Abscheideraum 16 umgebenden Gehäusekörpers 12
- 20
- Axialweg des Zyklonabscheiders
- 22
- zwischen dem ersten Gehäusekörper 12 und dem ersten Tauchrohr 34 angeordneter erster Ringspalt
- 24
- zwischen dem zweiten Gehäusekörper 32 und dem weiteren Tauchrohr 44 angeordneter weiterer Ringspalt
- 30
- zweites Zyklonrohr oder zweites Zellenrohr, insbesondere Zyklonrohr des zweiten Zyklonelements
- 32
- zweiter Gehäusekörper, insbesondere Gehäusekörper des zweiten Zyklonrohrs 30
- 34
- erstes Tauchrohr, insbesondere Tauchrohr 34 des zweiten Zyklonelements
- 35
- Abstandhalter, insbesondere ringförmiger Abstandhalter, des ersten Tauchrohrs 34
- 36
- zweiter Abscheideraum, insbesondere Abscheideraum des zweiten Zyklonelements
- 36a
- Innendurchmesser des den anströmseitigen Bereich des zweiten Abscheideraums 36 umgebenden zweiten Gehäusekörpers 32
- 36b
- Innendurchmesser des den abströmseitigen Bereich des zweiten Abscheideraums 36 umgebenden zweiten Gehäusekörpers 32
- 38
- Durchmesser der Einlassöffnung des zweiten Zyklonrohrs 30, insbesondere der Einlassöffnung des ersten Tauchrohrs 34
- 39
- weitere Verbindungslinie, nämlich Verbindungslinie zwischen dem anströmseitigen Ende der Innenwand des den zweiten Abscheideraum 36 umgebenden zweiten Gehäusekörpers 32 und dem abströmseitigen Ende der Innenwand des den zweiten Abscheideraum 36 umgebenden zweiten Gehäusekörpers 32, insbesondere Innenwand des den zweiten Abscheideraum 36 umgebenden Gehäusekörpers 32
- 44
- weiteres Tauchrohr, insbesondere Mittelrohr
- 48
- Durchmesser der Einlassöffnung des dritten Zyklonelements, insbesondere der Einlassöffnung des weiteren Tauchrohrs 44
- 50
- Fluideintritt, insbesondere Rohfluideinlass, des Zyklonabscheiders 100
- 52
- Fluidaustritt, insbesondere Reinfluidauslass, des Zyklonabscheiders 100
