-
Vorrichtung zum Filtern von Luft, umfassend ein Filtergehäuse mit einem Rohluft- und einem Reinluftbereich, wobei Roh- und Reinluftbereich durch eine Trennwand gegeneinander abgetrennt sind, mindestens ein Filterelement, das mittels eines Kopfabschnittes mit mindestens einer in der Trennwand eingebrachten Öffnung zum Durchtritt eines Luftstromes vom Rohluft- in den Reinluftbereich verbindbar ist, wobei im Kontaktbereich zwischen Kopfabschnitt und Trennwand eine Dichtung mit zwei Dichtrippen ausgeführt ist, sowie eine zusätzliche Vorrichtung zum Beaufschlagen eines zwischen den Dichtrippen ausgebildeten Zwischenraums mit Druckluft.
-
Die für den Betrieb von Verbrennungsmotoren aus der Umgebung angesaugte Luft darf keine Verunreinigungen enthalten, die eine bestimmte Korngröße überschreiten, da dies einen erhöhten Verschleiß verursachen und zu Schäden an empfindlichen Motor-Bauteilen führen würde. Deshalb muss die Luft vor Zufuhr zum Verbrennungsmotor gefiltert werden. Die hierfür benutzten Filterelemente sind oftmals als Taschenfilter ausgebildet. Unter normalen Betriebsbedingungen, wie sie zum Beispiel bei auf asphaltierten Straßen verkehrenden Fahrzeugen vorliegen, wird die Umgebungsluft üblicherweise in zufriedenstellender und ausreichender Weise mittels eines in der Luftzufuhr zum Motor angeordneten plissierten Papierfilters von Schmutzteilchen befreit, die im angesaugten Luftstrom mitgeführt werden. Mit zunehmender Betriebsdauer lagern sich dabei immer mehr Schmutzteilchen am Filterpapier an. Der Strömungswiderstand steigt hierdurch und der Luftzutritt wird erschwert. Bei einfachen Filterkonstruktionen ist in einem solchen Fall der zustandsorientierte Austausch des Luftfilters die einfachste und kostengünstige Lösung. Allerdings werden insbesondere schwere Motoren, wie sie beispielsweise in (Berg-)Baumaschinen, Panzern oder Schienenfahrzeugen zum Einsatz kommen, unter meist äußerst ungünstigen und staubhaltigen Umgebungsbedingungen betrieben. Im Zusammenwirken mit den großen Luftvolumina, die derartige Motoren für ihren Betrieb benötigen, übersteigt die vom Motor fernzuhaltende Schmutzfracht deutlich das Niveau eines typischen Straßenfahrzeuges. Die Luftfilter werden schon bei kurzen Betriebsdauern mit großen Mengen von Schmutzteilchen belastet und erzeugen einen hohen Strömungswiderstand. Es ist deshalb üblich, mehrstufige Filtersysteme einzusetzen. So sind beispielsweise verschiedene Kombinationen von vorabscheidenden und akkumulierenden Filtern bekannt, wie z. B. die Kombination eines Mehrfachdüsenlüftungsgitters mit Zyklonfiltern und nachgeschalteten plissierten Papierfiltern.
-
Aus der
WO 2000/074818 A1 ist eine Luftfilter-Anordnung bekannt, die eine erste von der angesaugten Luft zu durchströmende Filterstufe mit einer V-förmigen Anordnung zweier Filterplatten sowie eine zweite Filterstufe zur Feinfilterung der Luft aufweist. Beide Filterstufen sind durch eine Trennwand des Filtergehäuses voneinander getrennt. In dieser Trennwand ist eine Öffnung zum Übertritt von Luft aus der ersten Filterstufe in die zweite Filterstufe vorgesehen. Das Luftaustrittsende der als „V-Filterpackung” bezeichneten V-förmigen Anordnung zweier Filterplatten der ersten Filterstufe besitzt einen Dichtungsring. Zur Verbesserung der Dichtheit sind am Luftaustrittsende der V-Filterpackung zwei zusätzliche Anschlagleisten aus Metall vorgesehen, welche parallel zu den Rändern der Öffnung in der Trennwand ausgerichtet sind. Dabei überragt die Bauhöhe des Dichtungsringes im unmontierten Zustand die Bauhöhe der beiden Anschlagleisten. Mittels einer Halte- bzw. Hub-Mechanik ist die V-Filterpackung gegen die Trennwand des Filtergehäuses anhebbar. In der Betriebsposition stößt das Luftaustrittsende der V-Filterpackung gegen die beiden Anschlagleisten, so dass der Dichtungsring gestaucht wird. Das Bewegen des Luftfilters zwischen einer ersten Außer-Betriebs-Position und einer zweiten Betriebs-Position sowie das Verriegeln des Luftfilters in der zweiten Betriebs-Position ist jedoch mechanisch aufwändig. Insbesondere kann es aber zu Undichtigkeiten durch verklemmte oder versprödete Dichtungsringe kommen.
-
Aus der
DE 2 215 193 A ist ein Luftfilter bekannt, dessen Filtergehäuse mittels eines Kurbeltriebes gegen einen Rahmen anpressbar ist, wobei der Kontaktbereich zwischen Filtergehäuse und Rahmen mit einer umlaufenden Dichtung versehen ist. Zur Dichtheitsüberprüfung kann die Dichtung mit Druckluft beaufschlagt werden, wobei im Falle eines nach der Befüllung meßbaren Druckabfalls auf eine Undichtheit geschlossen werden kann. Auch bei diesem Luftfilter kann es durch die Anstellbewegungen des Filtergehäuses gegen den Rahmen zu derartigen Undichtigkeiten kommen.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Filtern von Luft bereitzustellen, welche umfasst:
- – ein Filtergehäuse mit einem Rohluft- und einem Reinluftbereich, wobei Roh- und Reinluftbereich durch eine Trennwand gegeneinander abgetrennt sind,
- – mindestens ein Filterelement, das mittels eines Kopfabschnittes mit mindestens einer in der Trennwand eingebrachten Öffnung zum Durchtritt eines Luftstromes vom Rohluft- in den Reinluftbereich verbindbar ist, wobei im Kontaktbereich zwischen Kopfabschnitt und Trennwand eine Dichtung mit zwei Dichtrippen ausgeführt ist,
- – sowie eine zusätzliche Vorrichtung zum Beaufschlagen eines zwischen den Dichtrippen ausgebildeten Zwischenraums mit Druckluft,
und die eine gegenüber dem vorbekannten Stand der Technik verbesserte Abdichtung zwischen Rohluft- und Reinluftbereich ermöglicht.
-
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 dadurch gelöst, dass mittels der Vorrichtung zum Beaufschlagen des Zwischenraums mit Druckluft neben einer konstanten Zufuhr von Sperrluft ein zusätzlicher Druckluftimpuls erzeugbar ist.
-
Die Sperrluft steht gegenüber Roh- sowie Reinluftbereich unter Überdruck und wird der Trennwand über einen Anschluss zugeführt. Auch im Falle eventueller Undichtheiten wird der Übertritt von Roh- oder Reinluft in den jeweils benachbarten Bereich des Luftfilters vermieden, da die Roh- bzw. Reinluft hierzu erst die Sperrluft überwinden müsste. Durch den Einsatz von Sperrluft wird somit eine zuverlässige Trennung zwischen Roh- und Reinluft erreicht. Die Sperrluft kann dabei dem Reinluftbereich des Luftfilters entnommen werden. Zusätzlich kann durch das Überwachen des Druckniveaus der Sperrluft die Funktionsfähigkeit der Dichtung überprüft werden. Sobald das Druckniveau der Sperrluft abfällt, muss eine Undichtheit vorliegen, die ein Entweichen von Sperrluft aus dem Zwischenraum zwischen den Dichtrippen ermöglicht.
-
Die Erfindung sieht nun die Erzeugung von zusätzlichen Sperrluft-Druckimpulsen vor, welche in bestimmten Intervallen bzw. zu bestimmten Zeitpunkten das herkömmliche Druckniveau der Sperrluft überlagern und einen Druckluftstoß in den Zwischenraum zwischen den Dichtrippen einleiten. Die Dichtrippen sind hinsichtlich Material und Dimensionierung derart flexibel ausgeführt, dass sie durch den Druckluftstoß nach außen bzw. voneinander weg bewegbar sind (d. h. also der Zwischenraum zwischen den Dichtrippen sich vergrößert). Auf diese Weise können die Dichtrippen durch das gezielte Einblasen eines Druckluftimpulses neu ausgerichtet werden. Dies ist z. B. vorteilhaft, wenn sich die Dichtrippen entweder schon beim Einsetzen des Filterelementes in das Filtergehäuses oder aber erst später durch Einwirkung von Umgebungsbedingungen wie z. B. Vibrationen oder kleineren temperaturinduzierten Längen- bzw. Lageänderungen verlegt oder verdreht haben. Auf diese Weise kann die optimale Dichtwirkung wiederhergestellt werden. Dies ist vorteilhaft einsetzbar, wenn die Anpressung des Filterelementes gegen die Trennwand ohnehin reduziert ist. So kann es beispielsweise insbesondere dann, wenn es sich bei den Filterelementen um Taschenfilter handelt und für das Aufbrechen der Schmutzschichten auf deren Filterabschnitten eine Druckluft-Rückstromanlage eingesetzt wird (d. h. das Abreinigen der Filter erfolgt durch Einblasen von Druckluft entgegen der Hauptströmungsrichtung der Roh- bzw. Reinluft), während des Abreinigens eines Filterelementes zu einem geringfügigen Entspannen der Dichtungen dieses Filterelementes kommen. Die Erfindung sieht dabei vor, die Sperrluft-Versorgung derart mit dem Abreinigungsvorgang zu synchronisieren, dass immer dann, wenn Druckluft in Rückstromrichtung in die taschenförmigen Filterabschnitte eingeblasen wird, die Vorrichtung zum Beaufschlagen des Zwischenraumes mit Sperrluft einen zusätzlichen Druckluftimpuls erzeugt und in den Zwischenraum zwischen den Dichtrippen einleitet. Die Erschütterung des Filterelementes während des Abreinigens wird zum Ausrichten der Dichtungsrippen genutzt. Auf diese Weise wird die Dichtwirkung auch während langer Betriebszeiten oder unter unvorteilhaften Umgebungsbedingungen (z. B. Vibrationen etc...) zuverlässig aufrechterhalten und die Notwendigkeit korrigierender Eingriffe durch Bedienpersonal wirksam reduziert.
-
Eine sinnvolle Weiterentwicklung des erfinderischen Grundkonzeptes sieht vor, dass die Vorrichtung mindestens eine Schiene zum Anpressen und kraftschlüssigen Halten des Kopfabschnittes des Filterelementes gegen die Trennwand aufweist. Hierzu kann in vorteilhafter Weise ein umlaufender Flansch am Kopfabschnitt des Filterelementes vorgesehen sein, an dessen rohluftseitiger Oberfläche die Schiene aufsitzt. Eine solche Befestigung gewährleistet eine Längsausdehnung des Filterelementes bei hohen Umgebungstemperaturänderungen. Temperaturinduzierte Längenänderungen des Filterelementes werden also nicht durch Schrauben, Bolzen oder ähnliches behindert, die das Filterelement unmittelbar gegen die Trennwand fixieren. Stattdessen bleibt ein Kriechen des Filterelementes unter der Schiene möglich. Dies ist von besonderer Bedeutung, da die Filterelemente oftmals aus Materialien gefertigt sind, die einer starken temperaturinduzierten Längenänderung unterliegen. Insbesondere bei Luftfiltern in den Ansaugkanälen von Verbrennungskraftmaschinen in Lokomotiven, Baumaschinen, Bergbaugeräten oder Panzern ist dies ein wichtiger Aspekt für die Gebrauchstauglichkeit erfindungsgemäßer Luftfilter-Vorrichtungen.
-
Es ist in diesem Zusammenhang besonders vorteilhaft, wenn die die mindestens eine Schiene als Schwertführung ausgebildet ist. Ein solches erfindungsgemäßes Schwert weist einen mittleren Kontaktbereich auf, der die gesamte Länge des Filterelementes zuzüglich dessen eventueller temperaturinduzierter Längsausdehnungen abdeckt. An den beiden längsseitigen Enden des Kontaktbereiches weist das Schwert jeweils einen Befestigungsbereich auf, in denen das Schwert mittels Schrauben oder Haken gegen die Trennwand des Filtergehäuses fixiert werden kann. Durch entsprechendes Anziehen der Schrauben übt der Kontaktbereich des Schwertes eine Anpresswirkung gegen den rohluftseitigen Rücken des Kopfabschnittes des Filterelementes aus und halt diesen ausschließlich durch Kraftschluss gegen die Trennwand.
-
Die Erfindung schlägt ferner vor, dass der Kopfabschnitt des Filterelementes mindestens ein Zentrierelement zur Ausrichtung des Filterelementes bezüglich der Trennwand aufweist. Ein solches Zentrierelement erleichtert die korrekte Ausrichtung und Montage des Filterelementes in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
-
Die Erfindung umfasst auch eine Antriebsanlage sowie ein Schienenfahrzeug mit jeweils einer erfindungsgemäß ausgeführten Vorrichtung zum Filtern von Luft.
-
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles und dazugehöriger Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
-
1: Vorrichtung zur Luftfilterung
-
2: Detaildarstellung „A” der Abdichtung zwischen Taschenfilter und Trennwand
-
3: Detailansicht der Befestigung des Taschenfilters an der Trennwand
-
4: Zentrierung des Taschenfilters
-
1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Luftfilterung, die in den Dachaufbau einer Diesellokomotive integriert ist. Derartige Luftfilter dienen zur Reinigung der aus der Umgebung angesaugten Luft, bevor diese dem Verbrennungsmotor zugeführt wird. Die Luftansaugung sowie die Abführung der Luft zum Verbrennungsmotor entsprechen dem Stand der Technik und sind deshalb nicht näher dargestellt. Die Luftfilter-Vorrichtung besteht im Wesentlichen aus einer Rohluftkammer sowie einer Reinluftkammer, welche durch eine Trennwand (2) gegeneinander abgetrennt sind. In der Rohluftkammer ist eine Mehrzahl von Lastfiltereinsätzen eingebaut, welche als Taschenfilter (4) ausgeführt sind. Jeder Taschenfilter umfasst drei Filterabschnitte aus plissiertem Filtermaterial. Die Filterabschnitte sind an einem Ende mit einer Endplatte zu einem gemeinsamen Kopfabschnitt (8) vergossen. Der Kopfabschnitt (8) weist für jeden Filterabschnitt eine eigenständige Durchgangsöffnung auf, welche den Durchtritt von Luft aus dem Innern des Filterabschnittes nach außen ermöglicht. Die Trennwand (2) weist eine der Anzahl von Taschenfiltern (4) entsprechende Mehrzahl von Durchgangsöffnungen (12) auf, welche den Durchtritt eines Luftstroms von der Rohluftkammer bzw. den Taschenfiltern (4) in die Reinluftkammer ermöglichen. Die Taschenfilter (4) sind derart an der Rohluftseite der Trennwand (2) befestigt, dass jeweils ein Taschenfilter (4) mit einer Durchgangsöffnung (12) in Verbindung steht. Die Trennwand (2) weist einen inneren Hohlraum (13) auf (besser erkennbar in 2). Dieser Hohlraum (13) ist mittels einer Luftzufuhr (1) mit Druckluft beaufschlagbar, wobei nicht nur konstante Sperrluft zugeführt wird, sondern mittels einer in 1 nicht dargestellten, an die Luftzufuhr (1) pneumatisch angeschlossenen Vorrichtung in Intervallen zusätzliche die Sperrluft-Zufuhr überlagernde Druckluft-Impulse erzeugt und in den Hohlraum (13) eingeleitet werden. Die Taschenfilter (4) sind an ihren Kopfabschnitten (8) jeweils mittels einer Dichtung (3) rohluftseitig gegenüber der Trennwand (2) abgedichtet.
-
Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in 1 nicht sämtliche dargestellten Taschenfilter bzw. Durchgangsöffnungen mit einer Bezugsziffer versehen. Im oberen Bereich sind die Rohluftkammer, die Taschenfilter (4) sowie die Trennwand (2) mittels eines gedachten Horizontalschnitts durchgetrennt, um die erfindungsgemäße Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Abdichtung mittels einer in 2 dargestellten Ansicht des Details „A” besser erkennbar zu machen.
-
2 stellt das Detail „A” aus 1 vergrößert dar. Die Dichtung (3), mittels der die Taschenfilter (4) an ihren Kopfabschnitten (8) rohluftseitig gegenüber der Trennwand (2) abgedichtet sind, umfasst zwei Dichtrippen (9, 10), welche durch einen Zwischenraum (11) voneinander getrennt sind. Beide Dichtrippen (9, 10) sind hinsichtlich Material und Dimensionierung derart flexibel ausgeführt, dass sie bei Beaufschlagung des Zwischenraums (11) mittels Druckluft voneinander weg bewegbar sind, insbesondere sobald im Zwischenraum (11) ein Überdruck gegenüber der Umgebung herrscht. Der Zwischenraum (11) steht mit dem Hohlraum (13) der Trennwand (2) in Verbindung, beispielsweise mittels einer Bohrung. Der in 2 angedeutete Pfeil symbolisiert das Einströmen von Druckluft in den Zwischenraum (11) der Dichtung (3), welche mittels einer Vorrichtung in Form einer konstanten Sperrluft sowie die Sperrluft in Intervallen überlagernden Impulsen erzeugt und über die Luftzufuhr (1) (in 2 nicht zu sehen) in den Hohlraum (13) der Trennwand (2) eingebracht wird. Durch das gezielte Einblasen eines solchen die Sperrluft überlagernden Druckluft-Impulses können die Dichtrippen neu ausgerichtet werden. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn diese nach der erstmaligen Montage des Taschenfilters (4) an der Trennwand (8) oder durch anderweitige Einflüsse (wie z. B. temperaturinduzierte Relativbewegungen zwischen Kopfabschnitt (8) und Trennwand (2)) verlegt oder zueinander verdreht sind. Auf diese Weise kann die optimale Dichtwirkung wiederhergestellt werden.
-
In 3 ist die Befestigung des Taschenfilters (4) an der Trennwand (2) dargestellt. Hierzu weist der Kopfabschnitt (8) des Taschenfilters (4) einen umlaufenden Flansch auf. Mittels zweier Befestigungsschwerter (5) ist der Flansch gegen die Trennwand (2) geklemmt. Die beiden Befestigungsschwerter (5) sind derart zueinander und in Bezug auf den Taschenfilter (4) ausgerichtet, dass eine Relativbewegung des Taschenfilters (4) in Bezug auf die Befestigungsschwerter (5) möglich ist. Da der Kopfabschnitt (8) und die Trennwand (2) aus Materialien mit unterschiedlichen Temperaturausdehnungskoeffizienten gefertigt sind, können sich beide Bauteile relativ zueinander bewegen, ohne dass die Fixierung des Taschenfilters (4) gegenüber der Trennwand (2) beschädigt oder aufgehoben wird.
-
In 4 ist die Zentrierung der Filterelemente bzw. Taschenfilter (4) in Bezug auf die Trennwand (2) dargestellt. Hierzu weist jeder Kopfabschnitt (8) eines Taschenfilters (4) eine oder mehrere Zentriernocken (6) auf. Damit diese Zentriernocke in ein Gegenstück eingreifen kann, weist die Trennwand (2) ein die Durchgangsöffnung (12) überbrückendes Aufnahmeelement (7) auf. Falls der Taschenfilter (4) mittels des in 3 dargestellten Befestigungsschwertes (5) an der Trennwand (2) gehalten ist, muss natürlich auch das Aufnahmeelement (7) in hierzu analoger Weise an der Trennwand (2) gehalten sein (in 4 nicht dargestellt).
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Luftzufuhr in hohle Trennwand
- 2
- Trennwand zwischen Roh- und Reinluftraum
- 3
- Dichtung
- 4
- Taschenfilter
- 5
- Befestigungsschwert
- 6
- Zentriernocke
- 7
- Aufnahme für Zentriernocke
- 8
- Kopfabschnitt des Taschenfilters
- 9
- Dichtrippe
- 10
- Dichtrippe
- 11
- Zwischenraum
- 12
- Durchgangsöffnung
- 13
- Hohlraum in Trennwand
