DE19531504A1 - Ansaugvorrichtung für Verbrennungsluft von Verbrennungsmotoren mit Luftreinigung - Google Patents
Ansaugvorrichtung für Verbrennungsluft von Verbrennungsmotoren mit LuftreinigungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Ansaugvorrichtung für Ver
brennungsluft für einen Verbrennungsmotor mit Luftrei
nigung für Trennschleifer, Kettensägen oder dgl., die
einen Verbrennungsluftkanal aufweist, der dem Verbren
nungsmotor die zum Betrieb notwendige Verbrennungsluft
zuführt und mit seinem Eintrittsende zur Luftentnahme
in einem Kühlluftkanal für die Zuführung von Kühlluft
zu dem Verbrennungsmotor mündet.
Bei der Verwendung von mit Verbrennungsmotoren be
triebenen Handarbeitsgeräten wie Trennschleifer,
Kettensägen oder dgl. besteht das Problem, daß die
vom Motor angesaugte Verbrennungsluft abrasive Fein
stäube oder andere Feststoffe mitführt, die zu einem
erheblichen Verschleiß des Motors an Kolben und/oder
Zylinder oder zu häufigen Wartungsintervallen der
Luftfilter des Vergasers führt. Für derartige Luft
filter werden Filzmatten mit Zellstoffeinfiltern oder
ölgetränkte Schaumstoffvorfilter verwendet. Diese
Filter verhindern zwar weitgehend, daß Schmutzpartikel
in den Motor gelangen, jedoch bewirkt ein stark ver
schmutzter Filter auch, daß sich die Menge der Ver
brennungsluft reduziert und so die Leistung des Motors
sinkt. Die damit häufig notwendigen Wartungsintervalle
sind zeitaufwendig und kostenintensiv, zudem werden
diese bei zu hoher Frequenz nicht mehr durchgeführt,so
daß die o.g. Leistungsminderung bestehen bleibt bzw.
sich noch verstärkt.
Um die Verbrennungsluft möglichst rein zu halten und
damit die o. g. Probleme zu umgehen, sind vielfältige
Staubabscheider bzw. Ansaugsysteme für die Verbren
nungsluft vorgeschlagen worden.
So ist beispielsweise der aus der DE-AS 25 50 165 ein
Verbrennungsluftansaugsystem für Luftkissenrasenmäher
bekannt, das ein zylindrisches Gehäuse mit tangentialen
Lufteintrittsöffnungen aufweist, wobei im Zentrum des
Gehäuses die Verbrennungsluftentnahme erfolgt. Die
tangential einströmende Luft bildet einen Wirbel, so
daß die Luft wie bei einem Zyklonstaubabscheider ge
reinigt wird, indem die Feststoffteilchen aufgrund der
Fliehkraft nach außen getragen werden. Im Zentrum ent
hält somit der Wirbel relativ wenig Verstopfteilchen,
so daß die dort abgeführte Verbrennungsluft erheblich
reiner ist als die normal angesaugte Luft. Dieses System
verlängert zwar die Wartungsintervalle für die Reinigung
der Luftfilter, jedoch werden durch die angesaugte Ver
brennungsluft weiterhin noch relativ viel Feststoff
teilchen mitgerissen, da die Luftgeschwindigkeit im Zen
trum des Wirbels sehr gering ist, so daß die Trägheit
der Feststoffteilchen, die trotz allem sich auch im Zen
trum des Wirbels befinden, nicht ausreicht, wodurch
diese auch in die Verbrennungsluft geraten.
Bei dem aus der DE 42 03 885 A1 bekannten handgeführten
Arbeitsgerät mit in einem Gehäuse angeordnetem Ver
brennungsmotor zum Antrieb eines Arbeitswerkzeugs, mit
einem Kühlluftgebläse, dessen Gebläserad axial Kühlluft
ansaugt und in Drehrichtung des Rades tangential zum
Verbrennungsmotor fördert und mit einem auf der Druck
seite des Gebläses angeordneten Kanal zum Abzweigen von
Verbrennungsluft aus dem Kühlluftstrom ist vorgesehen,
daß die abgezweigte Verbrennungsluft in einen Luftraum
übertritt, aus dein der Verbrennungsmotor die Verbren
nungsluft ansaugt, woher der Kanal U-förmig ausgebildet
ist und mit der Öffnung des U′s den Schaufeln des Ge
bläserades zugewandt liegt, wobei sein Boden einen Ab
stand zum Austrittsumfang des Gebläserades aufweist,
daß in Strömungsrichtung der Kühlluft mit Abstand zum
Gebläserad im Boden ein Durchlaß zum Übertritt der Ver
brennungsluft in den Luftraum ausgebildet ist, wobei
die zur Ebene des Durchlasses lotrechte Mittelachse
unter einem Winkel (beta) von etwa 70° bis 180° zu der
im Bereich des Durchlasses im wesentlichen vorherr
schenden Strömungsrichtung der geförderten Kühlluft
liegt. Dabei ist vorgesehen, daß der Durchlaß sich über
die ganze Breite des U-Kanals erstreckt oder breiter
als der U-Kanal ist.
Bei dieser Lösung ist eine Luftentnahme in einem be
sonders günstigen Bereich nicht vorgesehen. Vielmehr
wird die Verbrennungsluft über einen Durchlaß aus dem
Luftraum entnommen, der an einer Stelle angeordnet ist,
wo aufgrund der Zentrifugal- und Massenkräfte ein hoher
Staubanfall auftritt und/oder wo aufgrund der verrin
gerten Strömungsgeschwindigkeit des Kühlluftstroms und
der hohen Entnahmegeschwindigkeit ein Mitreißen von
Staubteilchen unvermeidbar ist.
Bei einem Kühlluftgebläse für einen Verbrennungsmotor,
insbesondere einen Zweitaktmotor in einem handgeführten
Arbeitsgerät nach der DE 42 28 450 A1 mit einem Gebläse
rad, welches zum Kühlen des Verbrennungsmotors Kühlluft
in einen Kühlluftkanal fördert sowie mit einem vom Kühl
luftkanal abzweigenden Verbrennungsluftkanal, der dem
Ansaugstutzen des Verbrennungsmotors die zum Betrieb
notwendige Verbrennungsluft zuführt, wobei der Verbren
nungsluftkanal mit einem Teilabschnitt benachbart zum
Kühlluftkanal liegt und eine Eintrittsöffnung zum Luft
übertritt aus dem Kühlluftkanal aufweist, ist vorgesehen,
daß in dem Teilabschnitt der Verbrennungsluftkanal zu
mindest einen schmaler als der Kühlluftkanal ausgebil
deten Luftabnahmestutzen aufweist, der quer zur Haupt
strömungsrichtung im Kühlluftkanal in den Kühlluftkanal
einragt, zur Hauptströmungsrichtung angestellt liegt
und auf seiner dem Gebläserad abgewandten Seite die
Eintrittsöffnung aufweist, wobei der Luftabnahmestutzen
den Kühlluftkanal im wesentlichen vollständig durchragt.
Auch bei dieser Ausgestaltung ist keine Luftentnahme in
einem besonders staubarmen Bereich vorgesehen.
Ein anderer Lösungsweg wurde in der DE-42 03 355 C1 be
schritten. Hier wird durch ein Kühlgebläse über einen
Kühlluftkanal Kühlluft zum Verbrennungsmotor geleitet,
dabei verläuft benachbart ein Verbrennungsluftkanal, der
Eintrittsöffnungen zum Luftübertritt aus dem Kühlluft
kanal aufweist. Dazu ragen in den Kühlluftkanal mit dem
Verbrennungskanal verbundene stromlinienförmige Hohl
körper, die zum Kühlluftstrom ausgerichtet sind und auf
der strömungsabgewandten Seite Eintrittsöffnungen für
den Luftübertritt aufweisen. Hierbei treten an den Ab
rißkanten des stromlinienförmigen Körpers Wirbelbildungen
auf, die ebenfalls dazu führen, daß Feststoffe, die über
den gesamten Strömungsquerschnitt der Kühlluft verteilt
sind, mit in den Verbrennungsluftkanal gesaugt werden.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße
Ansaugvorrichtung für Verbrennungsluft von Verbrennungs
motoren mit Luftreinigung derart zu verbessern, daß die
Verbrennungsluft wirksam von Feststoffen gereinigt wird.
Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 angegebenen
Merkmale gelöst.
Dazu ist erfindungsgemäß vorgesehen, eine Ansaugvor
richtung für Verbrennungsluft von Verbrennungsmotoren
für Arbeitsgeräte, wie Trennschleifer, Kettensägen o. dgl.
mit Luftreinigung zu schaffen, die über einen Verbren
nungsluftkanal verfügt, der zur Luftentnahme in einen
Kühlluftkanal mündet, wobei die Mündung des Verbrennungs
luftkanals im Zentrum des Kühlluftkanals strömungszuge
wandt befindlich ist, und einen hutförmigen Aufsatz
aufweist, dessen Öffnung strömungsabgewandt ist. Es er
gibt sich hierdurch eine ringförmige, luftströmungs
richtungsabgewandte Öffnung, so daß die zur Öffnungs
ebene lotrechte Mittelachse parallel zur Mittelachse des
Kühlluftkanals ist, so daß die dem Kühlluftstrom ent
nommene Verbrennungsluft stark umgelenkt in die Öffnung
einströmt. Dabei erfolgt die Luftentnahme ohnehin in
einem Bereich relativ sauberer Luft, wie nachstehend
noch erläutert wird, so daß das Mitführen von Staub
teilchen in den Kühlluftkanal äußerst sicher vermieden
werden kann. Erfindungsgemäß verfügt der Kühlluftkanal
über Einrichtungen zur Erzeugung eines Zyklons bzw.
eines Luftwirbels. Die Verbrennungsluft wird in diesem
Fall durch den Zyklon im Kühlluftkanal gesäubert. Ein
Feinstfilter wird nur noch benötigt, um den Leerlauf
bereich des Motors abzudecken. Der Kühlluftstrom wird
durch einen Ventilator o. dgl. in den Kühlluftkanal ge
fördert, wobei auf der Druckseite im Kühlluftkanal
axiale Leitschaufeln vorgesehen sind, die die Kühlluft
mit einem Drall beaufschlagen. Ebenso kann die Kühlluft
in den Kühlluftkanal über tangentiale Öffnungen einge
leitet werden, so daß dadurch die Rotation resultiert.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Schaufeln
des Ventilators derart auszubilden, daß die Kühlluft mit
einem Drall versehen wird. Durch die Fliehkraft bedingt
tritt in den Randzonen des Zyklons eine Staubanreicherung
auf. Im staubarmen Zentrum des Zyklons wird die Verbren
nungsluft entnommen.
Der hutförmige Aufsatz auf der Mündung des Verbrennungs
luftkanals dient dazu, die dennoch im Zentrum des Zyklons
befindlichen Feststoffe vom Verbrennungsluftkanal fern
zuhalten. Durch die hohe Geschwindigkeit, mit der die
Feststoffteilchen entlang des Aufsatzes vorbeiströmen, ist
es nicht möglich, daß diese in die Mündung hineingerissen
werden. Dazu wäre eine Umlenkung von 180° notwendig, was
jedoch nicht eintritt, aufgrund der relativ hohen Masse
der Teilchen. Der hutförmige Aufsatz ist dabei rotations
symmetrisch und kegelförmig bzw. als abgerundeter Kegel
oder pilzhutförmig ausgebildet und wird über eine Be
festigungseinrichtung an der Mündung fixiert. Die
strömungsabgewandte Endkante des Aufsatzes umgreift dabei
den Endbereich des Verbrennungsluftkanals. Dabei soll die
Spaltbreite zwischen dem hutförmigen Aufsatz und der
Mündung des Verbrennungsluftkanals derart bemessen sein,
daß keine Leistungsminderung des Motors eintritt. Außer
dem darf er auch nicht zu klein bemessen sein, damit die
Strömungsgeschwindigkeit nicht zu hoch wird, so daß doch
eventuell Teile mitgerissen werden können. Als vorteil
haft hat sich ebenfalls erwiesen, daß der hutförmige Auf
satz über eine größere Strecke die Mündung des Verbren
nungsluftkanales überfaßt. Eine Wirbelbildung an der Ab
reißkante wird durch die unmittelbare Nähe des Verbren
nungsluftkanales vermieden.
Nachstehend wird die Erfindung anhand einer Zeichnung
näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in einer schema
tischen Seitenansicht den Teil eines Kühlluftkanals, in
dem sich die Mündung des Verbrennungsluftkanals mit dem
hutförmigen Aufsatz befindet.
Die Ansaugvorrichtung 100 weist einen Kühlluftkanal 10
für einen nicht dargestellten Verbrennungsmotor und
einen Verbrennungsluftkanal 11 auf. Der Kühlluftkanal
10 wird durch ein zylindrisches Rohr gebildet, das
rechtwinklig abgewinkelt ist. In dem horizontal darge
stellten Bereich 12, der sich auf der Druckseite eines
nicht dargestellten Luftförderers befindet, sind axiale
Leitschaufeln 13 angeordnet, die den mit Pfeilen 14 an
gedeuteten Luftstrom in Rotation versetzen, verdeutlicht
durch Pfeil 15. Im Zentrum Z des horizontalen Bereiches
12 des Kühlluftkanals 10 verläuft der Verbrennungsluft
kanal 11, der im Abknickbereich 16 des Kühlluftkanals 10
in diesen eingeführt ist, wobei die Mündung 17 des Ver
brennungsluftkanals sich im Bereich des Pfeils 15 be
findet, d. h. in Strömungsrichtung betrachtet hinter den
Leitschaufeln 13. Der Verbrennungsluftkanal 11 trägt auf
seiner Mündung 17 einen hutförmigen Aufsatz 18, dessen
Öffnung 19 strömungsabgewandt ist und die Mündung 17 des
Verbrennungsluftkanals 11 überdeckt, wobei die Mündung
17 des Verbrennungsluftkanals 11 in den hutförmigen Auf
satz 18 hineinragt. Die aus dem Kühlluftkanal 10 abge
zogene Verbrennungsluft tritt durch den Spalt 20 zwischen
dem hutförmigen Aufsatz und der Mündung 17 in den Ver
brennungsluftkanal 11 ein und wird von dort zum nicht
dargestellten Vergaser des ebenfalls nicht dargestellten
Verbrennungsmotors geleitet.
Bezugszeichenliste
Ansaugvorrichtung 100
Kühlluftkanal 10
Verbrennungsluftkanal 11
Bereich 12
Leitschaufeln 13
Pfeile 14, 15
Zentrum Z
Abknickbereich 16
Mündung 17
Aufsatz 18
Öffnung 19
Kühlluftkanal 10
Verbrennungsluftkanal 11
Bereich 12
Leitschaufeln 13
Pfeile 14, 15
Zentrum Z
Abknickbereich 16
Mündung 17
Aufsatz 18
Öffnung 19
Claims (8)
1. Ansaugvorrichtung (100) für Verbrennungsluft für
einen Verbrennungsmotor mit Luftreinigung für
Trennschleifer, Kettensägen o. dgl., die einen Ver
brennungsluftkanal (11) aufweist, der dem Verbren
nungsmotor die zum Betrieb notwendige Verbrennungs
luft zuführt und mit seinem Eintrittsende zur Luft
entnahme in einem Kühlluftkanal (10) für die Zu
führung von Kühlluft zu dem Verbrennungsmotor mündet,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Mündung (17) des Verbrennungsluftkanals (11)
im Zentrum (Z) des Kühlluftkanals (10) strömungszu
gewandt befindlich ist, wobei die Mündung (17) einen
hutförmigen Aufsatz (18) trägt, dessen Öffnung
strömungsabgewandt ist, und daß der Kühlluftkanal
(10) mit Einrichtungen (13) zur Erzeugung eines
Zyklons (Luftwirbels) ausgerüstet ist.
2. Ansaugvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kühlluftkanal (10) mit einer Luftförderein
richtung, wie einem Ventilator verbunden ist.
3. Ansaugvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß auf der Druckseite der Luftfördereinrichtung
im Kühlluftkanal (10) als Einrichtungen (13) zur
Erzeugung eines Zyklons (Luftwirbels) axiale Leit
schaufeln angeordnet sind, wobei die Mündung (17)
des Verbrennungsluftkanals (11) in Strömungsrichtung
hinter den Leitschaufeln (13) liegt.
4. Ansaugvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Luft auf der Druckseite des Ventilators
tangential in den Kühlluftkanal (10) eintritt.
5. Ansaugvorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Luftfördereinrichtung derart ausgebildet
ist, daß sie die Luft in Rotation versetzt.
6. Ansaugvorrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der hutförmige Aufsatz (18) rotationssymme
trisch ausgebildet ist und zwar in Form eines
Kegels, eines abgerundeten Kegels oder pilzhut
förmig.
7. Ansaugvorrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß der hutförmige Aufsatz (18) mittels einer
Halterung an der Mündung (17) des Verbrennungs
luftkanals (11) fixiert ist.
8. Ansaugvorrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Verbrennungsluftkanal (11) mit seiner
Mündung (17) in den hutförmigen Aufsatz (18)
hineingeführt ist.
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