DE1889249U - Luftfilter fuer luftansaugende maschinen, insbesondere brennkraftmaschinen und kompressoren. - Google Patents

Description

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DR.-1NQ. FRED MAYER DIPL-INQ. DfETER JANDER

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BERLIN 33 (DAHLEM) · HOTTENWEQ 15

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Mein Zeichen: 218/785? DE Tag: 22.9.1961

G-ebrauchsmusteranmeldung

der Firma

AGGBSSOEIBS AKTXElJG-BSELLSGHAir YiDUZ / Liechtenstein

"Luftfilter für luftansäugende Maschinen, insbesondere Brennkraftmaschinen und Kompressoren"

Die !feuerung betrifft, einen Luftfilter für luftansaugende Maschinen, dureh den zahlreiche Probleme der Luftfilterung gelöst werden sollen, insbesondere solche, die bei der Versorgung von Verbrennungsmotoren und Kompressoren mit gereinigter Luft auftreten. Bei diesen muss nämlich die Wirksamkeit des Mlterprozesses unabhängig von der durch den "Filter strömenden Luftmenge konstant gehalten werden»

Der Filter nach der Neuerung ist nicht nur dureh die

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Kombination einer Seihe von. Elementen gekennzeichnet, die teilchenförmige Verunreinigungen unterschiedlich abfangen und entsprechend der Lage ihres optimalen Wirkungsgrades in Bezug auf die Durchströmmenge ausgewählt sind, sondern auch dadurch, dass diese Elemente in bestimmter Weise zueinander angeordnet und aneinander angepasst sind, so dass sie optimal zusammenarbeiten und eine günstigste und konstante Wirksamkeit erzielt wird, unabhängig von Änderungen der durch die Vorrichtung strömenden Luftmenge und sonstiger Erscheinungen, die in den meisten bekannten Luftfiltern unliebsame Zwischenfälle verursachen. Dazu gehören z.B. eine ubermässige Anhäufung von zurückgehaltenen Teilchen oder eine allzu starke Neigung der leiteranordnung, die daher rührt, dass diese mit dem Chassis oder Motor eines Fahrzeuges, z.B. eines landwirtschaftlichen Treckers, fest verbunden ist.

Die verschiedenen, neuerungsgemäss in Reihe geschalteten Filter bestehen aus zwei irten und zwar, bezogen auf die Bewegungsrichtung der Luft!

1.) aus einem, weiter unten im einzelnen beschriebenen Ölbad, in dem der Filterprozess durch Verwirbelung und Vermischung erfolgtj

2.) aus einer Mehrzahl aufeinanderfolgender Gritter elemente, deren individuelle Struktur progressiv wächst. Bei einer bestimmten fest vorgegebenen Struktur ist nämlich der Wirkungsgrad eines Filterelementes abhängig von der durch den Filter strömenden Menge. Die Kurve, die die

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.Abhängigkeit des Wirkungsgrades von der Strömungsmenge verkörpert, durchlauft ein Maximum, das dem optimalen Wirkungsgrad und damit der maximalen Wirksamkeit des !Filterelementes entspricht.

Bine Strukturverteilung mittels verschiedener Filterelemente, die zusammen ein Filteraggregat bilden, führt zu einer Kurve für den gemeinsamen Wirkungsgrad, die man sich durch überlagerung der Kurven der Einzelwirkungsgrade entstanden denken kann. Durch geschickte Wahl dieser Verteilung erhält man eine Kurve für den resultierenden Wirkungsgrad, dessen Maximum die Form eines Plateaus hat, dessen Höhe also zwischen einer kleinsten und einer grössten Durchströmmenge praktisch konstant bleibt. Mit anderen Worten, die so geschaffene Filteranordnung weist einen optimalen Wirkungsgrad auf, der innerhalb eines weiten Spielraums für die Strömungsmenge praktisch konstant ist.

leuerungsgemäss soll die grösste Wirksamkeit des vordersten Filterelementes der vorgesehenen grössten Durehströmmenge unter Beachtung einer annehmbaren minimalen Durchströmmenge entsprechen und andererseits soll die grössste Wirksamkeit des hinteren Filterelementes oder Abschlusselements bei der vorgesehenen kleinsten Strömungsmenge liegen.

Infolge der besonderen Eigenschaften eines als Filter wirkenden Ölbades ist es neuerungsgemäss zweckmässig, ein solches, das also durch Verwirbelung und Vermischung

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der Luft mit dem Öl wirksam ist, als vorderstes Element in die oben erwähnte Rangordnung einzubauen.

Es ist ausserdem vorteilhaft, wenn die hintereinandergeschalteten Gritterfilteraggregate zwei G-ruppen- bilden, von denen die Filter der zweiten, d.h. der Abschlussgruppe, eine Struktur aufweisen, die bei der kleinsten Durchströmmenge den grossten Wirkungsgrad besitzen, während die Filter der ersten Gruppe so beschaffen sind, dass sie für eine mittlere Strömungsmenge am besten geeignet sind. ' .

Einzelheiten der Heuerung ergeben sieh aus der sehematisehen Zeichnung, in der ein die "Kexierrlung nicht begrenzendes Ausführungsbeispiel dargestellt ist. In diesem ist ein Ölbadfilter mit zwei G-ruppen von G-itterelementen unterschiedlicher Struktur dargestellt.

Fig. 1 ist ein vertikaler Axialschnitt durch die !Filteranordnung.

Fig. 2 zeigt den unteren 3D eil der Vorrichtung in einem vertikalen Jhcialsehnitt, aus dem die funktion des Ölbadfilters hervorgeht.

In der Fig. 1 bezeichnet die Klammer 1 das vorderste Filterelement, welches als Ölbad ausgebildet ist. Die Klammer 2 bezeichnet die erste G-ruppe von G-itterfiltern, und die Klammer-3 die ebenfalls aus G-itterfiltern aufgebaute Abschlussgruppe.

Wie sieh aus der Fig. 1 ergibt, weist die Filtervorrieh-

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tang eine in axialer Richtung verlaufende Röhre 4 für den luft eintritt auf, in der die zu filternde Luft "bis zu

der Oberfläche des Ölbades fällt. Dort wird sie umgelenkt und bildet einen ringförmigen Strom um die Röhre innerhalb eines zylindrischen Behälters 6. Hinter dem Ölbad durchströmt die luft nacheinander ringförmige G-itterfilter 2 und 3 und tritt schliesslieh aus einer Röhre gereinigt aus, die am oberen Eeil der G-e fass wandung β · seitlieh angebracht ist. Der obere Seil des G-efässes . dient ausserdem als Stütze für' die axial verlaufende Röhre 4.

Der !Filter 1 besteht aus einer Wanne 8, die durch den Boden der !Filtervorrichtung gebildet wird, lerner weist dieser Filter drei Führungselemente 9, Io und 11 auf, welche die Umleitung der luft durchführen. Das Führungselement 9 besteht aus einer Erweiterung 12 der ISintrittsröhre 4, die im Profil einen Torus mit halbkreisförmigem Querschnitt darstellt. Das führungselement Io ist eine zentral angeordnete Ablenkplatte, deren Profil demjenigen der Erweiterung 12 entspricht, und das Führungselernent 11, welches die iorm einer Schale ohne Boden hat, ist koaxial zu der Röhre 4 und den Führungselementen 9 und angeordnet und übernimmt hinter der Ablenkplatte Io die Führung der "Duft. Die Gesamtheit dieser Führungselemente bewirkt, dass der Luftstrom, der durch die Röhre 4 nach unten fällt, sich umkehrt und ringförmig um die Röhre nach oben steigt, um anschliessend die Filtergitter 2 und 3 zu durchströmen und aus der seitlich angebrachten

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Röhre 7 schliesslieh gereinigt auszutreten.

Is sei erwähnt, dass in der Zeichnung, die die Filteranordnung nur schematise]! darstellt, die Irägerorgane für die Führungselemente Io und 11 weggelassen sind.

In der Fig. 1 ist die Öloberflache, die sich bei nicht strömender luft einstellt, durch die gestrichelte linie

13 angedeutet. Die Oberfläche berührt also die Unterseite der Erweiterung 9» 12 und versehliesst auf diese Weise die Röhre 4, wenn keine luft strömt und die Filtervorrichtung völlig senkrecht steht. Sobald sich aber in der Röhre 7 durch Ansaugen ein Unterdruck einstellt, senkt sich das Ölniveau im Innern der Umlenkschale 11 ab und steigt in entsprechender Weise in dem ringförmigen Raum zwischen der Umlenkschale 11 und der G-efässwand 6 an. Die Druckdifferenz infolge des Niveauunterschiedes hängt von der Durchströmmenge ab.

Neue rungs ge mäss sind die Formen und Dimensionen der Einzelteile des Filterelementes 1 so beschaffen (siehe Fig. 2), dass bei einer maximalen Äusströmmenge das Ölniveau im Innern der Umlenkschale 11 sieh höchstens bis zu dem Niveau absenkt, das durch-die gestrichelte linie

14 gekennzeichnet ist. Es liegt also in der Ebene des äusseren Randes des mittleren Ablenkelementes 1©· Dabei steigt zugleich das Ölniveau zwischen der Ablenksehale 11 und der Gefässwandung β bis zu einer Höhe, die durch die gestrichelte linie 15 symbolisiert ist. Es bleibt also ein ganzes Stück unter dem oberen Rand 16 der Umlenk-

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sctLale 11, so dass ein Sieherheitsabstan*d gegeben ist, der durch die höchst zulässige Neigung des. Filters sowie den Grad der Hiveauanhebung infolge von abgelagerten Verunreinigungen am Boden der Wanne 8 bestimmt ist.

Die Ölvolumina innerhalb sowie ausserhalb der Schale sind durch deren Form bestimmt und gestatten einen Iiuftdurehtritt zwischen den Führungselementen 9 und Io, der proportional zur Strömungsmenge ist.und im ganzen Bereich eine gleichmässige Geschwindigkeit besitzt.

Die Verwirbelung des Öls mit der Imft stellt sich also bei allen Strömungsmengen ein. Infolge von differentialien Schwenkungen des Ölniveaus innerhalb und ausserhalb der Ablenkschale 11 können in dem luftstrom befindliche ,!Teilchen ohne weiteres abgefangen werden. Im ersten Moment des Abfangvorganges gewisser Verunreinigungen nimmt die Luft das Öl von unten nach oben mit, was in dem ringförmigen Bereich zwischen den Führungsteilen Io und 11 eine Eüekzirkulation zur Folge hat.

Um das Heraussehiessen des Öles neuerungsgemäss auszunutzen, ist die erste Gruppe 2, die aus Gitterfiltern besteht, in einem solchen Abstand von dem Ölbad angeordnet, dass das emporschiessende Öl in diese Filtergruppe eindringt und die untere Fläche bespült. Durch diesen Spülvorgang fallen die Teilchen, die in dem Filter 2 aufgefangen worden sind, leichter auf den Boden der Wanne 8. zurüek, die also ein Sammelbecken für Verunreinigungen bildet, die durch das Ölbad und die Filtergruppe abgefangen worden sind.

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lerner ist neuerungsgemäss zwischen der Mltergruppe 2 und der ATo Schluss gruppe 3 eine Beruhigungskammer 17 vorgesehen, deren Höhe so "beschaffen ist, dass das Eindringen des Öles in den Filter 3 begrenzt wird. Der Wirkungsgrad der liltergruppe 3 nimmt bei geringen Durchströmmengen eineη Maximalwert an, während der günstigste Wirkungsgrad dar Gruppe 2 bei einer grösseren Durehströmmenge liegt.

Selbstverständlich ist die Heuerung weitgehend unabhängig von den Dimensionen der filtervorrichtung, dem verwendeten Material und den Eigenschaften des Öles wie auch von allen Konstruktionseinzelheiten, die lediglich für den Zusammenbau der Vorrichtung von Bedeutung sind. Diese können ohne weiteres gegen andere ausgetauscht werden. So kann das Grefäss 6, welches im iusführungsbeispiel zylindrisch ist, eine parallelepipedisehe lorm besitzen, wobei allerdings die Geschwindigkeiten des Luftstromes am verschiedenen Punkten des lilters beachtet werden müssen.

DJ :EP

Claims (12)

Sch. ut zansprüehe

1) Luftfilter für luftansaugende Maschinen, insbesondere Brennkraftmaschinen und Kompressoren, dadurch gekenn- >. zeichnet, dass eine Reihe von lilteraggregaten (1,2,3) vorgesehen ist, deren optimale Einzelwirkungsgrade in Abhängigkeit von der Strömungsmenge verschieden sind, deren optimaler G-esamtwirkungsgrad aber innerhalb des gesamten Eegelbereiehes der Strömungsmenge weitgehend konstant ist.

2) Luftfilter nach-.Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass den IFilteraggregaten, die zwischen der Eingangs- und der Ausgangsöffnung (4 bzw. 7) des filters angeordnet sind, ein Ölbadfilter (l) vorgeschaltet ist, dessen günstigster Wirkungsgrad bei maximaler Strömungsmenge liegt, und dass der Wirkungsgrad der

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G-itterelemente des Absehlussfilters (3) Mi 'kleinster Strömungsmenge einen optimalen Wert annimmt, wobei die dazwischen liegenden G-itterfilter (2) einen bei mittleren Durchströmmengen günstigsten Wirkungsgrad besitzen.

3) Luftfilter nach Anspruch 1 und 2, dadurch g e -

k e nz e i ehne t, dass dieser aus einem weitgehend zylindrischen G-efäss (-6) besteht, in das eine axial verlaufende Eintrittsröhre (4) ragt, die in dem auf dem G-efässsboden (i) befindlichen Ölbadfilter (5) endet, dass zum Umlenken der Strömungsrichtung der in"dem Rohr (4) nach unten fallenden luft am Bohrende (12) Führungselemente (9, Io, ll) vorgesehen sind, die einen nach oben gerichteten um das Eintrittsrohr (4) ringförmig verlaufenden Luftstrom verursachen, und dass in dem ringförmigen Kaum oberhalb des Ölbades mindestens ein liltergitter (2) mittlerer Peinheifund über diesem das ebenfalls ringartige Abschlussfiltergitter (3) angeordnet sind, dessen Feinheit grosser ist als diejenige des Zwischenfilters (2):». wobei die Ausgangsleitung (7.) seitlich am oberen Ende des G-efässes (6) sitzt.

4) Luftfilter nach Anspruch 1 - 3, dadurch g e k e'n'n - ζ ei e h η et, dass die Führungselemente (9, lo, ll) zum Umlenken des Luftstroms eine Erweiterung (12) am unteren Ende des Eohres (4) umfassen, die durch eine halbkreisförmige Umbiegung des Eohrrandes gebildet wird, wobei ein schalenförmiges Organ (ll) ohne Boden die Erweiterung im Abstand umgibt und ein kreisförmiges Element (lo) mit im wesentlichen konischen Querschnitt

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koaxial im Innern der Schale (ll) unterhalb der Erweiterung (12) angeordnet ist.

5) luftfilter nach Insprueh 1 - 4> dadurch, gekennzeichnet, dass die Öloberfläehe (13) den abgerundeten Hand der Rohrerweiterung (12) berührt, wenn dureh das Rohr (4) keine luft strömt und der Filter sich in einer senkrechten Stellung befindet.

6) luftfilter nach Anspruch 1-5» dadurch g e k e η η - ζ e lehne t, dass sieh die Öloberfläehe innerhalb der fürhungsschale (ll) senkt und zwischen dieser (ll) und der Gefässwand (6) steigt, wenn in dem Rohr (4) luft nach unten strömt, wobei die Ölniveaudifferenz proportional zu der durch den filter' strömenden luftmenge ist*

7) Luftfilter nach Anspruch 1-6, dadurch g e k e η η <zeichnet, dass die Schale (ll) so dimensioniert ist, dass das erhöhte Ölniveau (15) zwischen Schale (ll) und G-efässwand (6) immer unterhalb des oberen Randes (l6) der Schale (ll) bleibt, unabhängig von der durchströmenden Iiuftmenge, einer zulässigen Maximalneigung des filters und der Ansammlung von Verunreinigungen am &efässfe'bds.n.. (8).

8) luftfilter nach Anspruch 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass das bei grösster Durchstrammenge innerhalb der Sehale (ll) abgesenkte Ölniveau in der Horizontalebene des Basiskreises des konischen führungskörpers (lo) liegt.

9) luftfilter nach Anspruch 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenfilter (2) in einem

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s olehen A Td st and- oberhalb des oberen Randes (ΐβ) der Sehale (ll) angeordnet sind, dass die Unterseite dieser Filter (2) von dem bei Luftdurehgang hochgesehleuderten Öl erreicht wird, wodurch sich die dort abgelagerten Verunreinigungen leicht lösen und auf dem Boden des Gefässes (8) fallen.

10) Luftfilter nach Anspruch 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Gitterfilteraggregat (2 bzw.3) aus einzelnen Filtergittern gleicher Feinheit aufgebaut ist.

11) Luftfilter nach Anspruch 1 - 10, dadurch g e -

k e η η ζ e i. e h η e t, dass zwischen dem mittleren Filter

(2) und dem Abschlussfilter .(-3) ein ringförmiger Saum (17) vorgesehen ist, der die Ölmenge, die den Abschlussfilter

(3) erreicht, begrenzt. .'

12) Luftfilter nach Anspruch 1 und 2, dadurch g e kennze ich η et, dass dieser aus einem parallelepipedischen Gefäss besteht, in das eine axial verlaufende Eintrittsröhre (4) ragt, die in dem auf dem Gefässboden (δ) befindliehen Ölbad (5) endet, dass zum Umlenken der Strömungsriehtung der in dem.Bohr (4) nach unten fallenden Luft am Bohrende (12) Führungselemente (9, lo-, ll) vorgesehen sind, die einen nach oben gerichteten um das Bintrittsrohr (4) ringförmig verlaufenden Luftstrom verursachen, und dass in dem ringförmigen Baum oberhalb des Ölbades mindestens ein Filtergitter (2) mittlerer Feinheit und über diesem das ebenfalls ringartige Abschlussfilter-

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gitter (3) angeordnet sind, dessen !einheit grosser ist als diejenige des Zwischenfilters (2), wobei die Ausgangsleitung (7) seitlich am, oberen Ende des Gefässes (6) sitzt.