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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abscheidung von Wasser aus
einem in einem Strömungskanal
geführten
Luftstrom, insbesondere aus der einer Brennkraftmaschine zugeführten verdichteter
und gekühlten
Ladeluft, mit mehreren nebeneinander angeordneten Changierelementen,
die jeweils ein über
ihre Breite durchgehendes, unter Bildung von Umlenkungen aneinander
anschließende
Profilabschnitte aufweisendes Paneel enthalten, und die den Strömungskanal
in mehrere, entsprechend umgelenkte Teilkanäle unterteilen, und dass stromabwärts von
der ersten Umlenkung befindliche kanalachsparallele Abschnitte der
Paneele zur Bildung von Taschen mit sich über die ganze Breite der Profilabschnitte
erstreckenden Aufsatzelementett versehen sind, die einen anströmseitigen
Eingangsschlitz und wenigstens einen unteren Drainageausgang aufweisen.
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Eine
Vorrichtung dieser Art ist aus der DE 27 26 524 A1 bekannt. Bei
dieser bekannten Vorrichtung ist der Querschnitt der Taschen über der
ganzen Höhe
konstant. Die den Taschen zugeordneten Eingangsschlitze sind dabei über der
Höhe nicht
unterteilt. Über
der Höhe
des bekannten Wasserabscheiders ergeben sich daher sehr starke differierende Einlassverhältnisse.
Insbesondere bei höheren
Anordnungen besteht dabei die Gefahr, dass das in den Taschen unkanalisiert
von oben nach unten ablaufende Wasser zu von oben nach unten sich
verschlechternden Einlassverhältnissen
führt.
Die Folge davon ist, dass die Abscheideleistung von oben nach unten
abnimmt, wodurch diese insgesamt gedrückt wird. Hiervon ausge hend
ist es daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung
eingangs erwähnter
Art mit einfachen und kostengünstigen
Mitteln so zu verbessern, dass über
der Höhe des
Wasserabscheiders weitgehend ausgeglichene Einlassverhältnisse
erreicht werden.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass jede Tasche mehrere, hintereinander angeordnete Schächte aufweist
und jeder Eingangsschlitz in mehrere zu jeweils einem Schacht führende Eingangsabschnitte
unterteilt ist.
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Hierdurch
werden die eingangs geschilderten Nachteile des gattungsgemäßen Standes
der Technik vollständig
vermieden. Die jeweils einem Abschnitt der über der Höhe unterteilten Einlassschlitze zugeordneten,
durch Unterteilung der Taschen gebildeten Schächte ermöglichen in vorteilhafter Weise eine
Kanalisierung des im Bereich jedes Abschnitts anfallenden Wassers,
so dass Störungen
im Bereich der darunter sich befindenden Abschnitte unterbleiben.
Hierdurch lässt
sich daher insgesamt eine hohe Abscheideleistung erreichen.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen
der übergeordneten
Maßnahmen sind
in den Unteransprüchen
angegeben. So kann eine besonders zu bevorzugende Maßnahme darin bestehen,
dass im Bereich der Eingangsschlitze jeweils ein Lamellenrost vorgesehen
ist, dessen Lamellen nach innen abfallende Einlaufkanäle begrenzen.
Hierdurch wird sichergestellt, dass auch bei einer vergleichsweise
großen
lichten Weite der Eingangsschlitze das in den Schächten der
Taschen gefangene Wasser nicht in den Strömungskanal zurückkommen
kann.
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Eine
besonders zuverlässige
Kanalisierung des über
jeden Abschnitt der Eingangsschlitze eintretenden Wassers lässt sich
dabei dadurch erreichen, dass sich an eine eine Grenze eines Eingangsabschnitts
bildende Lamelle eine zum jeweiligen Schacht führende Trennwand anschließt.
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Zweckmäßig können die
Lamellen bei einem als Gussformling ausgebildeten Aufsatzelement
an dieses angeformt sein, was sich günstig auf die Gesamtgestehungskosten
auswirkt.
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Insbesondere
bei der Verwendung von Blech können
die Lamellen einfach als von einem an der paneelseitigen Seitenwand
der zugeordneten Tasche anbringbaren Tragstreifen abstehende Fahnen
ausgebildet sein. Diese können
dabei einfach durch geeignete Stanzschnitte aus dem Tragstreifen
ausgeschnitten und durch einen Biegevorgang aufgestellt werden.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der übergeordneten Maßnahmen
sind in den restlichen Unteransprüchen angegeben und aus der
nachstehenden Beispielsbeschreibung anhand der Zeichnung näher entnehmbar.
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In
der nachstehend beschriebenen Zeichnung zeigen:
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1 eine
Teilansicht eines mit einem Wasserabscheider ausgestatteten Zweitakt-Großdieselmotors,
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2 eine
perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Wasserabscheiders,
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3 eine
gegenüber 2 vergrößerte Draufsicht
auf zwei nebeneinander angeordnete Changierelemente der Anordnung
gemäß 2,
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4 eine
mit einem eingangsseitigen Lamellenrost versehene Tasche,
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5 eine
Draufsicht auf den Lamellenrost der Anordnung gemäß 4,
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6 einen
Vertikalschnitt durch eine mit mehreren Schächten versehene Tasche,
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7 einen
Horizontalschnitt durch eine durch ein Spritzguss-Aufsatzelement
gebildete Tasche und
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8 einen
Schnitt entlang der Linie VIII/VIII in 7.
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Der
Aufbau von Brennkraftmaschinen, wie Zweitakt-Großdieselmotoren der der 1 zugrundeliegenden
Art, ist an sich bekannt und bedarf im vorliegenden Zusammenhang
keiner näheren
Erläuterung
mehr.
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Der
der 1 zugrundeliegende Zweitakt-Großdieselmotor
besitzt einen durch die aus den Zylindern 1 ausgestossenen,
in einem Sammelrohr 2 gesammelten Abgase antreibbaren Turbolader 3 zur Vorverdichtung
der den Zylindern 1 zugeführten Ladeluft. Dem Turbolader 3 ist
ein Ladeluftkühler 4 nachgeordnet,
durch den die Temperatur der Ladeluft abgesenkt wird. Infolge dieser
Kühlung
kommt es zu einer Kondensation von Wasser, das anschließend abgeschieden
wird, um hierdurch verursachte Beschädigungen der Laufflächen der
Zylinderbüchsen und
Kolben zu verhindern. Hierzu ist dem Ladeluftkühler 4 ein Wasserabscheider 5 nachgeordnet.
Die aus dem Wasserabscheider 5 ausströmende Ladeluft gelangt in ein über alle
Zylinder 1 sich erstreckendes Sammelrohr, von dem aus die
Zylinder 1 beaufschlagbar sind.
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Der
Wasserabscheider 5 ist im dargestellten Beispiel an den
Ladeluftkühler 4 angesetzt.
Die so gebildete Baueinheit besitzt einen modulartigen Aufbau mit
mehreren Kühlermodulen
und einem Abscheidermodul. Diese Anordnung ist aber nicht zwingend.
So könnten
auch ein Monoblock-Kühler und/oder
ein mit Abstand zum Kühler
angeordneter Wasserabscheider vorgesehen sein.
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Der
in 2 dargestellte Wasserabscheider besteht aus einem
umlaufenden, eine äußere Kanalbegrenzung
bildenden Rahmen 7 und einem in dem vom Rahmen 7 begrenzten
Fenster angeordneten Register 8 mit mehreren, parallel
nebeneinander stehend angeordneten Changierelementen 9,
die mit ihren oberen und unteren Enden an den oberen und unteren
Rahmenholm befestigt sind. Die nebeneinander angeordneten Changierelemente 9 unterteilen den
vom Rahmen 7 umfassten Strömungskanal in mehrere schmale,
nach Art eines auseinandergezogenen Mäanders verlaufende Teilkanäle 10.
Die Changierelemente 9 besitzen dementsprechend mehrere
zur Strömungskanalachse
parallele, seitlich gegeneinander versetzte Abschnitte und diese
miteinander verbindende, gegeneinander angestellte, schräge Abschnitte.
Der lichte Querschnitt der Teilkanäle 10 entspricht dem
lichten Abstand der Changierelemente 9. Das hydraulischer
Durchmesser genannte Verhältnis
von lichter Weite zur Länge
des jeweils zugehörigen
Kanalabschnitts soll möglichst klein
sein. Je höher
der Druck der Luft ist, um so kleiner soll das genannte Verhältnis sein.
Hierdurch wird die Abscheidung der bei hohem Druck in großer Zahl vorhandenen
kleinen Wassertröpfchen
begünstigt.
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Die
stromabwärts
von der ersten Umlenkung sich befindenden, strömungsachsparallen Abschnitte der
Changierelemente 9 sind jeweils mit einer über die
ganze Modulhöhe
und die ganze Abschnittbreite durchgehenden Tasche 11 versehen,
die über
einen im Bereich der Anströmkante
vorgesehen Eingangsschlitz 12 zugänglich ist. Beim dargestellten
Beispiel sind zwei Taschen 11 vorgesehen. Es könnten aber auch
noch mehr Taschen oder nur eine Tasche vorgesehen sein.
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Bei
der Umlenkung der Luft schlagen sich die von dieser mitgeführten Wassertröpfchen durch Fliehkraftwirkung
an der dem größeren Umlenkungsradius
zugewandten Wand, hier an dem dem Eingangsschlitz 12 vorgeordneten,
schrägen
Abschnitt der Changierelemente 9, nieder. Diese Wassertröpfchen gelangen über den
Eingangsschlitz 12 in die nachgeordnete Tasche 11.
Bei mehreren hintereinander angeordneten Taschen 11 wiederholt
sich dieser Vorgang an jeder Tasche. Das in den Taschen 11 gefangene
Wasser läuft
durch Schwerkraftwirkung nach unten und wird durch Drainageeinrichtungen abgeführt. Hierzu
ist der untere Holm des Rahmens 7 als Hohlprofil ausgebildet,
so dass sich ein über
die ganze Rahmenbreite sich erstreckender Sammelkanal 13 ergibt,
mit dem der Innenraum der Taschen 11 über in den 3 und 4 angedeutete
Ausnehmungen 14 in der oberen Wand des unteren Rahmenschenkels
verbunden ist. Vom Sammelkanal 13 geht eine Abflussleitung 13a ab.
Sofern die Changierelemente in zugeordnete Ausnehmungen der oberen
Wand des unteren Rahmenholms eingesetzt sind, ergeben sich automatisch
dem Querschnitt der Taschen 11 entsprechende Durchgänge.
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Die
Changierelemente 9 enthalten jeweils, wie am besten aus 3 erkennbar
ist, ein über
ihre ganze Breite einteilig durchgehendes Paneel 15, das nach
Art eines auseinandergezogenen Mäander
profiliert ist und dementsprechend seitlich gegeneinander versetzte,
strömungsachsparallele
Abschnitte 16 und diese miteinander verbindende, zur Kanalachse schräge Abschnitte 17 aufweist,
die spiegelbildlich gegeneinander geneigt sind. Im Bereich der stromabwärts von
der ersten Umlenkung vorgesehenen, strömungsachsparallelen Profilabschnitte 16 sind
zur Bildung jeweils einer Tasche 11 die genannten Profilabschnitte 16 hutartig
mit Abstand übergreifende
Aufsatzelemente 18 vorgesehen. Die praktisch einen doppelten
Boden bildenden Aufsatzelemente 18 erstrecken sich über die
ganze Länge
und Breite des zugeordneten Profilabschnitts 16. Dies gilt
dementsprechend auch für
die dadurch begrenzte Tasche 11. Die Aufsatzelemente 18 können nachträglich anbringbar
oder einteilig mit den zugeordneten Paneelen ausgebildet sein. In
den 3, 4 und 7, 8 sind
nachträglich
an das zugeordnete Paneel 15 angebrachte Aufsatzelemente 18 vorgesehen.
Bei einteiliger Ausführung
können
gezogene Profile Verwendung finden.
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Die
Aufsatzelemente 18 besitzen, wie die 3 und 4 weiter
zeigen, einen zum zugeordneten, paneelseitigen Profilabschnitt 16 parallelen Mittelbereich 19 und
hieran anschließende
Randbereiche 20, 21, von denen der anströmseitige
Randbereich 20 unter Freilassung des Einlassschlitzes 12 an den
benachbarten Profilbereich 16 richtungsgleich anschließt. Der
gegenüberliegende
Randbereich 21 ist im dargestellten Beispiel mit nachträglich anbringbaren
Aufsatzelementen 18 so verlängert, dass sich ein am gegenüberliegenden,
paneelseitigen Profilbereich zur Anlage bringbarer Befestigungsflansch 22 ergibt.
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Die über die
Breite der Changierelemente 9 durchgehenden Paneele 15 können aus
einem dünnen
Blech aus rostfreiem Stahl bestehen. Selbstverständlich können auch andere Materialien,
wie z.B. Messing, Aluminium oder Kunststoff Verwendung finden. Die
Paneele 15 können
dabei einfach als durch einen Walz-, Zieh- oder Pressvorgang aus
einer entsprechenden Tafel hergestellte Profilteile ausgebildet sein.
Bei der Anordnung gemäß 3 und 4 sind
auch die an den Paneelen 15 anbringbaren Aufsatzelemente 18 als
aus demselben Material wie die Paneele 15 z.B. aus einem
dünnen
Blech aus rostfreiem Stahl, hergestellte Biegeformlinge ausgebildet.
Diese werden mit ihrem Befestigungsflansch 22 an den zugeordneten
Profilabschnitt eines Paneels 15 angelegt und durch eine
Kleb- und/oder Schweissverbindung, beispielsweise Punktschweissverbindung,
hieran befestigt. Aber auch andere Befestigungsarten, wie Schraub-
oder Nietverbindungen sind denkbar.
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Es
ist natürlich
auch denkbar, die Aufsatzelemente 18 aus Gussformlinge
herzustellen. Eine Anordnung dieser Art liegt den 7 und 8 zugrunde.
Die als Gussformlinge ausgebildeten Aufsatzelemente 18 können zweckmäßig aus
Kunststoff bestehen und als Spritzgussformlinge hergestellt werden. Dabei
können
in paneelseitige Anlage bringbare Befestigungsaugen 23 angeformt
sein, so dass eine Befestigung beispielsweise durch Schrauben 24 oder Nieten
oder Punktschweißung
etc. möglich
ist. Zweckmäßig kann
auch eine randseitige Abdichtung 25 vorgesehen sein, um
den Innenraum der Tasche gegen außen abzudichten. Anstatt Kunststoff
können natürlich auch
bei der gegossenen Ausführung
andere geeignete Materialien vorgesehen sein.
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Um
möglichst
viele Wassertröpfchen
in den Taschen 11 zu fangen, besitzen die Eingangsschlitze 12 eine
vergleichsweise große
lichte Weite. Die Grenze liegt da, wo durch die Eingangsschlitze
unzulässige
Turbulenzen erzeugt würden.
Da bei modernen Motoren die Ladeluft vergleichsweise stark verdichtet
ist und dementsprechend nach der Kühlung auch viel ungelöstes Wasser
in der Luft vorhanden ist, ist insgesamt mit einem starken Wasserdurchsatz pro
Schlitzlängeneinheit
zu rechnen.
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Das
Wasser muss in den schlanken Taschen 11 nach unten abfließen. Da
der Wasserabscheider 5 eine vergleichsweise große Höhe aufweisen
kann, ergeben sich auch eine große Höhe der Taschen 11 und
Länge der
Schlitze 12. Je höher
aber der Wasserabscheider ist, um so mehr Wasser sammelt sich in
den unteren Bereichen der Taschen 11. Damit steigt auch
das Risiko, dass das Wasser nicht in den Taschen 11 gehalten
werden kann, sondern aus diesen austritt. Diese Gefahr kann durch
Luftturbulenzen im Inneren der Taschen 11 noch verschärft werden.
Derartige Turbulenzen sind insbesondere am oberen und unteren Ende
der Taschen 11 zu befürchten.
Um diesen Risiken entgegenzuwirken und um zu verhindern, dass bereits
gefangene Wassertröpfchen die
Taschen 11 wieder verlassen können, ist im Bereich der Eingangsschlitze 12,
wie die 6 und 8 erkennen
lassen, ein Lamellenrost 26 vorgesehen, dessen Lamellen
nach innen abfallende Einlaufkanäle 27 begrenzen.
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Bei
einer Ausführung
mit als Gussformlinge ausgebildeten Aufsatzelementen 18,
wie sie den 7 und 8 zugrunde
liegt, können
die den Lamellenrost 26 bildenden Lamellen an das zugehörige Aufsatzelement 18 angeformt
sein. Dies ergibt eine besonders einfache Herstellung und Montage.
Es ist aber auch denkbar, den Lamellenrost 26 als Blechformling
auszubilden. Eine derartige Ausführung
ist in den 4 und 5 angedeutet.
Der hier vorgesehene Lamellenrost 26 besteht aus einem
Tragstreifen 28, von dem die einzelnen Lamellen 29 abstehen. Der
Tragstreifen 28 liegt an der paneelseitigen Begrenzungswand
der zugehörigen
Tasche 11 an und ist durch eine beispielsweise als Schweiß- oder
Klebverbindung ausgebildete Heftverbindung hieran befestigt. Die
vom Tragstreifen 28 abstehenden Lamellen 29 überbrücken den
Abstand zwischen dem Tragstreifen 28 und dem Aufsatzelement 18.
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Die
Lamellen 29 können
an den Tragstreifen 28 angesetzt sein. Im dargestellten
Beispiel sollen die Lamellen 29 als aus dem zugeordneten
Tragstreifen 28 ausgeschnittene und aus der Ebene des Tragstreifens 28 herausgebogene
Fahnen ausgebildet sein. Im Tragstreifen 28 ergeben sich
dementsprechend Ausnehmungen 30. Diese sind durch den in 5 mit
unterbrochenen Linien angedeuteten Zwickel 31 erweitert.
Dieser wird beim Ausschneiden der die Lamellen 29 bildenden
Fahnen ausgestanzt. Die Ausnehmungen 30 erhalten so eine
eingangsseitige, trichterartige Erweiterung 32. Hierdurch
ist sichergestellt, dass der Tragstreifen 28 keine Staukante
bildet.
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Die
Taschen 11, die auf Grund der vorstehend geschilderten
Bauweise eine vergleichsweise große Breite aufweisen, können, wie
aus den 6 und 8 ersichtlich
ist, durch vertikale Zwischenwände 33 in
mehrere, hintereinander angeordnete Schächte 34a, b, c bzw. 34a,
b unterteilt sein. Ebenso können
der Eingangsschlitz 12 bzw. der diesem zugeordnete Lamellenrost 26 in
mehrere Abschnitte unterteilt sein, wobei jedem Abschnitt ein Schacht 34a, b,
c zugeordnet sein kann, was die Kanalisierung des Wassers erleichtert.
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In
den dargestellten Beispielen sind hierzu die jeweils eine Abschnittsgrenze
bildenden Lamellen jeweils mit einer an das obere Ende einer jeweils zugeordneten
Zwischenwand 33 anschließenden Verlängerung 35 versehen.
Bei der Ausführung
gemäß 6 sind
die Verlängerungen 35 als
Abwinklung der Zwischenwände 33 ausgebildet.
Bei der Anordnung gemäß 8 mit
gespritzem bzw. gegossenem Aufsatzelement 18 können die
Zwischenwände 33 mit
Verlängerung 35 wie
auch die Lamellen als in das Formteil integrierte Elemente ausgebildet
sein. Die Zwischenwände 33 können über die
ganze Höhe durchgehen,
wobei dann Überströmöffnungen
vorgesehen sind. Zweckmäßig enden
die Zwischenwände jedoch
an den Trennwänden 35.
Selbstverständlich könnte auch
bei einem gegossenen bzw. gespritzten Aufsatzelement ein eingelegter
Lamellenrost der in 4 oder 5 angedeuteten
Art vorgesehen sein. Dasselbe gilt für einteilig mit dem zugeordneten
Paneel ausgebildete Aufsatzelemente.
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Die
Unterteilung der Eingangsschlitze 12 bzw. der diesen zugeordneten
Lamellenroste 26 und die Kanalisierung des im Bereich jedes
Abschnitts eintretenden Wassers über
einen eigenen, jeweils zugeordneten Schacht 34a, b, c stellt
auch sicher, dass über
der ganzen Länge
eines Eingangsschlitzes 12 und dementsprechend über der
ganzen Höhe des
erfindungsgemäßen Wasserabscheiders
ausgeglichene Einlassverhältnisse
vorliegen. Das in den Schächten 34a,
b, c nach unten ablaufende Wasser kann über die bodenseitigen Ausnehmungen 14 nach
unten abströmen.
Jedem Schacht 34a, b, c ist daher wenigstens eine Abströmausnehmung 14 zugeordnet.