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Die Erfindung betrifft ein Abscheider zum Ansaugen und Verdichten, Trennen der Luft vom Staub und Speichern von Staub und Schwebeteilchen der Staub belasteten Luft.
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Herkömmliche Filter zur Luftreinigung, die Schwebestoffe oder Stäube aus der Luft heraus filtern, die Fliehkraftabscheider und, Zyklon-Abscheider sind bekannt. Eine Trennung fester Teilchen aus Gasen mit Hilfe einer Drehströmung
CH 397 393 A ist ebenfalls bekannt. Eine Trennung von Staub durch mehrfach hintereinander geschaltete Fliehkraftabscheider und Zyklon-Abscheider zeigt
DE 10 2012 223 983 A1 . Ein Transport von Teilchen, die in Rotation versetzt werden, ist aus der
CH 409 780 A bekannt. Auch
EP 2 201 879 A2 zeigt zeigt hintereinander geschaltete Zyklon- oder Wirbelrohrabscheider mit Fliehkraftabscheider.
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Die
CH 397 393 A zeigt ein Verwirbeln und Lenken der Luft so, dass eine zusätzliche Drehströmung erzeugt wird. Es werden zusätzlich ein Einlaufrohr für die Zuführung von gefilterter Luft und schräg sitzende Hilfsgasrohre benötigt. Die Rotationskörper sind eigentlich nur Leitbleche, um unerwünschte Luftverwirbelungen, die auftreten, zu vermindern. Die Absaugrohre können Staubteilchen abziehen, aber die Absaugrohr ziehen auch sehr viel Luft mit, so dass eine Luftreinigung im eigentlichen Sinne nicht effektiv stattfindet. Das ist sehr aufwendig in der Konstruktion. Luftwirbel sind auch nicht direkt kontrollierbar da auch hier undefinierte Wirbel entstehen können, die den Abscheider ineffektiv und störanfällig machen.
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Die
DE 10 2012 223 983 A1 offenbart eine Staubabscheideeinheit für die Bodenpflege, bei der eine Luftpassage vom Lufteinlass zum Luftauslass für die Saugleistung notwendig ist. Es sind mehrere Fliehkraftabscheider (Reinigungsstufen) hintereinander geschaltet, um die Luft zu reinigen.
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CH 409 780 A offenbart ein Verfahren zum Transport von feinen Teilchen in einem flüssigen oder gasförmigen Trägermedium. Hierbei werden die Teilchen auf eine logarithmische Spiralbahn gelenkt. Das wird durch eine mit Motor angetriebene Drehdüse mit rotierenden Schaufeln erreicht. Auch werden hier ein zusätzlich mit einem Motor angetriebenes Rohr und ein zusätzlich schräg angeordnetes Druckluftrohr benötigt, um eine Spiralbahn der Teilchen zu erreichen.
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Bei der
EP 2 201 879 A2 sind hintereinandergeschaltete Zyklon- oder Wirbelrohr-Abscheider mit anschließendem Fliehkraftabscheider vorgesehen, welche erst groben und dann feineren Staub von der Luft trennen.
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Die
DE 10 2007 019 264 A1 offenbart einen Radial-Turboverdichter. Zum Reinigen des Fluids sind Kanäle zum Abzweigen eingelassen. Die Öffnungen der Abzweigkanäle sind in Strömungsrichtung angeordnet. Durch die hohe Geschwindigkeit des Fluids entsteht an den Öffnungen ein Unterdruck (Bemoulli-Effekt). Das Fluid wird aus den Seitenkanälen gezogen. Wenn Fluid in die Kanäle eintritt, werden die Verunreinigungen wieder in den Eingangskanal, in den Hauptstrom, zurückgeführt. Eine richtige Trennung erfolgt hier nicht.
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Die
US 7 147 684 B2 offenbart ein Kühlsystem für Turbinen, speziell für die Turbinenschaufel. Hierbei wird Pressluft verwendet, die durch ein gerades Rohr eingeleitet und umgeleitet wird. Staub und Schmutzpartikel sollen sich am inneren geraden Tauchrohr sammeln und über eine rechtwinklige Öffnung entsorgt werden. Die Pressluft wir mit hohem Druck eingeleitet, was auch zu Wirbeln führt. Kleine Partikel werden eher mit dem Hauptstrom mitgerissen. Der Reinigungseffekt ist eher gering.
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Die
US 6 764 526 B2 offenbart eine Reinigung eines Trockenluftfilters. Hierbei wird der Staub über eine zusätzliche Öffnung, die unten am Filtergehäuse angebracht ist, abgebildet. An der Öffnung ist ein zylindrisches Rohr mit einer Verengung angebracht. Über ein weiteres Rohr, das sich zentrisch über einem Kegel befindet, wird Pressluft eingebracht. Der so entstehende Sog (Ejector Effect) befördert den Staub und andere kleine Partikel aus dem Filtergehäuse nach außen.
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Die hohe Feinstaubbelastung durch die Industrie und Fahrzeuge, insbesondere die Emission der Dieselfahrzeuge, ist heute ein konkretes Problem. Hierdurch entstehen Gesundheitsschäden, wie Schleimhautreizungen, Entzündungen in der Luftröhre und der Lunge.
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Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Abscheider vorzusehen, der die Luft vom Staub und Schwebeteilchen trennt, effektiv arbeitet und kompakt genug ist, um in ein Fahrzeug eingebaut werden zu können. Weiter ist die Reinigung umweltgerecht zu gestalten.
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Die Aufgabe wird für einen Abscheider zum Ansaugen und Verdichten, Trennen der Luft vom Staub und Speichern von Staub und Schwebeteilchen der Staub belasteten Luft mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Der erfindungsgemäße Abscheider (Abgasstaubtrenner) dient somit zum Ansaugen von Staub belasteter Luft, wobei Staub und Luft verdichtet, fliehkraftgetrennt und Staub und Schwebeteilchen der Staub belasteten Luft gespeichert werden. Durch die kompakte Bauweise beim vorliegenden Abscheider ist das Vorschalten von Vorfiltern und das Versetzen der Luft in eine Drehströmung durch Hilfsgas nicht erforderlich, da die verunreinigte Luft direkt angesaugt (Bereich I) wird, vorteilhaft beschleunigt und verdichtet (Bereich V) wird. Weiter werden die Teilchen mit sehr hoher Geschwindigkeit in eine Staubkammer (17) (Rotationskammer) eingebracht und dort durch die Rotation der Kammer gehalten. Die saubere Luft wird anschließend ohne Verwirbelung direkt mit einem Turbinenrad (16) abgesaugt und durch ein Gasaustrittsrohr (5) nach außen befördert. Die Reinigung der Staubkammer (17) des Abscheiders ist ebenfalls ohne zusätzliche Filter, wie Filzfilter oder Staubbehälter, möglich. Das macht den Abscheider umweltfreundlich.
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Bei der
DE 10 2012 223 983 A1 sind mehrere Fliehkraftabscheider (Reinigungsstufen) hintereinander geschaltet, um die Luft zu Reinigen. Das ist bei dem vorliegenden Abscheider nicht erforderlich, da die Luft effektiv ohne Verlust mit einem Turbinenrad angesaugt wird. Ein Mehrfach hintereinander schalten ist ebenfalls nicht notwendig, da die Luft vorteilhaft in einem Verdichter verdichtet und beschleunigt wird. Das bedeutet, dass auch der Staub und die Schwebestoffe vorteilhaft komprimiert werden.
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Bei dem vorliegenden Abscheider sind keine zusätzlichen Antriebe notwendig, da hier alle Komponenten, Verdichterräder und Staubkammer, auf einer gelagerten Aufnahmewelle (
10) mit einem Antrieb befestigt sind. Auch eine logarithmische Spiralbahn, wie sie nach der
CH 409 780 A vorgesehen ist, ist aufgrund des vorteilhaften Direktansaugens nicht erforderlich. Das macht den vorliegenden Abscheider so kompakt, dass er auch in ein Fahrzeug eingebaut werden kann.
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Bei der
EP 2 201 879 A2 sind hintereinandergeschaltete Zyklon- oder Wirbelrohrabscheider mit anschließendem Fliehkraftabscheider vorgesehen, welche erst groben und dann feineren Staub von der Luft trennen. Das ist beim vorliegendem Abscheider nicht erforderlich, da die Luft vorteilhaft effektiv ohne Verwirbelungen direkt angesaugt, verdichtet, gereinigt, gespeichert und die saubere Luft ausgestoßen wird. Der vorliegende Abscheider ist so sehr effektiv und kompakt.
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Die mit Staub und Schwebeteilchen belastete Luft (Durchfluss von A nach B) wird im Abgaseingangsrohr (1), Luftansaugteil (I), mit einem Verdichterrad (13) angesaugt, im Verdichterteil (V) mit einem Verdichterrad (14) vorteilhaft verdichtet, mit einem Verdichterrad (15) vorteilhaft höher verdichtet und in die Staubkammer (K) geleitet, in der Staub und Schwebeteilchen von der Luft mit einem Fliehkraftabscheider getrennt und gespeichert werden. Die saubere Luft wird über das Turbinenrad (16), das auf der Staubkammer befestigt ist und sich mit der Aufnahmewelle (10) dreht, nach außen geleitet.
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Um eine Saugwirkung zu erreichen, wird die Aufnahmewelle (10) über einen Antriebsriemen (9) und eine Riemenscheibe (8), die auf einer Motorwelle sitzt, mit einem Antriebsmotor (3) angetrieben. Die Aufnahmewelle (10) ist im Abgaseingangsrohr (1) und im Gasaustrittsrohr (5) gelagert. Lager-Abgaseingangsrohr (11) im Abgaseingangsrohr (1) sitzt in einem Lagersitz (12), der mit dem Abgaseingangsrohr (1) verbunden und befestigt ist. Lager-Gasaustrittsrohr (18) im Gasaustrittsrohr (5) sitzt im Lagersitz-Gasaustrittsrohr (19). Ist die Staubkammer (17) voll, was mit einem Teilchensensor (20) überwacht wird, erfolgt die Reinigung. Zum Reinigen der Staubkammer (17) wird das Reinigungsrohr (6) mit Bohrungen (P) am Umfang (Rohrende) in der Aufnahmewelle (10) herausgezogen (Richtung R), so dass die Bohrungen (P) in der Aufnahmewelle (10) und die Bohrungen im Reinigungsrohr (6) übereinstimmen und den Weg für Pressluft (C) freigeben. Geschlossen wird das Reinigungsrohr (6), indem es in die Aufnahmewelle (10) hinein geschoben (Richtung G) wird. Durch die Rotation der Aufnahmewelle (10) wird der Staub und Schwebeteilchen über das Turbinenrad (16) in das Gasaustrittsrohr (5) gesaugt und kann aufgefangen und entsorgt oder weiterverarbeitet werden. Es sind keine zusätzlichen Filzfilter oder Reinigungsfilter, die zusätzlich entsorgt werden müssen, notwendig. Die Reinigung wird mit dem Teilchensensor (20) überwacht. Ist die Reinigung abgeschlossen, wird das Reinigungsrohr (6) wieder in die Aufnahmewelle (10) geschoben (Richtung G) und der Reinigungsweg der Pressluft (C) geschlossen.
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Figurenliste
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- 1 zeigt die äußere isometrische Darstellung vom Abscheider. Die Abgase werden hier am Abgaseingangsrohr (1) angesaugt (Durchflussrichtung ist hier von A nach B). Der Antriebsmotor (3) ist am Abgaseingangsrohr (1) befestigt. Nach dem Abgaseingangsrohr (1) ist das Verdichterrohr (4) angeordnet. Angesetzt ist ein Gasaustrittsrohr (5) mit dem Reinigungseingangsrohr (6) und der Dichtungslippe (7).
- 2 zeigt den inneren Teil vom Abscheider in isometrischer Darstellung. Auf der Aufnahmewelle (10), die gelagert ist, sind von rechts nach links Verdichterräder (13 bis 15) angeordnet, die Verdichterräder werden von rechts nach links kleiner und sind dem konischen Verdichterkegelrohr (4) angepasst. Auf der Aufnahmewelle (10) ist eine Staubkammer (17), die auf der Aufnahmewelle (10) befestigt ist, hinter dem Verdichterteil (V) angeordnet. Auf der Staubkammer (17) ist ein weiteres Turbinenrad (16) befestigt. Das Reinigungsrohr (6) am linken Ende ist gebogen und taucht in die Aufnahmewelle (10) ein.
- 3 zeigt den Abscheider in der Seitenansicht direkt auf den Antriebsmotor (3).
- 4 ist ein Schnitt S-S von der Seitenansicht in 3 und zeigt den gesamten Abscheider im Schnitt. Die Bereiche vom Abscheider werden wie folgt eingeteilt. Abschnitt I ist der Gaseintritt, V ist der Verdichterbereich, K ist der Staubtrenner und Speicherbereich die Staubkammer (17). Mit O ist der Gasaustrittsbereich gekennzeichnet.
- 5 ist ein vergrößerter Schnitt durch die Staubkammer (17), Bereich K, mit dem Reinigungsrohr (6) in der geschlossenen Position.
- 6 ist ein vergrößerter Schnitt durch die Staubkammer (17), Bereich K, mit dem Reinigungsrohr (6) in der offenen reinigenden Position.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Abgaseingangsrohr
- 2
- Befestigungsflansch und Riementriebschutz
- 3
- Antriebsmotor
- 4
- Verdichterrohr/Verdichterkegelrohr
- 5
- Gasaustrittsrohr
- 6
- Reinigungsrohr
- 7
- Dichtungslippe
- 8
- Riemenscheibe
- 9
- Antriebsriemen
- 10
- Aufnahmewelle
- 11
- Lager -Abgaseingangsrohr
- 12
- Lagersitz-Abgaseingangsrohr
- 13
- erstes Verdichterrad/Turbinenrad
- 14
- zweites Verdichterrad/Turbinenrad
- 15
- drittes Verdichterrad/Turbinenrad
- 16
- Turbinenrad Gasaustrittsrohr
- 17
- Staubkammer
- 18
- Lager-Gasaustrittsrohr
- 19
- Lagersitz-Gasaustrittsrohr
- 20
- Teilchensensor
- 100
- Abscheider
- A
- Luft-Ansaugseite
- B
- Luft-Ausstoßseite
- C
- Reinigungs-Pressluft
- G
- Richtung
- S
- Zeichnungsschnitt
- I
- Luftansaugteil
- V
- Verdichterteil
- K
- Speicher-Trennerteil
- O
- Luftausstoß
- P
- Pressluftbohrungen
- R
- Richtung
