DE1507842B2

DE1507842B2 - Centrifugal dust separator for the intake air of internal combustion engines

Info

Publication number: DE1507842B2
Application number: DE19661507842
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Anton Piller Kg, 3360 Osterode
Priority date: 1966-12-05
Filing date: 1966-12-05
Publication date: 1973-01-11
Also published as: BE708439A; DE1507842A1; CH484703A

Description

Die Erfindung betrifft einen Fliehkraftstaubabscheider für die Ansaugluft von Brennkraftmaschinen, in dem in gleichmäßiger Verteilung eine Mehrzahl von einzelnen Fliehkraftabscheidern nebenein^ ander in einem Gehäuse'angeordnet ist und die Staubaustragskegel der Fliehkraftabscheider in einer gemeinsamen Staubsammelkammer münden, die an ihrer tiefsten Stelle über eine ,sich über die Breite der Staubsammelkammer erstreckende· schlitzförmige öffnung mit einer Staubabsaugkammer, und einem Staubabsaugstutzen verbunden ist,'mit dem der Fliehkraftstaubabscheider an ein Absauggebläse anschließbar ist. . ■':■ . ' .' . , "■'■'' The invention relates to a centrifugal dust separator for the intake air of internal combustion engines, in which a plurality of individual centrifugal separators are evenly distributed next to one another in a housing and the dust discharge cones of the centrifugal separators open into a common dust collection chamber which, at their lowest point, has a The slot-shaped opening extending over the width of the dust collecting chamber is connected to a dust extraction chamber and a dust extraction nozzle, with which the centrifugal dust separator can be connected to an extraction fan. . ■ ': ■. '.' . , "■ '■''

Bei einem bekannten Fliehkraftstaubabscheider der genannten Art ist als Absauggebläse ein Ejektor vorgesehen, dessen Ansaugquerschnitt an einem Ende der schlitzförmigen öffnung angeordnet ist.In a known centrifugal dust separator of the type mentioned, an ejector is used as the suction fan provided, the suction cross-section is arranged at one end of the slot-shaped opening.

Bei Verwendung derartiger Staubabscheider in • Fahrzeugen wird eine möglichst kompakte Bauweise gefordert. Um diese kompakte Bauweise zu erreichen, ist es notwendig, eine große Vielzahl von Fliehkraftabscheidern in einem möglichst kleinen Raum unterzubringen. Bei einer sehr dichten Anordnung einer Vielzahl von Staubabscheidern kommt es zwangläufig zu einer gegenseitigen Beeinflussung der einzelnen Fliehkraftabscheider und zu recht unterschiedlichen Wirkungsgraden zwischenWhen using such dust separators in • vehicles, the construction is as compact as possible required. To achieve this compact design it is necessary to use a large number of To accommodate centrifugal separators in the smallest possible space. With a very dense arrangement a large number of dust collectors, there is inevitably a mutual influence of the individual centrifugal separators and quite different degrees of efficiency between

ίο den einzelnen Abscheidern.ίο the individual separators.

Aufgabe der Erfindung ist es, Mittel zu schaffen, mit denen bei einer sehr dichten Anordnung der einzelnen Fliehkraftabscheider ein möglichst gleichmäßiger Wirkungsgrad aller einzelnen Fliehkraftabscheider erzielt wird, wobei gleichzeitig gefordert ist, einen möglichst konstanten Wirkungsgrad über den gesamten Bereich der spezifischen Belastung einer Brennkraftmaschine eingehalten wird. Es wird weiter ein möglichst hoher Entstaubungsgrad und die sofortige Abführung des abgeschiedenen Staubes gefordert.The object of the invention is to provide means with which, in a very dense arrangement of the individual centrifugal separators the most uniform possible efficiency of all individual centrifugal separators is achieved, at the same time it is required to have as constant an efficiency as possible the entire range of the specific load of an internal combustion engine is maintained. It will Furthermore, the highest possible degree of dedusting and the immediate removal of the separated dust required.

Die genannte Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Staubabsaugkammer als Kanal mit konstanter Luftgeschwindigkeit ausgebildet ist und daß die schlitzförmige Öffnung durch gleichmäßig über die Breite verteilte Schlitze, gebildet ist, deren Querschnitt so festgelegt ist, daß die Luftgeschwindigkeit in den Schlitzen auf etwa 16 bis 20 m/sec ansteigt. ;....·.·'The stated object is achieved according to the invention in that the dust extraction chamber as Channel is formed with constant air speed and that the slot-shaped opening through slits evenly distributed over the width, the cross-section of which is determined so that the Air speed in the slots increases to about 16 to 20 m / sec. ; .... ·. · '

Bei einem Fliehkraftstaubabscheider, bei dem die einzelnen Fliehkraftabscheider im wesentlichen mit waagerechter Achse angeordnet sind, ist die Staub-In a centrifugal dust separator in which the individual centrifugal separators are essentially with are arranged on the horizontal axis, the dust

. ; absaügkammer vorzugsweise an den den Ausläs-. . sen der Fliehkraftabscheider gegenüberliegenden Wand der Staubsammelkammer nach oben geführt, wobei er in etwa halber Höhe in den sich im wesentlichen in Achsrichtung der Fliehkraftabscheider erstreckenden Staubabsäugstutzen ausläuft.. ; suction chamber preferably to the outlet. . sen the centrifugal separator opposite wall of the dust collection chamber led upwards, where he is at about half the height in which is essentially in the axial direction of the centrifugal separator extending dust extraction nozzle runs out.

Bei einem Fliehkraftstaubabscheider, bei welchem das Gehäuse im Querschnitt'senkrecht zu den ..Achsen der Fliehkraftabscheider im wesentlichen rechteckförmig ausgebildet ist, sollen die 'Absaug-In a centrifugal dust separator, in which the housing in cross-section is essentially perpendicular to the axes of the centrifugal separator is rectangular, the 'suction

. schlitze zweckmäßig längs einer geraden Kante des Gehäuses angeordnet sein.. slots are expediently arranged along a straight edge of the housing.

Fliehkraftstaubabscheider gemäß der Erfindung erreichen einen sehr hohen Entstaubungsgrad, der sich über den gesamten Bereich der spezifischen Belastung nur wenig ändert und der dem Entstau-Centrifugal dust separators according to the invention achieve a very high degree of dedusting, the changes only little over the entire range of the specific load and the decongestion

):. bungsgrad entspricht, der mit einem Fliehkraftstaubabscheider nach einem älteren Vorschlag erreichbar ist, bei dem eine Mehrzahl von Fliehkraftstaubabscheider über Blenden angepaßt an eine gemein-) :. level corresponds to that with a centrifugal dust separator can be achieved according to an older proposal, in which a plurality of centrifugal dust separators adapted via panels to a common

" ' same Absaugleitung angeschlossen 1st. "The same suction line is connected 1st.

, : — Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen,: - Another advantage of the invention

55" Fliehkraftstaubabscheiders besteht darin, daß er auch bei Anfall fasriger Stoffe sehr störunanfällig ist und daß die abgeschiedenen Stoffe sofort nach ihrer Abscheidung vollständig aus dem Staubabscheider ausgetragen werden. Dies ist besonders wichtig, wenn derartige Staubabscheider in Fahrzeugen^: eingebaut werden, die für den Einsatz in atomstaubverseuchten Gebieten bestimmt sind. Es kann hier .nicht zur Anhäufung von radioaktivem Staub und damit zur Bildung verstärkter Strahlenquellen innerhalb des Fahrzeuges kommen.55 "centrifugal dust separator consists in the fact that it is not susceptible to malfunction even if fibrous substances are produced and that the separated substances are completely discharged from the dust separator immediately after they have been separated. This is particularly important when such dust separators ^{are installed in vehicles that} are intended for use In areas contaminated with atomic dust, there cannot be an accumulation of radioactive dust and thus the formation of increased radiation sources inside the vehicle.

Auf Grund des hohen Entstaubungsgrades können Fliehkraftstaubabscheider gemäß der Erfindung auch in Belüftungsanordnungen für geschlosseneDue to the high degree of dedusting, centrifugal dust separators according to the invention also in ventilation arrangements for closed ones

Räume, insbesondere geschlossene Räume von Fahrzeugen, verwendet werden, die für den Einsatz in atomverseuchten Gebieten bestimmt sind.Spaces, especially closed spaces of vehicles, are used for the use are intended in nuclear-contaminated areas.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht und im nachstehenden im einzelnen an Hand der Zeichnung beschrieben.The invention is illustrated by way of example in the drawing and in more detail below described on the basis of the drawing.

F i g. 1 zeigt einen Querschnitt durch einen Fliehkraftstaubabscheider gemäß der Erfindung;F i g. 1 shows a cross section through a centrifugal dust separator according to the invention;

F i g. 2 zeigt eine Ansicht auf die Absaugseite des Fliehkraftstaubabscheiders, wobei die linke Hälfte längs der Linie A-B in F i g. 1 geschnitten ist;F i g. 2 shows a view of the suction side of the centrifugal dust separator, the left half along the line AB in FIG. 1 is cut;

F i g. 3 zeigt einen Fliehkraftabscheider, wie er in einem Fliehkraftstaubabscheider gemäß der Erfindung Verwendung findet, zur Hälfte im Längsschnitt; F i g. 3 shows a centrifugal separator as it is used in a centrifugal dust separator according to the invention Is used, half in longitudinal section;

Fig.4 zeigt das gesonderte Auslaßrohr des Fliehkraftabscheiders nach F i g. 3 mit dem Leitapparat; Fig.4 shows the separate outlet pipe of the Centrifugal separator according to F i g. 3 with the diffuser;

F i g. 5 zeigt ein Diagramm der verschiedenen Parameter eines Fliehkraftstaubabscheiders gemäß der Erfindung.F i g. FIG. 5 shows a diagram of the various parameters of a centrifugal dust separator according to FIG Invention.

Der in der Zeichnung dargestellte Fliehkraftstaubabscheider ist als Luftfilter für die Ansaugluft von Brennkraftmaschinen oder für die Belüftung geschlossener Räume, insbesondere geschlossener Fahrzeugräume, bestimmt.The centrifugal dust separator shown in the drawing is used as an air filter for the intake air of Internal combustion engines or for the ventilation of closed rooms, especially closed ones Vehicle spaces, determined.

Der Fliehkraftstaubabscheider weist eine Luftein-Iaßkammer2 mit einem Ansaugstutzen 4, eine Luftabsaugkammer 6 mit einem Absaugstutzen 8 und eine Staubsammelkammer 10 mit einme Staubabsaugstutzen 12 auf. Die Lufteinlaßkammer 2 ist durch eine Trennwand 14 von der Luftabsaugkammerö und durch eine Trennwand 16 von der Staubsammelkammer 10 getrennt.The centrifugal dust separator has an air inlet chamber2 with a suction nozzle 4, an air suction chamber 6 with a suction nozzle 8 and a dust collection chamber 10 with a dust extraction nozzle 12. The air inlet chamber 2 is by a partition 14 from the air suction chamber and by a partition 16 from the Dust collection chamber 10 separated.

Durch die Lufteinlaßkammer 2 ist eine Vielzahl von Fliehkraftabscheidern 18 hindurchgeführt, die mit ihrem Auslaßrohr 20 dichtend durch Öffnungen in der Trennwand 14 und mit ihrem Staubaustragskegel 22 dichtend durch die Trennwand 16 hindurchgeführt sind. Wie aus Fig.2 ersichtlich, hat das Gehäuse etwa rechteckigen Querschnitt, und die Fliehkraftabscheider 18 sind gleichmäßig über den Querschnitt verteilt. Die Öffnungen der Staubaustragskegel münden jeweils frei in die Staubsammelkammer 10. An der tiefsten Stelle der Staubsammelkammer 10 sind über die Breite des Abscheiders verteilt Schlitze 24 angebracht, die die Verbindung zu einem Staubabsaugkammer 26 herstellen, der strömungsgünstig so ausgebildet ist, daß über seine ganze Breite im wesentlichen konstante Luftgeschwindigkeiten auftreten. An die Staubab-Saugkammer 26 ist der Staubabsaugstutzen 12 angeschlossen, mit dem ein Absauggebläse in Verbindung steht.A plurality of centrifugal separators 18 is passed through the air inlet chamber 2, which with its outlet pipe 20 sealingly through openings in the partition 14 and with its dust discharge cone 22 are passed through the partition 16 in a sealing manner. As can be seen from Fig.2, has the housing approximately rectangular cross-section, and the centrifugal separators 18 are evenly across the Cross-section distributed. The openings of the dust discharge cone each open freely into the dust collection chamber 10. At the lowest point of the dust collection chamber 10 are across the width of the separator distributed slots 24 attached, which establish the connection to a dust extraction chamber 26, which is aerodynamically designed so that it is essentially constant over its entire width Air velocities occur. The dust extraction nozzle 12 is connected to the dust extraction chamber 26, with which a suction fan is connected.

Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform eines Fliehkraftabscheiders zur Verwendung in einem Fliehkraftstaubabscheider gemäß der Erfindung ist in F i g. 3 dargestellt, und zwar etwa in natürlicher Größe. Der Fliehkraftabscheider 18 weist einen sehr schlanken Staubaustragskegel 22 auf, der in der Nähe seines unteren Endes einen Flansch 28 trägt, der beispielsweise mit Gewindebohrungen zur Befestigung auf der Trennwand 16 versehen sein kann. Das axial angeordnete Auslaßrohr 30 hat an seinem oberen Ende einen Absatz 32, mit dem es in die Bohrung der Trennwand 14 einsetzbar ist. Durch die Anlage der Schulter dieses Absatzes 32 wird dabei die Dichtwirkung unterstützt. Das Auslaßrohr 30 trägt auf seinem äußeren Umfang einen Leitapparat in Form einer mehrgängigen Schraube 34, durch die die axial einströmende Luft in Rotation versetzt wird.A particularly useful embodiment of a centrifugal separator for use in a centrifugal dust separator according to the invention is shown in FIG. 3 shown, in a more natural way Size. The centrifugal separator 18 has a very slim dust discharge cone 22, which in the vicinity of its lower end carries a flange 28, for example with threaded holes for Attachment to the partition 16 can be provided. The axially arranged outlet pipe 30 has at its upper end has a shoulder 32 with which it can be inserted into the bore of the partition wall 14. The sealing effect is supported by the abutment of the shoulder of this shoulder 32. The outlet pipe 30 carries a diffuser in the form of a multi-thread screw on its outer circumference 34, through which the axially inflowing air is set in rotation.

Die Staubabscheidung erfolgt einmal durch die Drallenergie und zum anderen durch das Gegenpotential der Staubabsaugung. Bei hoher spezifischer Belastung bewirkt die naturgemäß hohe Drallenergie den weitaus größten Teil der Staubabscheidung. Die Staubabscheidung durch das Gegenpotential der Staubabsaugung ist dagegen nur gering, da der statische Druckanteil des Gegenpotentials gegenüber dem dynamischen Druckanteil hoch ist.The dust separation takes place on the one hand by the swirl energy and on the other hand by the counter potential the dust extraction. With a high specific load, the naturally high swirl energy causes by far the largest part of the dust separation. The dust separation through the counter potential the dust extraction, on the other hand, is only slight, since the static pressure component opposes the counter-potential the dynamic pressure component is high.

Bei abnehmender spezifischer Luftbelastung sinkt die Drallenergie und damit auch ihr Druckanteil im Innern des Fliehkraftabscheiders 18. Der dynamisehe Druckanteil des Gegenpotentials der Staubabsaugung nimmt dabei immer mehr zu und übernimmt einen immer größeren Anteil der Staubabscheidung. Durch den Staubaustragskegel 22 wird der dynamische Druck weiter erhöht, so daß ein einwandfreier Austritt des abgeschiedenen Staubes gewährleistet ist. Bei Auslegung des Staubabsauggebiases muß auf die vorstehend beschriebenen Druckverhältnisse Rücksicht genommen werden.When the specific air pollution decreases, the swirl energy and thus also its pressure component in the decreases Inside the centrifugal separator 18. The dynamic pressure component of the counterpotential of the dust extraction increases more and more and takes on an ever larger part of the dust separation. The dynamic pressure is further increased by the dust discharge cone 22, so that a perfect exit of the separated dust is guaranteed. When designing the dust extraction area the pressure conditions described above must be taken into account.

Das starke Gegenpotential der Staubabsaugung verhindert eine gegenseitige Beeinflussung der einzelnen Fliehkraftabscheider 18 durch die verschiedenen Druckverhältnisse im Leitapparat. Hierdurch wird ein gleichmäßig hoher Abscheidegrad der parallel geschalteten Fliehkraftabscheider 18 erreicht.The strong counter-potential of the dust extraction prevents the individual from influencing one another Centrifugal separator 18 due to the different pressure conditions in the diffuser. Through this a consistently high degree of separation of the parallel switched centrifugal separator 18 reached.

Durch die großen Staubeintritts- und -austrittsquerschnitte sind die Fliehkraftabscheider 18 unempfindlich gegen Verstopfung durch gröbere Stäube und faseriges Material.Due to the large dust inlet and outlet cross-sections, the centrifugal separators 18 are insensitive against clogging due to coarse dust and fibrous material.

Durch den axialen Austritt des abgeschiedenen Staubes und durch den großen Austnttsquerschnitt ist es möglich, bei hohem Durchsatz infolge des hohen statischen Druckanteils der Staubabsaugung bei hoher Drallenergie bzw. bei niedrigerem Durchsatz infolge des hohen dynamischen Druckanteils der Staubabsaugung und der niedrigen Drallenergie einen sich über einen großen Durchsatzbereich nur wenig ändernden Entstaubungsgrad zu erreichen (s. Kurve 1 in Fig. 5). Bei der Ausbildung der Staubsammelkammer 10 ist zu beachten, daß der Querschnitt der Staubsammelkammer 10 sich in Richtung der Schlitze stetig vergrößert. Die Absaugegeschwindigkeit in den Schlitzen 24 beträgt vorzugsweise zwischen 16 und 20m/sec. Bei größeren Absaugegeschwindigkeiten verringert sich der statisehe Druckanteil in der Staubsammelkammer und damit im Innern der Fliehkraftabscheider infolge des hohen dynamischen Druckverlustes in den Schlitzen und bewirkt eine Verschlechterung des Entstaubungsgrades. Bei zu niedriger Absaugegeschwindigkeit wird der Staub vom Boden der Staubsammelkammer 10 nicht schnell genug abgeführt, so daß ein Verstopfen der sich in Bodennähe befindlichen Abscheider eintreten kann.Due to the axial exit of the separated dust and the large discharge cross-section it is possible to use the dust extraction at high throughput due to the high static pressure component high swirl energy or with a lower throughput due to the high dynamic pressure component of the Dust extraction and the low swirl energy only work over a large throughput range to achieve little changing degree of dedusting (see curve 1 in Fig. 5). When training the Dust collection chamber 10 should be noted that the cross section of the dust collection chamber 10 is in The direction of the slots is steadily increasing. The suction speed in the slots 24 is preferably between 16 and 20m / sec. The static is reduced at higher suction speeds Pressure share in the dust collection chamber and thus in the interior of the centrifugal separator as a result the high dynamic pressure loss in the slots and causes a deterioration in the Degree of dedusting. If the suction speed is too low, the dust will be removed from the floor of the Dust collection chamber 10 is not discharged quickly enough, so that the clogging is near the ground located separator can occur.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Centrifugal dust separator for the intake air of internal combustion engines, in which in uniform distribution of a plurality of individual centrifugal separators next to one another is arranged in a housing and the dust discharge cone of the centrifugal separator in one common dust collection chamber, which at its deepest point over a Width of the dust collection chamber extending slot-shaped opening with a dust extraction chamber and a dust extraction nozzle is connected to which the centrifugal dust separator can be connected to an exhaust fan, thereby characterized in that the dust extraction chamber (26) as a channel with constant Air speed is formed and that the slot-shaped opening by uniform over the width distributed slots (24) is formed, the cross section of which is determined so that the air speed in the slots (24) increases to about 16 to 20 m / sec.

2. Centrifugal dust separator according to claim 1, in which the individual centrifugal separators are arranged essentially with a horizontal axis, characterized in that the dust extraction chamber (26) on the wall of the dust collecting chamber (10) opposite the outlets (22) of the centrifugal separator (18) facing upwards led ·, is and about in _; half the height in which are essentially in the axial direction. the. Centrifugal separator (18) extending dust extraction nozzle (12) runs out.

3. Centrifugal dust separator according to claim 1, wherein the housing is perpendicular in cross section is essentially rectangular in relation to the axes of the centrifugal separator, characterized in that. the suction slots (24) along a straight edge of the housing are arranged.