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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine Abscheidevorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Anordnung zur Reinigung einer Ansaugluft einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 12. Die Erfindung betrifft schließlich ein Verfahren zur Abscheidung von Partikeln nach dem Oberbegriff des Anspruchs 13.
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Stand der Technik
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Zyklonzellen, welche auch Zyklon, Zyklonfilter, Zyklonabscheider, Zentrifugalscheider, Trägheitsabscheidevorrichtung oder Fliehkraftabscheider genannt werden, dienen der Abscheidung von in Fluiden enthaltenen festen oder flüssigen Partikeln. Ein in eine Zyklonzelle einströmendes Fluid wird derart geleitet, dass Zentrifugalkräfte die vom Fluid abzuscheidenden Partikel nach außen beschleunigen und einer Austragseinrichtung zuführen. Zum Erzeugen der Zentrifugalkräfte werden meist Leitapparate eingesetzt, welche Leitschaufeln aufweisen, die einen Wirbelstrom innerhalb eines Gehäuses der Zyklonzelle erzeugen.
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In der Luftfiltration für Ansaugluft von Brennkraftmaschinen für Straßenfahrzeuge, Baumaschinen oder landwirtschaftliche Fahrzeuge werden solche Zyklonzellen insbesondere als Vorabscheider verwendet.
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Aus der
DE 10 2012 007 308 A1 ist eine Abscheidevorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Anordnung zur Reinigung einer Ansaugluft einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 12 bekannt. Um eine Abscheidevorrichtung bereitzustellen, welche klein baut und einen hohen Abscheidegrad hat, schlägt die
DE 10 2012 007 308 A1 vor, eine Austragseinrichtung vorzusehen, welche die Abluftströme der jeweiligen Zyklonzellen in einem gemeinsamen Abluftstrom vereinigt. Zwischen den Austragsöffnungen ist eine Zwischenwand angeordnet, welche dafür sorgt, dass die Abluftströme zunächst getrennt voneinander aus den Zyklonzellen herausströmen. Anschließend strömen die Abluftströme in einem gemeinsamen Austragsrohr zusammen.
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Des Weiteren offenbart die Druckschrift
CN 101 905 196 A eine Abscheidevorrichtung, bei welcher die Abluftströme zunächst getrennt voneinander aus den Zyklonzellen herausströmen und anschließend in einem gemeinsamen Austragsrohr zusammenströmen. Im Zuflussbereich des gemeinsamen Austragsrohrs ist jeweils ein Ventil angeordnet, mittels dessen der Zufluss der jeweiligen Abluftströme in das gemeinsame Austragsrohr steuerbar ist.
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Bei den aus den Druckschriften
DE 10 2012 007 308 A1 und
CN 101 905 196 A bekannten Abscheidevorrichtungen hat also jede Zyklonzelle ein eigenes, zum Austragsrohr hin geöffnetes Austragsfenster. Die jeweiligen Zyklonzellen arbeiten somit unabhängig voneinander.
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Ferner wird in
DE 20 2007 004 476 U1 eine Filtervorrichtung offenbart, die über einen Zyklonvorabscheider verfügt, der zumindest zwei Zyklonzellen mit unterschiedlichen Durchmessern hat. Die Zyklonzellen sind in einem Zyklonblock zusammengefasst, der in horizontaler Richtung durchströmt wird. Der aus dem Rohluftstrom separierte Staub fällt von den Tauchrohren ausgehend nach unten in einen zusammenhängen Sammelraum, an den sich der eigentliche Staubaustrag anschließt.
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Schließlich wird noch die
US 2 662 610 A genannt, aus der eine Abscheidevorrichtung mit einer ähnlichen Bauweise bekannt ist. Dort sind mehrere Gruppen von jeweils drei Zyklonzellen vorgesehen, die in untereinander durch Zwischenwände abgetrennte Staubsammelräume austragen. Ausgehend von diesen gruppierten Staubsammelräumen ist eine zentrale Austragöffnung vorgesehen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abscheidevorrichtung der eingangs genannten Art sowie eine Anordnung zur Reinigung einer Ansaugluft einer Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art sowie ein Arbeitsverfahren einer Abscheidevorrichtung so weiterzubilden, dass die Abscheidevorrichtung konstruktionstechnisch einfach herstellbar ist und einen unvermindert hohen Abscheidegrad aufweist. Im Speziellen sollen die Komplexität der Produktionsschritte verringert sowie Material- und Zeitaufwand zur Herstellung der Abscheidevorrichtung bzw. der Anordnung zur Reinigung einer Ansaugluft einer Brennkraftmaschine verringert werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird durch eine Abscheidevorrichtung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen, durch eine Anordnung zur Reinigung einer Ansaugluft einer Brennkraftmaschine mit den im Anspruch 12 angegebenen Merkmalen sowie durch ein Verfahren mit den im Anspruch 13 genannten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Mithin basiert die Erfindung darauf, dass der Mündungsbereich der Austragseinrichtungen die jeweiligen Austragsöffnungen trennungsfrei miteinander verbindet. Dies bewirkt, dass die Zyklonzellen über die Austragsöffnungen miteinander verbunden sind.
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Dadurch, dass bei der vorliegenden Abscheidevorrichtung sowie beim vorliegenden Verfahren dem gesamten Mündungsbereich der Austragseinrichtung die jeweiligen Abluftströme der Zyklonzellen frei zuführbar sind, können die, beispielsweise beiden, Zyklonzellen sehr nah aneinander angeordnet werden. Entsprechend baut die Abscheidevorrichtung klein. Des Weiteren ergibt sich hieraus der konstruktionstechnische Vorteil, dass die jeweiligen Abluftströme von einer einzigen Absaugeinrichtung abgesaugt werden können.
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Vorteilhafterweise ist der Mündungsbereich dazu ausgebildet, die von den jeweiligen Zyklonzellen zugeführten Abluftströme in einen gemeinsamen Abluftstrom zu vereinigen. Der gemeinsame Abluftstrom vergleichmäßigt die Durchströmung einer jeweiligen Zyklonzelle. Dies verbessert den Abscheidegrad.
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Grundsätzlich können mittels der Abscheidevorrichtung sowie mit dem vorliegenden Verfahren jedwede Partikel, also feste und flüssige Partikel, aus einem beliebigen Fluid abgeschieden werden. Anstelle der zwei Rohluftströme werden in diesem Fall zwei erste, in die zwei Zyklonzellen eintretende Fluidströme in Rotation versetzt. Entsprechend treten zwei zweite, die Partikel aufweisende Fluidströme aus einer jeweiligen Zyklonzelle aus.
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Es können auch mehr als zwei Zyklonzellen vorgesehen sein.
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Erfindungsgemäß sind die Zyklonzellen dazu ausgebildet, die Rohluftströme gleichsinnig in Rotation zu versetzen. Eine gleichsinnige Rotation der Rohluftströme hat den Vorteil, dass die Abluftströme bereits im Mündungsbereich der Austragseinrichtung strömungstechnisch ungestört gemeinsam strömen können. Beim Stand der Technik, bei dem die Rotationsströme gegensinnig in Rotation versetzt werden, müssen die Abluftströme zunächst getrennt voneinander abgeführt werden, da sonst strömungstechnische Störungen, insbesondere Verwirbelungen der Abluftströme, auftreten. Diese strömungstechnischen Störungen verringern den Abscheidegrad, da sie unter anderem dazu führen können, dass die abgeschiedenen Partikel wieder zurück in die Zyklonzellen gelangen.
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Um die Rohluftströme in Rotation versetzen zu können, weist vorteilhafterweise eine jeweilige Zyklonzelle einen Leitapparat auf. Dieser Leitapparat kann dazu ausgebildet sein, die Rohluftströme schrauben- oder spiralförmig in Rotation zu versetzen. Werden die Rohluftströme der Zyklonzellen gleichsinnig in Rotation versetzt, so kann bei allen Zyklonzellen der Abscheidevorrichtung, insbesondere bei beiden Zyklonzellen, der gleiche Leitapparat verwendet werden, was die Herstellung der Abscheidevorrichtung vereinfacht.
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Die Zyklonzellen können beispielsweise jeweils in Inline-Zyklon-Bauweise ausgeführt sein, bei welcher der zu reinigende Rohluftstrom axial durch ein zylindrisches Hauptrohr geführt wird. Beim Eintritt des Rohluftstroms in das Hauptrohr wird dieser mittels eines eintrittsseitigen Leitapparats in Rotation versetzt. Hierdurch wird dem Rohluftstrom ein schraubenförmiger Verlauf aufgezwungen. Die in dem Rohluftstrom enthaltenen Partikel werden durch die Fliehkraft nach radial außen in Richtung der Wand des Hauptrohrs transportiert und reichern sich dort an. Eine Trennung der stärker mit Partikel beladenen Strömung von der weniger mit Partikel beladenen Strömung - mit anderen Worten die Aufspaltung des Rohluftstroms in einen Reinluftstrom und einen Abluftstrom - kann zum Beispiel mittels eines Tauchrohrs erfolgen, welches einen kleineren Durchmesser als das Hauptrohr aufweist und in dieses auf der Austrittsseite axial konzentrisch hineinragt. Der Reinluftstrom, also die weniger mit Partikeln beladene Luft, tritt innen durch das Tauchrohr hindurch und aus einer Austrittsöffnung der Abscheidevorrichtung aus. Der Abluftstrom, also die stärker mit Partikeln beladene Luft, wird durch eine in der Wand des Hauptrohrs angeordnete Austragsöffnung aus einer jeweiligen Zyklonzelle ausgetragen.
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Anstelle der erwähnten Inline-Zyklon-Bauweise können die Zyklonzellen auch jeweils als Spiral-Zyklonzellen ausgeführt sein. Bei solchen Spiral-Zyklonzellen wird die Strömung durch einen Kanal mit einem spiralförmigen Verlauf geführt, wobei die Kanalwandung den Leitapparat bildet.
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Zur Unterstützung kann der durch die Austragsvorrichtung strömende Abluftstrom mit Unterdruck mittels einer Absaugeinrichtung abgesaugt werden. Hierzu kann ein Gebläse, eine Pumpe oder ein Ejektor vorgesehen sein. Dadurch wird der Abscheidegrad der Abscheidevorrichtung noch weiter verbessert. Die vorliegende Erfindung hat den Vorteil, dass bei hohem Abscheidegrad nur ein allenfalls geringer Druckabfall des Absaugdrucks auftritt.
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Vorteilhafterweise ist der Mündungsbereich der Austragseinrichtung dazu ausgebildet, den jeweiligen Abluftstrom tangential aus einer jeweiligen Zyklonzelle herauszuführen. Die jeweiligen tangentialen Abluftströme können horizontal, vertikal nach unten oder vertikal nach oben aus einer jeweiligen Zyklonzelle herausgeführt werden. Dadurch kann die Einbaulage der Abscheidevorrichtung flexibel gestaltet werden.
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Einer jeweiligen Zyklonzelle kann ein Leitapparat zur Drallrückgewinnung nachgeschaltet sein. Mittels der Drallrückgewinnung lassen sich Strömungsverluste abbauen. Der nachgeschaltete Leitapparat zur Drallrückgewinnung kann eine Leitschaufelanordnung umfassen und in ein Gehäuse der Abscheidevorrichtung integriert sein. Vorzugsweise sind die nachgeschalteten, d.h. austrittsseitigen Leitapparate teilweise innerhalb von Tauchrohren der Zyklonzellen angeordnet, wodurch sich eine kompakte Bauform ergibt.
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Die Austragseinrichtung hat eine Austragsöffnung in einer Außenwand einer jeweiligen Zyklonzelle, durch welche ein jeweiliger Luftstrom herausführbar ist. Die Außenwand kann von einem die beiden Zyklonzellen beinhaltenden Gehäuse der Abscheidevorrichtung gebildet sein.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Austragseinrichtung ein Austragsrohr, welches mit den Austragsöffnungen in gasleitender Verbindung steht. Das Austragsrohr kann in Form eines Austragsstutzens ausgebildet sein. Das Austragsrohr kann mit einer unterstützenden Absaugung wie einem Gebläse, einer Pumpe oder einem Ejektor verbunden sein, wie vorstehend beschrieben.
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Die Austragsöffnungen weisen bevorzugt zueinander hin und/oder sind benachbart zueinander angeordnet. Mit benachbart ist beispielsweise ein Abstand von wenigen Zentimetern, beispielsweise 5-25 cm, gemeint.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Außenwände der beiden Zyklonzellen einstückig gebildet. Die Außenwände sind bevorzugt jeweils Teil eines Gehäuses der Abscheidevorrichtung. Beispielsweise können die Außenwände jeweils Teil eines Rohrs sein, wobei die beiden Rohre insbesondere miteinander einstückig gebildet sind.
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Besonders vorteilhafterweise ist die Austragseinrichtung einstückig mit den Zyklonzellen, insbesondere mit den Außenwänden der Zyklonzellen, ausgebildet, wodurch sich eine Rundumabdichtung der Austragsöffnungen ergibt.
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Weiterhin wird eine Anordnung zur Reinigung einer Ansaugluft einer Brennkraftmaschine vorgeschlagen. Die Anordnung weist einen als die erfindungsgemäße Abscheidevorrichtung ausgebildeten Vorabscheider und einen ein Filterelement aufweisenden Hauptfilter auf. Unter einem Filterelement ist vorliegend ein Siebfilter zu verstehen. Das Filterelement kann austauschbar in dem Hauptfilter vorgesehen sein.
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Das Filterelement kann beispielsweise in Form eines Balgs ausgebildet sein, welcher von außen nach innen, oder umgekehrt, von der aus der Abscheidevorrichtung austretenden Reinluft durchströmt ist. Weiterhin kann das Filterelement auch als Doppelbalg mit zwei ringförmig geschlossenen, sternförmig gefalteten Filterbälgen ausgeführt sein. Das Filterelement kann allerdings auch eine andere Bauart insbesondere in Form eines Wickelelements aufweisen. Das Wickelelement kann aus übereinanderliegenden Well- und Flachlagen eines Filtermediums, welche wechselseitig verschlossene Kanäle bilden, gebildet sein.
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Die Anordnung kann beispielsweise einen Aufbau aufweisen, welcher dem in der Patentanmeldung
DE 10 2008 062 955 offenbarten Luftfilter mit dem Unterschied entspricht, dass der dort beschriebene Vorabscheider durch die erfindungsgemäße Abscheidevorrichtung ersetzt ist. Der Inhalt der vorgenannten deutschen Patentanmeldung ist in den Inhalt der vorliegenden Anmeldung ausdrücklich miteinbezogen.
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Die Weiterleitung der Reinluft von dem Vorabscheider zum Hauptfilter kann beispielsweise mittels eines Luftführungselements erfolgen. Alternativ kann der Vorabscheider auch direkt an dem Hauptfilter angebracht sein.
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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 unter anderem anhand der durch die 1 bis 9 veranschaulichten beiden Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt:
- 1 in perspektivischer Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel für eine, nach der vorliegenden Erfindung, ausgebildete Anordnung zur Reinigung einer Ansaugluft einer Brennkraftmaschine mit einem ersten Ausführungsbeispiel für eine Abscheidevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, die nach dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung arbeitet;
- 2 in perspektivischer Darstellung die Abscheidevorrichtung aus 1;
- 3 einen Querschnitt entlang der Linie I-I aus 2;
- 4 einen Längsschnitt entlang der Linie II-II aus 1;
- 5 einen Schnitt III-III aus 2;
- 6 eine Seitenansicht der Abscheidevorrichtung aus 2;
- 7 eine Aufsicht der Austragseinrichtung 49 der Abscheidevorrichtung aus 1;
- 8 einen Querschnitt entlang der Linie IV-IV aus 2 und
- 9 ein zweites Ausführungsbeispiel für eine Abscheidevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, die nach dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung arbeitet.
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Gleiche oder ähnliche Ausgestaltungen, Elemente oder Merkmale sind in den 1 bis 9 mit identischen Bezugszeichen versehen.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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Zur Vermeidung überflüssiger Wiederholungen beziehen sich die nachfolgenden Erläuterungen hinsichtlich der Ausgestaltungen, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung (soweit nicht anderweitig angegeben) sowohl auf das in den 1 bis 8 dargestellte erste Ausführungsbeispiel einer Abscheidevorrichtung 3 nach der vorliegenden Erfindung als auch auf das in 9 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel einer Abscheidevorrichtung 3' nach der vorliegenden Erfindung.
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Bei der in 1 dargestellten Anordnung 1 zur Reinigung einer Ansaugluft 2 einer Brennkraftmaschine handelt es sich um einen zweistufigen Abscheider bzw. um einen zweistufigen Luftfilter einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine. Dieser Luftfilter 1 weist ein Filtergehäuse 4 auf, in welchem ein, insbesondere auswechselbares, Hauptfilterelement, ein sogenanntes Primärelement, aufgenommen ist. Des Weiteren weist der Luftfilter 1 eine als Vorfilter ausgebildete Abscheidevorrichtung 3, einen so genannten Zyklonvorabscheider 3, auf.
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An dem Zyklonvorabscheider 3 kann ein Eintrittsöffnungen 72 für die Ansaugluft 2 aufweisendes Abdeckelement 70 angeordnet sein. Des Weiteren kann der zweistufige Abscheider 1 ein nicht dargestelltes nachgeschaltetes Sekundärelement oder Feinfilterelement aufweisen.
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Der durch den Luftfilter 1 geleitete Gasstrom wird in einer ersten Filterstufe im Zyklonvorabscheider 3 und in einer zweiten Filterstufe im Hauptfilterelement gereinigt. Das Sekundärelement verhindert, dass beim Wechsel des Hauptfilterelements Schmutz in die Brennkraftmaschine gelangt.
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Das Filtergehäuse 4 weist an einer Stirnseite eine Öffnung auf, die von einem über Verschlusselemente 62 lösbar angeordneten und verschließbaren Deckel 60 abgedeckt ist. Über diese Öffnung in der Deckfläche des Filtergehäuses 4 kann das Hauptfilterelement und ggf. auch das Sekundärelement axial bzw. parallel zur Achsrichtung des Filtergehäuses 4 des Hauptfilters in den Aufnahmeraum innerhalb des Filtergehäuses 4 eingesetzt bzw. aus diesem entnommen werden. Das Filtergehäuse 4 weist einen rohseitigen Einlass 64 und einen reinseitigen Auslass 66 für den zu reinigenden Luftstrom auf.
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Der Zyklonvorabscheider 3 ist im Bereich des Einlasses 64 des Filtergehäuses 4 angeordnet. Im Zyklonvorabscheider 3 werden die Schmutzpartikel aus der axial herangeführten Luft durch die Fliehkraft in rotierenden Luftströmen nach außen getragen und abgeschieden. Über eine Austragseinrichtung 49 oder einen Partikelauslass können die Schmutzpartikel, welche im Zyklonvorabscheider 3 abgeschieden wurden, entfernt werden.
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Wie in 1, 2, 5, 6 und 8 gezeigt, kann der Zyklonvorabscheider 3 als Doppelzyklon ausgebildet sein und zwei nebeneinander angeordnete Zyklonzellen 5, 6 aufweisen. Bei einem weiteren, in den Figuren nicht dargestellten, Ausführungsbeispiel kann der Zyklonvorabscheider 3 beispielsweise drei oder vier Zyklonzellen aufweisen.
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Beide Zyklone oder Zyklonzellen 5, 6 des gezeigten Doppelzyklons haben Austragsöffnungen 41, 42 zur Austragseinrichtung 49.
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Die Ansaugluft 2 umfasst zwei Rohluftströme 7, 8, wobei der Rohluftstrom 7 der Zyklonzelle 5 und der Rohluftstrom 8 der Zyklonzelle 6 zugeführt wird. Die Zyklonzellen 5, 6 sind gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in Inline-Zyklonzellen-Bauweise ausgeführt. Eine jeweilige Zyklonzelle 5, 6 umfasst einen radiale Schaufeln aufweisenden Leitapparat 11, 12 und eine Außenwand 13, 14, beispielsweise ein Hauptrohr. Die Leitapparate 11, 12 sind jeweils in eintrittsseitige Enden 16, 17 der Hauptrohre 13, 14 eingesetzt und dazu ausgebildet, einen die Ansaugluft 2 enthaltenden Rohluftstrom in Rotation zu versetzten.
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Die Leitapparate 11, 12 sind dazu ausgebildet, die Rohluftströme 7, 8 gleichsinnig in Rotation zu versetzen, beispielsweise die Rohluftströme 7, 8 in Strömungsrichtung gesehen links herum zu verwirbeln oder in Strömungsrichtung gesehen rechts herum zu verwirbeln. Da die Leitapparate 11, 12 eine gleichläufige Drallrichtung haben, kann für jede Zyklonzelle 5, 6 das gleiche Leitrad verwendet werden. Auf diese Weise können ohne Einbußen beim Vorabscheidegrad die Herstellungskosten gesenkt werden.
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Im Bereich austrittsseitiger Enden 23, 24 der Hauptrohre 13, 14 erstrecken sich Tauchrohre 25, 26 in diese hinein. In einem jeweiligen Tauchrohr 25, 26 kann ein nicht dargestellter Leitapparat zur Drallrückgewinnung angeordnet sein. Die Leitapparate können hierzu entsprechende Schaufeln aufweisen.
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Im Bereich der Tauchrohre 25, 26 teilt sich der Rohluftstrom 7, 8 in einen Reinluftstrom 33, 34 (siehe 2, 4, 5, und 6), welcher aus dem entsprechenden Tauchrohr 25, 26 mittig austritt, sowie einen Abluftstrom 35, 36 (siehe 3 und 7). Ein jeweiliger Abluftstrom 35, 36 wird aus einem jeweiligen Ringraum 37, 38 (siehe 2, 5 und 6), welcher zwischen dem Tauchrohr 25, 26 und dem Hauptrohr 13, 14 gebildet ist, durch eine Austragsöffnung 41, 42, siehe 3, aus einer jeweiligen Zyklonzelle 5, 6 ausgetragen. Die Austragsöffnungen 41, 42 sind jeweils radial in einem jeweiligen Hauptrohr 13, 14 ausgebildet. Die Austragsöffnungen 41, 42 weisen zueinander hin und sind unmittelbar benachbart, beispielsweise im Abstand von 2-10 cm zueinander angeordnet. Die Zyklonzellen 5, 6 sind bezüglich der Symmetrielinie 47 (siehe 3) im Wesentlichen spiegelsymmetrisch.
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Die Austragsöffnungen 41, 42 sind trennungsfrei miteinander verbunden. Die Austragseinrichtung 49 weist einen direkt an die jeweiligen Austragsöffnungen 41, 42 anschließenden und direkt mit den jeweiligen Austragsöffnungen 41, 42 verbundenen gemeinsamen Zuflussbereich oder Mündungsbereich 50 auf (siehe 3). Die jeweiligen aus den Austragsöffnungen 41, 42 austretenden Abluftströme 35, 36 sind dem gesamten Mündungsbereich 50 der Austragseinrichtung 49 frei zuführbar. Die Austragsöffnungen 41, 42 verbinden somit die Zyklonzellen 5, 6 miteinander.
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Die Austragseinrichtung 49 weist ein Partikelaustragselement 48 auf, welches mit den Austragsöffnungen 41, 42 in gasleitender Verbindung steht. Das Partikelaustragselement 48 erstreckt sich koaxial mit der Symmetrielinie 47 (siehe 3) und tangential zu den Zyklonzellen 5, 6. Das Partikelaustragselement 48 kann beispielsweise rund oder oval geformt sein. Am Partikelaustragselement 48 kann ein Ventil 51 angeordnet sein. Die in 3 gezeigte Austragseinrichtung 49 weist je Zyklonzelle 5, 6 genau eine Austragsöffnung 41, 42 auf. Des Weiteren weist diese Austragseinrichtung 49 genau einen Mündungsbereich 50 und genau ein Partikelaustragselement 48 auf.
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Bei dem in 9 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel weist die Austragseinrichtung je Zyklonzelle 5, 6 zwei Austragsöffnungen (nicht dargestellt) auf. Diese Austragsöffnungen sind jeweils einem eigenen Mündungsbereich (nicht dargestellt) und einem eigenen Partikelaustragselement 48 zugeordnet. Die Austragseinrichtung 49 kann also beispielsweise vier Austragsöffnungen, zwei Mündungsbereiche und zwei Partikelaustragselemente 48 aufweisen.
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Die Austragsöffnungen, Mündungsbereiche und Partikelaustragselemente der in 9 gezeigten Austragseinrichtung 49 können um eine gemeinsame Spiegelachse angeordnet sein.
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Bei einem weiteren in den Figuren nicht gezeigten, vorteilhaften Ausführungsbeispiel weist die Austragseinrichtung 49 je Zyklonzelle 5, 6 zwei Austragsöffnungen auf, wobei diese Austragsöffnungen jeweils einem Mündungsbereich und einem Partikelaustragselement zugeordnet sind. Die Austragsöffnungen, Mündungsbereiche und Partikelaustragselemente sind um eine gemeinsame Spiegelachse angeordnet, wobei die Spiegelachse senkrecht zur in 3 gezeigten Symmetrielinie 47 verläuft.
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Zusammen mit einer Reinluftstromaustragsöffnung 45 und dem Partikelaustragselement 48, nämlich einem Austragsstutzen, bilden die Austragsöffnungen 41, 42 die Austragseinrichtung 49.
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Die Austragseinrichtung 49 ist einstückig mit den Zyklonzellen 5, 6 und den Tauchrohren 25, 26 ausgebildet. Insbesondere ist der Austragsstutzen 48 einstückig mit den Außenwänden 13, 14, beispielsweise mit Rändern 43, 44 (siehe 3 und 7) der Außenwände 13, 14, der jeweiligen Zyklonzellen 5, 6 ausgebildet. Eine Außenwand 52 der Austragseinrichtung 49 und die Außenwände 13, 14 der Zyklonzellen 5, 6 bilden somit ein gemeinsames Gehäuse des Zyklonvorabscheiders 3. Durch die einstückige Ausbildung der Austragseinrichtung 49 mit den Außenwänden 13, 14 der jeweiligen Zyklonzellen 5, 6 ergibt sich eine Rundumabdichtung der Austragsöffnungen 41, 42, so dass die Abluftströme 35, 36 jeweils tangential aus ihren jeweiligen Ringräumen 37, 38 heraus- und in den Austragsstutzen 48 hineingeführt werden.
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In der Austragseinrichtung 49 bilden die Abluftströme 35, 36 einen gemeinsamen Abluftstrom 53.
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Der Austragsstutzen 48 kann in nicht dargestellter Weise mit einer Absaugeinrichtung, beispielsweise in Form einer Pumpe, verbunden sein, welche den gemeinsamen Abluftstrom 53 (siehe 3 und 7) absaugt. Ein großer Teil der in den Rohluftströmen 7, 8 enthaltenen Partikel kann so mittels der Abluftströme 35, 36 abgeschieden werden.
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Der Partikelaustrag wird bei dem in 1 bis 8 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel sowie bei dem in 9 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel dadurch unterstützt, dass die den Bereich der Austragseinrichtung 49 durchströmenden Abluftströme 35, 36, 53 geringe Strömungsgeschwindigkeiten aufweisen. So ist die Austragseinrichtung 49 derart ausgebildet, dass die Strömungsgeschwindigkeit der den Mündungsbereich 50 der Austragseinrichtung 49 durchströmenden Abluft 35, 36, 53 geringer ist als die Strömungsgeschwindigkeit der die Zyklonzellen 5, 6 durchströmenden Rohluft.
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Zur weiteren Unterstützung des Partikelaustrags sind in Gebrauchsstellung des Zyklonvorabscheiders 3 die Zyklonzellen 5, 6 derart zur Horizontalen geneigt, dass die zur Austragsöffnung 41, 42 hin gerichtete Bewegung der Partikel des jeweiligen Abluftstroms 35, 36 durch die Schwerkraft oder durch die Gravitationskraft unterstützt wird.
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Des Weiteren ist in Gebrauchsstellung des Zyklonvorabscheiders 3 der Austragsstutzen 48 der Austragseinrichtung 49 derart zur Horizontalen geneigt, dass der Austrag der Partikel aus dem Austragsstutzen 48 durch die Schwerkraft oder durch die Gravitationskraft unterstützt wird.
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Der Staubaustrag aus dem Zyklonvorabscheider wird also durch geringe Strömungsgeschwindigkeiten im Austragsbereich durch die Neigung der Zyklonzellen 5, 6 einerseits und die weitere Neigung des Austragsstutzens 48 andererseits sichergestellt. Des Weiteren kann der Staubaustrag durch eine, beispielsweise von der Brennkraftmaschine bewirkte, Vibration des Zyklonvorabscheiders 3 unterstützt werden.
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Zum Abführen der jeweiligen partikelarmen Reinluftströme 33, 34 der Zyklonzellen 5, 6 weist die Austragseinrichtung 49 eine für beide Zyklonzellen 5, 6 gemeinsame Reinluftstromaustragsöffnung 45 auf. Diese gemeinsame Reinluftstromaustragsöffnung 45 ist oval ausgebildet und dient dazu, die beiden Reinluftströme 33, 34 gemeinsam der Strömungsrichtung folgend und in Richtung der Längsachse der Zyklonzellen 5, 6 aus dem Zyklonvorabscheider 3 herauszuführen.
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Der Zyklonvorabscheider 3 ist als separates Bauteil ausgeführt, das mit dem Filtergehäuse 4 verbunden ist. Wie in 1 und 4 gezeigt, kann der Zyklonvorabscheider 3 mit dem Filtergehäuse 4 über ein einziges und für die jeweiligen Zyklonzellen gemeinsames Verbindungselement 74, insbesondere über einen Gummibalg, beispielsweise über einen Hosengummibalg, verbunden sein. Bei dem in 1 und 4 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel erfolgt die Zusammenführung der abgeführten Reinluftströme 33, 34 der jeweiligen Zyklonzellen 5, 6 mit dem auf die Außenwand der Reinluftstromaustragsöffnung 45 aufgeknöpften Gummibalg 74.
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Das im Zyklonvorabscheider 3 vorgefilterte Fluid wird axial der stirnseitigen Anströmseite des Hauptfilterelements zugeführt. Der Zyklonvorabscheider 3, das Hauptfilterelement und das nicht dargestellte optionale Feinfilterelement oder Sekundärelement können axial hintereinander liegen und ohne Umlenkung der zu reinigenden Verbrennungsluft in Achsrichtung durchströmt werden.
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Das Filterelement des Hauptfilters kann beispielsweise in Form eines ringförmig geschlossenen, sternförmigen Filterbalgs ausgebildet sein. Nach dem Durchströmen des Filterelements des Hauptfilters wird die noch weiter gefilterte Reinluft 61 der nicht dargestellten Brennkraftmaschine zugeführt.
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Das in 9 gezeigte zweite Ausführungsbeispiel einer Abscheidevorrichtung 3'nach der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich von dem in 1 bis 8 gezeigten Zyklonabscheider dadurch, dass die Abscheidevorrichtung 3' anstelle von einem Partikelaustragselement 48 zwei Partikelaustragselemente 48 aufweist. Die Austragseinrichtung 49 kann also ein Partikelaustragselement 48 oder mehrere Partikelaustragselemente 48 aufweisen. Bei der in 9 gezeigten Abscheidevorrichtung 3' haben beide Zyklone 5, 6 Austragsöffnungen 41, 42 zu beiden Partikelaustragselementen 48.
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Wie bei der in 1 bis 8 gezeigten Abscheidevorrichtung 3 hat auch bei der in 9 gezeigten Abscheidevorrichtung 3' die Austragseinrichtung 49 einen direkt an die jeweiligen Austragsöffnungen 41, 42 anschließenden und direkt mit den jeweiligen Austragsöffnungen 41, 42 verbundenen gemeinsamen Zuflussbereich oder Mündungsbereich 50 (siehe 3). Die jeweiligen aus den Austragsöffnungen 41, 42 austretenden Abluftströme 35, 36 sind also dem gesamten Mündungsbereich 50 der Austragseinrichtung 49 frei zuführbar. Die Zyklone 5, 6 sind also durch die Austragsöffnungen 41, 42 miteinander verbunden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Anordnung zur Reinigung einer Ansaugluft 2 einer Brennkraftmaschine
- 2
- Ansaugluft
- 3
- Abscheidevorrichtung, insbesondere Zyklonvorabscheider, beispielsweise als Doppelzyklon ausgebildeter Vorabscheider (erstes Ausführungsbeispiel, siehe 1 bis 8)
- 3'
- Abscheidevorrichtung, insbesondere Zyklonvorabscheider, beispielsweise als Doppelzyklon ausgebildeter Vorabscheider (zweites Ausführungsbeispiel, siehe 9)
- 4
- Gehäuse des Hauptfilters
- 5
- erste Zyklonzelle
- 6
- weitere, insbesondere zweite, Zyklonzelle
- 7
- erster Rohluftstrom
- 8
- weiterer Rohluftstrom
- 11
- Leitapparat, insbesondere Leitrad, der ersten Zyklonzelle 5
- 12
- Leitapparat, insbesondere Leitrad, der weiteren Zyklonzelle 6
- 13
- Außenwand oder Hauptrohr der ersten Zyklonzelle 5
- 14
- Außenwand oder Hauptrohr der weiteren Zyklonzelle 6
- 16
- eintrittsseitiges Ende der ersten Zyklonzelle 5
- 17
- eintrittsseitiges Ende der weiteren Zyklonzelle 6
- 23
- austrittsseitiges Ende der Außenwand 13 der ersten Zyklonzelle 5
- 24
- austrittsseitiges Ende der Außenwand 14 der weiteren Zyklonzelle 6
- 25
- der ersten Zyklonzelle 5 zugeordnetes erstes Tauchrohr
- 26
- der weiteren Zyklonzelle 6 zugeordnetes weiteres Tauchrohr
- 33
- Reinluftstrom des ersten Tauchrohrs 25 (siehe 2 und 4 bis 6)
- 34
- Reinluftstrom des weiteres Tauchrohrs 26 (siehe 2 und 4 bis 6)
- 35
- Abluftstrom der ersten Zyklonzelle 5 (siehe 3)
- 36
- Abluftstrom der weiteren Zyklonzelle 6 (siehe 3)
- 37
- Ringraum des Hauptrohrs 13 der ersten Zyklonzelle 5 (siehe 2 bis 6)
- 38
- Ringraum des Hauptrohrs 14 der weiteren Zyklonzelle 6 (siehe 2 bis 6)
- 41
- Austragsöffnung der ersten Zyklonzelle 5 (siehe 3)
- 42
- Austragsöffnung der weiteren Zyklonzelle 6 (siehe 3)
- 43
- Rand der Außenwand 13 der ersten Zyklonzelle 5 (siehe 3)
- 44
- Rand der Außenwand 14 der weiteren Zyklonzelle 6 (siehe 3)
- 45
- insbesondere ovale Reinluftstromaustragsöffnung
- 47
- Symmetrielinie (siehe 3)
- 48
- Partikelaustragselement, insbesondere Austragsstutzen oder Austragsrohr, beispielsweise Staubaustrag
- 48'
- weiteres Partikelaustragselement, insbesondere weiterer Austragsstutzen oder weiteres Austragsrohr, beispielsweise weiterer Staubaustrag (zweites Ausführungsbeispiel, siehe 9)
- 49
- Austragseinrichtung
- 50
- Mündungsbereich oder Zuflussbereich der Austragseinrichtung 49, in welchem die jeweiligen Abluftströme 35, 36 in die Austragseinrichtung 49 eintreten (siehe 3)
- 51
- am Partikelaustragselement 48 angeordnetes Ventil
- 51'
- am weiteren Partikelaustragselement 48' angeordnetes Ventil
- 52
- Außenwand der Austragseinrichtung 49
- 53
- gemeinsamer Abluftstrom
- 54
- gemeinsamer Reinluftstrom
- 60
- Deckel des Gehäuses 4 des Hauptfilters (siehe 1)
- 62
- Verschlusselement zum Verbinden des Deckels 60 des Gehäuses 4 des Hauptfilters mit dem Gehäusekörper des Gehäuses 4 des Hauptfilters (siehe 1)
- 64
- rohseitiger Einlass des Gehäuses 4 des Hauptfilters (siehe 1)
- 66
- reinseitiger Auslass des Gehäuses 4 des Hauptfilters (siehe 1)
- 70
- Abdeckelement der Abscheidevorrichtung 3 (siehe 1)
- 72
- Ansauglufteintrittsöffnungen oder Rohlufteintrittsöffnungen, insbesondere Luftschlitze, des Abdeckelements 70 (siehe 1)
- 74
- Luftführungselement oder Verbindungselement zum Verbinden der Abscheidevorrichtung 3, insbesondere des Zyklonvorabscheiders, mit einer weiteren Komponente, insbesondere mit einem Hauptfilter, der Brennkraftmaschine, insbesondere Gummibalg, beispielsweise Hosengummibalg (siehe 1 und 4)
