DE19531504B4

DE19531504B4 - Ansaugvorrichtung für Verbrennungsluft von Verbrennungsmotoren mit Luftreinigung

Info

Publication number: DE19531504B4
Application number: DE19531504A
Authority: DE
Inventors: Harry Radel
Original assignee: Dolmar GmbH
Current assignee: Makita Engineering Germany GmbH
Priority date: 1995-08-26
Filing date: 1995-08-26
Publication date: 2008-07-03
Anticipated expiration: 2015-08-27
Also published as: DE19531504A1

Abstract

Ansaugvorrichtung (100) für Verbrennungsluft für einen Verbrennungsmotor mit Luftreinigung für Trennschleifer, Kettensägen o. dgl., die einen Verbrennungsluftkanal (11) aufweist, der dem Verbrennungsmotor die zum Betrieb notwendige Verbrennungsluft zuführt und mit seinem Eintrittsende zur Luftentnahme in einem Kühlluftkanal (10) für die Zuführung von Kühlluft zu dem Verbrennungsmotor mündet, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündung (17) des Verbrennungsluftkanals (11) im Zentrum (Z) des Kühlluftkanals (10) strömungszugewandt 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 ausgerüstet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ansaugvorrichtung für Verbrennungsluft für einen Verbrennungsmotor mit Luftreinigung für Trennschleifer, Kettensägen oder dgl., die einen Verbrennungsluftkanal aufweist, der dem Verbrennungsmotor 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 betriebenen Handarbeitsgeräten wie Trennschleifer, Kettensägen oder dgl. besteht das Problem, daß die vom Motor angesaugte Verbrennungsluft abrasive Feinstäube 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 Luftfilter werden Filzmatten mit Zellstoffeinfiltern oder ölgetränkte Schaumstoffvorfilter verwendet. Diese Filter verhindern zwar weitgehend, daß Schmutzpartikel in den Motor gelangen, jedoch bewirkt ein stark verschmutzter Filter auch, daß sich die Menge der Verbrennungsluft reduziert und so die Leistung des Motors sinkt. Die damit häufig notendigen 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 Verbrennungsluft 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 gereinigt wird, indem die Feststoffteilchen aufgrund der Fliehkraft nach außen getragen werden. Im Zentrum enthält 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 Verbrennungsluft weiterhin noch relativ viel Feststoffteilchen mitgerissen, da die Luftgeschwindigkeit im Zentrum des Wirbels sehr gering ist, so daß die Trägheit der Feststoffteilchen, die trotz allem sich auch im Zentrum 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 Verbrennungsmotor 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 Druckseite des Gebläses angeordneten Kanal zum Abzweigen von Verbrennungsluft aus dem Kühlluftstrom ist vorgesehen, daß die abgezweigte Verbrennungsluft in einen Luftraum übertritt, aus dem der Verbrennungsmotor die Verbrennungsluft ansaugt, woher der Kanal U-förmig ausgebildet ist und mit der Öffnung des U's den Schaufeln des Gebläserades zugewandt liegt, wobei sein Boden einen Abstand 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 vorherrschenden 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 besonders 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 verringerten 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 Gebläserad, welches zum Kühlen des Verbrennungsmotors Kühlluft in einen Kühlluftkanal fördert sowie mit einem vom Kühlluftkanal abzweigenden Verbrennungsluftkanal, der dem Ansaugstutzen des Verbrennungsmotors die zum Betrieb notwendige Verbrennungsluft zuführt, wobei der Verbrennungsluftkanal mit einem Teilabschnitt benachbart zum Kühlluftkanal liegt und eine Eintrittsöffnung zum Luftübertritt aus dem Kühlluftkanal aufweist, ist vorgesehen, daß in dem Teilabschnitt der Verbrennungsluftkanal zu mindest einen schmaler als der Kühlluftkanal ausgebildeten Luftabnahmestutzen aufweist, der quer zur Hauptströmungsrichtung 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 durchsagt. Auch bei dieser Ausgestaltung ist keine Luftentnahme in einem besonders staubarmen Bereich vorgesehen.
Ein anderer Lösungsweg wurde in der DE 42 03 355 C1 beschritten. Hier wird durch ein Kühlgebläse über einen Kühlluftkanal Kühlluft zum Verbrennungsmotor geleitet, dabei verläuft benachbart ein Verbrennungsluftkanal, der Eintrittsöffnungen zum Luftübertritt aus dem Kühlluftkanal aufweist. Dazu ragen in den Kühlluftkanal mit dem Verbrennungskanal verbundene stromlinienförmige Hohlkörper, die zum Kühlluftstrom ausgerichtet sind und auf der strömungsabgewandten Seite Eintrittsöffnungen für den Luftübertritt aufweisen. Hierbei treten an den Abrißkanten 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.
Aus der US-PS 5 343 831 A ist bereits eine Ansaugvorrichtung für Verbrennungsluft für einen Verbrennungsmotor mit Luftreinigung für Kettensägen oder dgl. bekannt, die einen Verbrennungsluftkanal aufweist, der dem Verbrennungsmotor die zum Betrieb notwendige Verbrennungsluft zuführt und mit Eintrittsenden zur Luftentnahme in einem Kühlluftkanal für die Zuführung von Kühlluft zu dem Verbrennungsmotor mündet, wobei Mündungen des Verbrennungsluftkanals im Wesentlichen im Zentrum des Kühluftkanals strömungszugewandt befindlich sind, die Mündungen einen hutförmigen Aufsatz tragen, dessen Öffnung strö mungsabgewandt ist, und der Kühlluftkanal mit Einrichtungen zur Erzeugung eines Zyklons (Luftwirbels) ausgerüstet ist.
Aus der DE 92 11 498 U1 ist bereits ein Kühlluftgebläse für einen Verbrennungsmotor, insbesondere einen Zweitaktmotor in einem handgeführten Arbeitsgerät wie Motorkettensäge, Blasgerät, Trennschleifer o. dgl. bekannt, mit einem Kranz von Laufschaufeln aufweisenden Gebläserad, welches über einen Kühlluftkanal Kühlluft zum Kühlen des Verbrennungsmotors fördert, sowie mit einem Verbrennungsluftkanal, über den dem Ansaugstutzen des Verbrennungsmotors die zum Betrieb notwendige Verbrennungsluft aus dem Kühlluftstrom abgezweigt wird, wobei der Verbrennungsluftkanal an einem Ende einen im Wesentlichen in Umfangsrichtung des Gebläserades sich erstreckenden Lufteintrittsschlitz zum Übertritt von Kühlluft in den Verbrennungsluftkanal aufweist, wobei der Lufteintrittsschlitz, in Draufsicht auf das Gebläserad, innerhalb des Kranzes der Laufschaufeln an einem axialen Ende der Gebläseradnabe liegt.
Die US 2 825 318 A zeigt bereits eine Luftfördervorrichtung, die die Luft in Rotation versetzt.
Aus der US 1 760 351 A ist eine Luftreinigungseinrichtung bekannt, bei der die Luft auf der Druckseite des Ventilators tangential in den Luftkanal eintritt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Ansaugvorrichtung für Verbrennungsluft von Verbrennungsmotoren 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 Ansaugvorrichtung für Verbrennungsluft von Verbrennungsmotoren für Arbeitsgeräte, wie Trennschleifer, Kettensägen o. dgl. mit Luftreinigung zu schaffen, die über einen Verbrennungsluftkanal verfügt, der zur Luftentnahme in einen Kühlluftkanal mündet, wobei die Mündung des Verbrennungsluftkanals im Zentrum des Kühlluftkanals strömungszugewandt befindlich ist, und einen hutförmigen Aufsatz aufweist, dessen Öffnung strömungsabgewandt ist. Es ergibt sich hierdurch eine ringförmige, luftströmungsrichtungsabgewandte Öffnung, so daß die zur Öffnungsebene lotrechte Mittelachse parallel zur Mittelachse des Kühlluftkanals ist, so daß die dem Kühlluftstrom entnommene 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 Staubteilchen 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 Leerlaufbereich des Motors abzudecken. Der Kühlluftstrom wird durch einen Ventilator o. dgl. in den Kühlluftkanal gefördert, 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 eingeleitet 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 Verbrennungsluft entnommen.
Der hutförmige Aufsatz auf der Mündung des Verbrennungsluftkanals dient dazu, die dennoch im Zentrum des Zyklons befindlichen Feststoffe vom Verbrennungsluftkanal fernzuhalten. 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 rotationssymmetrisch und kegelförmig bzw. als abgerundeter Kegel oder pilzhutförmig ausgebildet und wird über eine Befestigungseinrichtung 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. Außerdem darf er auch nicht zu klein bemessen sein, damit die Strömungsgeschwindigkeit nicht zu hoch wird, so daß doch eventuell Teile mitgerissen werden können. Als vorteilhaft hat sich ebenfalls erwiesen, daß der hutförmige Aufsatz über eine größere Strecke die Mündung des Verbrennungsluftkanales überfaßt. Eine Wirbelbildung an der Abreißkante wird durch die unmittelbare Nähe des Verbrennungsluftkanales vermieden.
Nachstehend wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in einer schematischen 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 dargestellten Bereich 12, der sich auf der Druckseite eines nicht dargestellten Luftförderers befindet, sind axiale Leitschaufeln 13 angeordnet, die den mit Pfeilen 14 angedeuteten Luftstrom in Rotation versetzen, verdeutlicht durch Pfeil 15. Im Zentrum Z des horizontalen Bereiches 12 des Kühlluftkanals 10 verläuft der Verbrennungsluftkanal 11, der im Abknickbereich 16 des Kühlluftkanals 10 in diesen eingeführt ist, wobei die Mündung 17 des Verbrennungsluftkanals sich im Bereich des Pfeils 15 befindet, 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 Aufsatz 18 hineinragt. Die aus dem Kühlluftkanal 10 abgezogene Verbrennungsluft tritt durch den Spalt 20 zwischen dem hutförmigen Aufsatz und der Mündung 17 in den Verbrennungsluftkanal 11 ein und wird von dort zum nicht dargestellten Vergaser des ebenfalls nicht dargestellten Verbrennungsmotors geleitet.

100: Ansaugvorrichtung
10: Kühlluftkanal
11: Verbrennungsluftkanal
12: Bereich
13: Leitschaufeln
14, 15: Pfeile
Z: Zentrum
16: Abknickbereich
17: Mündung
18: Aufsatz
19: Öffnung

Claims

Ansaugvorrichtung (100) für Verbrennungsluft für einen Verbrennungsmotor mit Luftreinigung für Trennschleifer, Kettensägen o. dgl., die einen Verbrennungsluftkanal (11) aufweist, der dem Verbrennungsmotor die zum Betrieb notwendige Verbrennungsluft zuführt und mit seinem Eintrittsende zur Luftentnahme in einem Kühlluftkanal (10) für die Zuführung von Kühlluft zu dem Verbrennungsmotor mündet, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündung (17) des Verbrennungsluftkanals (11) im Zentrum (Z) des Kühlluftkanals (10) strömungszugewandt 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 ausgerüstet ist.
Ansaugvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlluftkanal (10) mit einer Luftfördereinrichtung, wie einem Ventilator verbunden ist.
Ansaugvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Druckseite der Luftfördereinrichtung im Kühlluftkanal (10) als Einrichtungen (13) zur Erzeugung eines Zyklons (Luftwirbels) axiale Leitschaufeln angeordnet sind, wobei die Mündung (17) des Verbrennungsluftkanals (11) in Strömungsrichtung hinter den Leitschaufeln (13) liegt.
Ansaugvorrichtung nach 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft auf der Druckseite der Luftfördereinrichtung tangential in den Kühlluftkanal (10) eintritt.
Ansaugvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftfördereinrichtung derart ausgebildet ist, daß sie die Luft in Rotation versetzt.
Ansaugvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der hutförmige Aufsatz (18) rotationssymmetrisch ausgebildet ist und zwar in Form eines Kegels, eines abgerundeten Kegels oder pilzhutförmig.
Ansaugvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der hutförmige Aufsatz (18) mittels einer Halterung an der Mündung (17) des Verbrennungsluftkanals (11) fixiert ist.
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.