DE19953222A1 - Luftfilter mit einem elektrostatischen Abscheider - Google Patents
Luftfilter mit einem elektrostatischen AbscheiderInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Luftfilter, insbesondere ein Ansaug-Luftfilter für eine Brennkraftmaschine, mit einem elektrostatischen Abscheider in Form einer Hochspannungs-Elektrode und einer Niederschlags-Elektrode, zwischen denen der zu reinigende Luftstrom hindurchgeführt wird. Erfindungsgemäß bildet eine der beiden Elektroden eine Kanalwand eines im Querschnitt geschlossenen Kanals für den zu reinigenden Luftstrom, innerhalb dessen die andere Elektrode derart angeordnet ist, daß der kürzeste Abstand zwischen dieser inneren Elektrode und der sog. Kanalwand-Elektrode an allen Punkten nahezu gleich ist. Bevorzugt besitzt der Querschnitt des Kanals im wesentlichen die Form eines gestreckten Rechteckes mit abgerundeten Ecken, wobei im Luftfilter-Gehäuse mehrere derartige Kanäle mit ihren längeren Seitenwänden nebeneinander liegend vorgesehen sind.
Description
Die Erfindung betrifft ein Luftfilter, insbesondere Ansaug-Luftfilter für eine
Brennkraftmaschine, mit einem elektrostatischen Abscheider in Form einer
Hochspannungs-Elektrode und einer Niederschlags-Elektrode, zwischen de
nen der zu reinigende Luftstrom hindurchgeführt wird. Ein derartiges Luftfilter
ist aus der DE 30 19 174 A1 bekannt.
Übliche Ansaugluftfilter für Brennkraftmaschinen sind als Papierfilter ausge
bildet, d. h. der Ansaugluftstrom der Brennkraftmaschine wird durch einen
ziehharmonikabalgartig gefalteten Papierfilterstreifen hindurchgeführt, der
einen nicht unerheblichen Strömungswiderstand bildet und sich somit auf
den Gesamtwirkungsgrad der Brennkraftmaschine negativ auswirkt. Ferner
ist es erforderlich, ein verschmutztes Papierfilter (insbesondere bei Betrieb in
einer staubhaltigen Umgebung) in teilweise relativ kurzen Intervallen auszu
tauschen.
Demgegenüber günstiger ist ein elektrostatisches Luftfilter, wie es bspw. in
der eingangs genannten DE 30 19 174 A1 gezeigt ist. Dieses weist anstelle
der üblichen Papierfilterelemente eine sog. Hochspannungs-Elektrode sowie
eine sog. Niederschlags-Elektrode auf, zwischen denen der zu reinigende
Luftstrom hindurchgeführt wird. An der Hochspannungs-Elektrode liegt eine
geeignet hohe elektrische Spannung (bspw. in der Größenordnung von
16 000 Volt) an, so daß sich zwischen der Hochspannungs-Elektrode und der
(auf Masse gelegten) Niederschlags-Elektrode eine Corona bildet, in der die
Staubpartikel des hindurchgeführten Luftstromes ionisiert bzw. aufgeladen
werden, so daß sich diese an der Niederschlags-Elektrode absetzen. Letzte
re muß zwar gelegentlich gereinigt werden, was jedoch einfacher ist als der
Austausch eines Papierfilters. Insbesondere jedoch ist der Strömungswider
stand eines solchen elektrostatischen Luftfilters erheblich geringer als derje
nige eines Papierfilters.
Allerdings läßt bei dem aus der DE 30 19 174 A1 bekannten zyklonartigen
Luftfilter mit elektrostatischem Abscheider der Abscheide-Wirkungsgrad zu
wünschen übrig, d. h. die Staubabscheidung erfolgt nicht so umfassend bzw.
ausgeprägt wie bei den üblichen Papierfiltern. Dies dürfte insbesondere dar
an liegen, daß bei dieser bekannten Bauart ein nicht unerheblicher Teil des
Luftstromes an dem genannten Corona-Feld vorbei gelangen kann ohne
dieses zu durchdringen bzw. zu passieren, so daß ein Teil der im durch das
Luftfilter hindurchgeführten Luftstrom enthaltenen Staubpartikel überhaupt
nicht ionisiert wird und somit auch nicht abgeschieden werden kann.
An einem zyklonartigen Luftfilter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1
Maßnahmen aufzuzeigen, mit Hilfe derer sich ein verbesserter Abscheide-
Wirkungsgrad ergibt, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.
Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß eine der beiden
Elektroden eine Kanalwand eines im Querschnitt geschlossenen Kanales für
den zu reinigenden Luftstrom bildet, innerhalb dessen die andere Elektrode
derart angeordnet ist, daß der kürzeste Abstand zwischen dieser inneren
Elektrode und der sog. Kanalwand-Elektrode an allen Punkten nahezu gleich
ist. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß ist innerhalb des Luftfilter-Gehäuses zumindest ein speziell
herausgearbeiteter Kanal vorgesehen, innerhalb dessen der zu reinigen
de Luftstrom derart gezielt geführt wird, daß er vollständig dem besagten
Corona-Feld, in welchem die Staubabscheidung durch Ionisierung der
Staubpartikel und anschließendem Niederschlag derselben an der sog. Nie
derschlags-Elektrode erfolgt, ausgesetzt ist. Erzielt wird dies dadurch, daß
eine der Elektroden selbst die Wand für diesen den Luftstrom führenden Ka
nal bildet, während die andere Elektrode in geeigneter Weise zentral inner
halb dieses Kanales angeordnet ist. Um dabei zu gewährleisten, daß über
dem Kanalquerschnitt betrachtet an sämtlichen Stellen ein im wesentlichen
gleich starkes, homogenes elektrisches Feld vorliegt, soll wie weiterhin an
gegeben der kürzeste Abstand zwischen den beiden Elektroden für alle
Oberflächenpunkte dieser Elektroden im wesentlichen gleich sein.
Diese genannten Kriterien sind bspw. dann erfüllt, wenn der Kanal einen
kreisförmigen Querschnitt besitzt, innerhalb dessen zentral bzw. konzen
trisch zur Kanalwand bzw. zur sog. Kanalwand-Elektrode eine kreisförmige
Elektrode vorgesehen ist, die dann bevorzugt als Hochspannungs-Elektrode
fungiert, da dann die Niederschlags-Elektrode die flächenmäßig erheblich
größere Elektrode ist, so daß eine relativ hohe Ablagerungskapazität be
steht. Hinsichtlich der Durchströmungsverhältnisse besonders vorteilhaft ist
dabei ein langgestreckter, insbesondere geradliniger Kanal, da in diesem
keine Umlenkung erforderlich ist und ferner eine gute Zu- und Abströmung
realisiert werden kann.
Besitzt der von der Niederschlags-Elektrode begrenzte Kanal im wesentli
chen die Form eines gestreckten Rechteckes mit abgerundeten Ecken, so
kann bei optimaler Gestaltung des besagten Corona-Feldes ein maximaler
Durchströmquerschnitt erzielt werden. Im übrigen ist es zur Vergrößerung
des gesamten Durchströmquerschnittes des Luftfilters möglich, innerhalb
des Luftfiltergehäuses nebeneinander liegend mehrere derartige Kanäle
(bevorzugt mit ihren längeren Seitenwänden aneinander angrenzend) vorzu
sehen, in denen jeweils eine Hochspannungs-Elektrode angeordnet ist. Die
an diese Hochspannungs-Elektrode angelegte elektrische Elektrodenspan
nung kann bzw. sollte dabei knapp unterhalb der Durchschlagsgrenze, d. h.
knapp unterhalb eines elektrischen Überschlages geregelt werden, um den
Abscheidewirkungsgrad auch unter schwankenden Klimabedingungen zu
maximieren. Im übrigen können zur Verstärkung des Corona-Feldes zur
(lokalen) Erhöhung der Feldliniendichte im Corona-Feld auf der Oberfläche
der Hochspannungs-Elektrode punktförmige oder im wesentlichen in Strö
mungsrichtung des Luftstromes verlaufende linienförmige Erhebungen vor
gesehen sein.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbei
spieles weiter erläutert, wobei die beigefügte Fig. 1 einen Längsschnitt
(Schnitt I-I aus Fig. 2) eines erfindungsgemäßen Luftfilters und Fig. 2 des
sen Querschnitt (Schnitt II-II aus Fig. 1) zeigt. Erfindungswesentlich können
dabei sämtliche näher beschriebenen Merkmale sein.
Mit der Bezugsziffer 1 ist das Gehäuse des Luftfilters bezeichnet, das wie
ersichtlich einen im wesentlichen quadratischen Querschnitt (vgl. Fig. 2) be
sitzt und sich senkrecht hierzu in Richtung einer zentralen sog. Längsachse
2 erstreckt. Über einen in Richtung der Längsachse 2 mündenden Ansaug
trichter 3 wird ein zu reinigender, d. h. insbesondere von Staubpartikeln oder
dgl. zu befreiender Luftstrom (dieser ist durch Pfeile 4 dargestellt und wird im
weiteren mit der Bezugsziffer 4 bezeichnet) in das Luftfilter-Gehäuse 1 ein
geleitet. Am dem Ansaugtrichter 3 gegenüberliegenden Ende des Gehäuses
1 und sich dabei ebenfalls in Richtung der Längsachse 2 erstreckend ist ein
trichterförmiges Abführrohr 5 angeordnet, durch welches der dann gereinigte
Luftstrom 4 wieder aus dem Luftfilter-Gehäuse 1 herausgeführt wird.
Bezugnehmend auf Fig. 2 sind innerhalb des Luftfilter-Gehäuses 1 neben
einander liegend mehrere (hier vier) sich geradlinig in Richtung der Längs
achse 2 erstreckende Kanäle 8 vorgesehen, die jeweils von einer Kanalwand
7 begrenzt werden. Jede Kanalwand 7 beschreibt einen im wesentlichen
rechteckigen Querschnitt bzw. der Querschnitt jedes Kanales 8 besitzt im
wesentlichen die Form eines gestreckten Rechteckes mit abgerundeten Ec
ken, wobei die einander benachbarten Kanäle 8 jeweils mit ihren längeren
Seitenkanten aneinander angrenzen. Zentral innerhalb jedes Kanales 8 ist
ein sog. Zwischenblech 9 derart angeordnet, daß der kürzeste Abstand zwi
schen jedem Oberflächen-Punkt des Zwischenbleches 9 und der Kanalwand
7 für alle Oberflächenpunkte nahezu gleich ist.
Dieses Zwischenblech 9 bildet zusammen mit der Kanalwand 7 einen elek
trostatischen Abscheider für die im Luftstrom 4 enthaltenen Staubpartikel
oder dgl. Hierfür ist an das Zwischenblech 9 eine hohe elektrische Spannung
angelegt (bspw. in der Größenordnung von 30 kV), so daß dieses Zwischen
blech 9 als Hochspannungs-Elektrode fungiert, für die im weiteren ebenfalls
die Bezugsziffer 9 verwendet wird. Die Kanalwand 7 hingegen ist elektrisch
auf Masse gelegt und bildet somit die entsprechende Gegen-Elektrode, für
die im weiteren der Begriff "Niederschlags-Elektrode" sowie (ebenfalls) die
Bezugsziffer 7 verwendet wird.
Zwischen der Hochspannungs-Elektrode 9 und der Niederschlags-Elektrode
7 bildet sich aufgrund der angelegten elektrischen Hochspannung im Kanal 8
ein Corona-Feld aus, durch welches hindurch der im Luftfilter zu reinigende
Luftstrom 4 vollständig hindurchgeführt wird, und zwar von der Kanalwand 7.
Im Luftstrom 4 enthaltene Staubpartikel oder dgl. werden in diesem Corona-
Feld ionisiert und werden daher von der Niederschlags-Elektrode 7 elektrisch
angezogen und lagern sich demzufolge an dieser, d. h. an der Kanalwand 7
ab. Dabei sind zur Erhöhung der Feldliniendichte im besagten Corona-Feld
auf der Oberfläche der Hochspannungs-Elektrode 9 punktförmige Erhebun
gen 14 vorgesehen, jedoch kann dies sowie eine Vielzahl weiterer Details
insbesondere konstruktiver Art durchaus abweichend vom gezeigten Ausfüh
rungsbeispiel gestaltet sein, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlas
sen.
Wie bereits vor der Beschreibung dieses bevorzugten Ausführungsbeispieles
erläutert wurde, zeichnet sich ein derartiges Luftfilter durch einen hohen Ab
scheidewirkungsgrad und insbesondere durch einen minimierten Strö
mungswiderstand für den zu reinigenden Luftstrom 4 aus. Bei Verwendung
als Ansaug-Luftfilter für eine Brennkraftmaschine verbessert dieses Luftfilter
somit den Gesamtwirkungsgrad der Brennkraftmaschine. Ferner ist dieses
Luftfilter über die gesamte Lebensdauer der Brennkraftmaschine einsatzbe
reit, d. h. es müssen keine Filterelemente ausgetauscht werden, sondern es
ist lediglich erforderlich, die Elektroden, insbesondere die Niederschlags-
Elektrode in gewissen Zeitintervallen zu reinigen.
1
Luftfilter-Gehäuse
2
Längsachse
3
Ansaugtrichter
4
Luftstrom (Pfeile)
5
Abführrohr
7
Kanalwand-(Elektrode) = Niederschlags-Elektrode
8
Kanal
9
Zwischenblech = Hochspannungs-Elektrode
14
Erhebung
Claims (4)
1. Luftfilter, insbesondere Ansaug-Luftfilter für eine Brennkraftmaschine,
mit einem elektrostatischen Abscheider in Form einer Hochspan
nungs-Elektrode (9) und einer Niederschlags-Elektrode (7), zwischen
denen der zu reinigende Luftstrom (4) hindurchgeführt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß eine der beiden Elektroden (7, 9) eine
Kanalwand (7) eines im Querschnitt geschlossenen Kanales (8) für
den zu reinigenden Luftstrom (4) bildet, innerhalb dessen die andere
Elektrode (9) derart angeordnet ist, daß der kürzeste Abstand zwi
schen dieser inneren Elektrode (9) und der sog. Kanalwand-Elektrode
(7) an allen Punkten nahezu gleich ist.
2. Luftfilter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kanalwand-Elektrode (7) einen im
wesentlichen langgestreckten, insbesondere einen geradlinigen Kanal
(8) bildet, in dem die andere Elektrode (9) zentral angeordnet ist.
3. Luftfilter nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Kanales (8) im we
sentlichen die Form eines gestreckten Rechteckes mit abgerundeten
Ecken besitzt und daß mehrere derartige Kanäle (8) mit ihren länge
ren Seitenwänden nebeneinander liegend vorgesehen sind.
4. Luftfilter nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberfläche der Hochspan
nungs-Elektrode (9) punktförmige oder im wesentlichen in Strömungs
richtung des Luftstromes (4) verlaufende linienförmige Erhebungen
(14) vorgesehen sind.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19953222A DE19953222A1 (de) | 1999-11-05 | 1999-11-05 | Luftfilter mit einem elektrostatischen Abscheider |
EP00121830A EP1097748A1 (de) | 1999-11-05 | 2000-10-06 | Luftfilter mit einem elektrostatischen Abscheider |
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Country | Link |
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EP (1) | EP1097748A1 (de) |
DE (1) | DE19953222A1 (de) |
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