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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Ansaugvorrichtung für
ein mit einer Luftreinigungseinheit ausgestattetes, handgeführtes
Arbeitsgerät, insbesondere einer Kettensäge, einem
Trennschleifer oder dergleichen, nach dem Oberbegriff von Anspruch
1. Derartige Ansaugvorrichtungen mit einer Luftreinigungseinheit
werden verwendet, um die Verbrennungsluft für einen Verbrennungsmotor
zu reinigen. Zu diesem Zweck weist die Luftreinigungseinheit wenigstens
einen Fliehkraftabscheider (auch Zyklonenabscheider genannt) auf,
der die Verbrennungsluft in mindestens einen ersten Luftstrom, der weitestgehend
von Schmutzpartikeln befreit ist, und in einen mit Schmutzpartikeln
belasteten zweiten Luftstrom trennt. Der erste, vorgereinigte Luftstrom wird
in der Regel über einen weiteren Filter dem Vergaser oder
der Einspritzanlage zugeführt, um anschließend
in den Verbrennungsraum zu des Motors gelangen.
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Dabei
muss die Verbrennungsluft im Fliehkraftabscheider in eine so genannte
Drallströmung versetzt werden, um die Verbrennungsluft
in einen ersten und in einen zweiten Luftstrom zu trennen. Um die
vorhandene Strömung in Rotation zu versetzen, können
Luftleitelemente in dem Fliehkraftabscheider vorhanden sein. Die
erforderliche Strömung kann z. B. durch ein Lüfterrad,
welches zur Luftkühlung des Verbrennungsmotors vorgesehen
ist, erzeugt werden. Ebenfalls ist es denkbar, die Verbrennungsluft schräg
in den Fliehkraftabscheider einzuleiten. Somit wird die entsprechende
Verbrennungsluft durch das Lüfterrad in den Fliehkraftabscheider
gedrückt. Aufgrund der besonderen Lage des Lüfterrades
an dem Arbeitsgerät wird leider eine stark verunreinigte
Verbrennungsluft angesaugt und in den Fliehkraftabscheider gefördert.
Bei der Kühlung des Verbrennungsmotors von außen
spielt dieses keine Rolle, da die entsprechenden Schmutzpartikel
keinen Schaden anrichten können.
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In
der
DE 101 28 787
A1 ist eine vergleichbare Konstruktion, wie zuvor erwähnt
worden ist, offenbart. Bei dieser Konstruktion wird die stark verschmutzte
Außenluft über das Lüfterrad in die Reinigungsvorrichtung
geführt. Um einen übermäßigen Verschleiß im
Verbrennungsmotor zu vermeiden, müssen entsprechende feinkörnige
Filter eingesetzt werden, die jedoch aufgrund der großen
Verschmutzung der Verbrennungsluft schnell verstopfen. Sobald der
Filter verstopft ist, gelangt nicht mehr ausreichende Verbrennungsluft
zum Verbrennungsmotor bzw. zum Vergaser oder der Einspritzanlage.
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Aus
der
DE 25 50 165 C3 ist
es bekannt, einen Unterdruck im Zyklonenabscheider zu erzeugen, in
dem das Gebläserad zur Motorkühlung direkt die Luft
aus dem Fliehkraftabscheider heraussaugt. Dabei saugt das Lüftungsrad
ausschließlich den zweiten Luftstrom, den so genannten
Mantelstrom, an. Hierdurch wird die notwendige Strömung
in dem Fliehkraftabscheider erzeugt. Nachteilig bei dieser Konstruktion
ist, dass das Gebläserad unmittelbar in der Nähe
des Fliehkraftabscheiders angeordnet werden muss.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine einfache und zuverlässige
Konstruktion für eine Ansaugvorrichtung mit einer Luftreinigungseinheit
zu erhalten, die eine hohe Reinigung der Verbrennungsluft bewirkt,
um somit den Verschleiß im Verbrennungsmotor möglichst
gering zu halten. Dabei sollen möglichst hohe Funktionszeiten
für die Luftreinigungseinheit erreicht werden.
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Die
vorliegende Aufgabe wird durch die technischen Merkmale von Anspruch
1, insbesondere aus dem kennzeichnenden Teil, gelöst.
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Erfindungsgemäß ist
es vorgesehen, dass eine Strahlpumpe zur Erzeugung eines Unterdrucks in
dem Fliehkraftabscheider vorhanden ist, wobei die Strahlpumpe durch
einen Hauptstrom den zweiten Luftstrom aus dem Fliehkraftabscheider
ansaugt. Dieser zweite Luftstrom wird auch Mantelstrom genannt,
wobei hingegen der erste Luftstrom auch als Kernstrom bezeichnet
wird. Durch den Einsatz einer zusätzlichen Strahlpumpe
zur Erzeugung des notwendigen Unterdrucks im Fliehkraftabscheider
können die im Stand der Technik erwähnten Nachteile überwunden
werden. Somit ist es möglich, die gesamte Verbrennungsluft
in einem gewünschten Bereich des handgeführten
Arbeitsgerätes ansaugen zu lassen, bei dem die geringste
Verschmutzung vorliegt. Auf diese Art und Weise gelangen von Anfang an
deutlich weniger Schmutzpartikel in die Verbren nungsluft, die somit
nicht anschließend herausgefiltert werden müssen.
Auch ist eine einfache und solide Konstruktion möglich,
wobei der benötigte Unterdruck nicht direkt am Fliehkraftabscheider
erzeugt werden muss. Damit ist ein variabler Einsatz – bezogen
auf die örtliche Anordnung – der Ansaugvorrichtung
an einem handgeführten Arbeitsgerät möglich.
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Bereits
an dieser Stelle sei erwähnt, dass selbstverständlich
auch zwei oder drei Fliehkraftabscheider in der Luftreinigungseinheit
vorhanden sein können, die parallel und/oder in Reihe geschaltet sind,
um eine möglichst effektive Reinigung der angesaugten Verbrennungsluft
zu bewirken. Diese Fliehkraftabscheider können durch mehrere
Strahlpumpen betrieben werden.
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Weitere
zweckmäßige Varianten und Ausgestaltungen der
Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 13 aufgeführt.
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Bei
einer besonderen Variante der Erfindung ist es z. B. denkbar, dass
der Fliehkraftabscheider durch einen Kanal für den zweiten
Luftstrom direkt mit der Strahlpumpe verbunden ist. Somit wird der
erzeugte Unterdruck von der Strahlpumpe mehr oder weniger verlustfrei
auf den Fliehkraftabscheider übertragen. Außerdem
kann damit die Strahlpumpe auch entfernt von dem Fliehkraftabscheider
angeordnet werden. Zweckmäßigerweise mündet
der zweite Luftstrom aus dem Fliehkraftabscheider in einem Winkel
zwischen 0° und 90°, insbesondere zwischen 20° und
70° und insbesondere zwischen 40° und 50° im
Hauptstrom. Durch die besondere Einmündung des zweiten
Luftstroms in den Hauptstrom kann die Effizienz der Strahlpumpe
verbessert werden. Somit lässt sich ein besonders hoher
Unterdruck in dem Fliehkraftabscheider erzeugen.
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Bei
einer anderen Variante der erfindungsgemäßen Ansaugvorrichtung
kann es vorgesehen sein, dass der Hauptstrom ein vielfaches, insbesondere zweifaches
bis sechsfaches des Volumenstroms vom zweiten Luftstrom, darstellt.
Somit kann sichergestellt werden, dass der Hauptstrom in der Lage
ist, einen ausreichenden Unterdruck in dem Fliehkraftabscheider
durch den zweiten Luftstrom zu erzeugen. Selbstverständlich
kann der Hauptstrom auch deutlich größer ausfallen.
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Um
nicht extra einen Hauptstrom zu erzeugen, kann der Hauptstrom zumindest
teilweise aus einem Abgasstrom des Verbrennungsmotors gebildet werden.
Auf diese Art und Weise muss kein zusätzlicher Motor zur
Erzeugung des Hauptstroms vorhanden sein. Ebenfalls ist es denkbar,
dass der Kühlstrom vom Lüftungsrad als Hauptstrom
für die Strahlpumpe verwendet wird. Selbstverständlich kann
der Hauptstrom auch durch einen zusätzlichen Motor erzeugt
werden, wodurch jedoch zusätzliche (elektrische oder mechanische)
Energie durch den Verbrennungsmotor bereitgestellt werden muss.
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Ebenfalls
ist es denkbar, bei einer weiteren Variante der Erfindung, den Hauptstrom
mit dem zweiten Luftstrom zur Kühlung des Verbrennungsmotors,
der Antriebseinheit und/oder einer Abgasanlage, nutzbar zu machen.
Da der Hauptstrom in der Strahlpumpe ausschließlich dazu
dient, einen Unterdruck in wenigsten einem Fliehkraftabscheider
zu erzeugen, empfiehlt es sich, diesen Strom auch anderweitig zu
verwenden. Dabei ist es z. B. auch denkbar, dass der Hauptstrom
verwendet wird, um die verunreinigte Außenluft wegzublasen.
Ferner kann der Hauptstrom und der zweite Luftstrom mit dem Abgasstrom
vom Verbrennungsmotor gemischt werden, um die Temperatur des Abgasstromes
zu reduzieren. Auf diese Art und Weise kann die Verbrennungsgefahr bei
handgehaltenen Arbeitsgeräten reduziert werden. Zudem lässt
sich damit auch die Brandgefahr reduzieren. Zu diesem Zweck kann
der Hauptstrom mit dem zweiten Luftstrom z. B. in oder unter eine
Kühlfläche von der Abgasanlage geblasen werden,
damit eine Vermischung des Hauptstromes mit dem zweiten Luftstrom
und dem heißen Verbrennungsabgas erreichbar ist. Ebenfalls
kann der gemischte Hauptstrom mit dem zweiten Luftstrom auch direkt
in die Abgasanlage geleitet werden.
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Ebenfalls
ist es denkbar, dass auch ein vorhandenes Kühlgebläse
für den Verbrennungsmotor dazu genutzt wird, um den Hauptstrom
in der Strahlpumpe zu erzeugen. An dieser Stelle muss deutlich darauf
hingewiesen werden, dass somit das Kühlgebläse
nicht direkt den Unterdruck für den Fliehkraftabscheider
erzeugt, sondern indirekt über die Strahlpumpe. Folglich
spielt die Verunreinigung der Kühlluft keine Rolle, da
diese nicht in den Fliehkraftabscheider hineingedrückt
wird, sondern nur dazu genutzt wird, um einen Unterdruck in dem
Fliehkraftabscheider zu erzeugen. Die eigentliche Verbrennungsluft
für den Verbrennungsmotor kann an einer ganz anderen Stelle
angesaugt werden, um so möglichst eine reine Luft zu erhalten.
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Bei
einer besonders interessanten Ausgestaltung der Erfindung ist es
vorgesehen, dass zwischen dem Fliehkraftabscheider und der Strahlpumpe
ein Sammelbehälter, insbesondere zur Aufnahme der Schmutzpartikel
im zweiten Luftstrom, angeordnet ist. Dieser Sammelbehälter
soll die Schmutzpartikel aus dem zweiten Luftstrom aufnehmen und
zu einem späteren Zeitpunkt abgeben. Zu diesem Zweck kann
der Sammelbehälter verformbar ausgestaltet sein, wobei
ein Druck auf den Sammelbehälter ausreichend ist, um diesen
zu entleeren. Zweckmäßigerweise ist der Sammelbehälter
trichterförmig aufgebaut, wobei der Trichtereinlauf dem
Fliehkraftabscheider zugewandt ist und der Trichterauslauf der Strahlpumpe.
Folglich verbleibt ein Großteil der Schmutzpartikel aus
dem ersten Luftstrom im Sammelbehälter. Zweckmäßigerweise
kann der Sammelbehälter an einem Ende – in Fließrichtung
des zweiten Luftstroms – ein Ventil aufweisen. Durch dieses Ventil
kann eine gezielte Entleerung des Sammelbehälters vonstatten
gehen. Das Ventil selber kann insbesondere als ein Zungenventil
ausgestaltet sein. Selbstverständlich sind auch andere,
z. B. schaltbare Ventile, am Ende eines Sammelbehälters
denkbar. Ebenfalls ist es möglich, dass ein so genanntes
Lippenventil zum Einsatz kommt, welches sich selbstständig
bei einem Druck auf das gummiartige Gehäuse des Sammelbehälters öffnet.
Damit ist eine einfache Entleerung des Sammelbehälters
von außen möglich, ohne dass hierfür
ein Werkzeug benötigt wird.
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Ferner
ist es möglich, dass nach dem Fliehkraftabscheider der
erste Luftstrom noch einmal durch ein zusätzliches Filterelement
geleitet wird, um auch kleine Schmutzpartikel aus der Verbrennungsluft
zu entfernen. Bei diesem Filterelement kann es sich um ein Papier-
und/oder Ölbadfilter handeln. Selbstverständlich
können auch mehrere Filterelemente parallel oder in Reihe
geschaltet sein, um den ersten Luftstrom weiter zu reinigen. Da
jedoch die größten Schmutzpartikel durch den Fliehkraftabscheider
aus dem ersten Luftstrom entfernt worden sind, weisen die nachgeschalteten
Filter eine hohe Standzeit auf, da nur noch eine geringfügige
Verschmutzung der Verbrennungsluft vorliegt.
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Ebenfalls
ist die vorliegende Erfindung auch auf ein handgeführtes
Arbeitsgerät mit einer Ansaugvorrichtung nach einem der
Ansprüche 1 bis 13 gerichtet. Bei diesen Arbeitsgeräten
kann es sich z. B. um einen Trennwinkelschneider oder eine Kettensäge
handeln. Selbstverständlich können auch andere handgeführte
Arbeitsgeräte mit der erfindungsgemäßen
Ansaugvorrichtung ausgestattet werden.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben
sind. Dabei können die in den Ansprüchen und der
Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für
sich oder in beliebiger Kombination vorhanden sein. Es zeigen:
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1 einen
schematischen Querschnitt durch eine erste Variante einer erfindungsgemäßen Ansaugvorrichtung,
und
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2 ein
weiterer schematischer Querschnitt durch eine weitere Variante einer
erfindungsgemäßen Ansaugvorrichtung, bei der zusätzlich
eine Sammeltasche zum Einsatz kommt.
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In
der 1 ist eine erste Variante einer erfindungsgemäßen
Ansaugvorrichtung 100 schematisch dargestellt. Diese Ansaugvorrichtung 100 umfasst
eine Luftreinigungseinheit 10, die einen Fliehkraftabscheider 11,
eine Strahlpumpe 18 sowie ein Filtergehäuse 23 aufweist.
Wie bereits zuvor erwähnt wurde, kann die Luftreinigungseinheit 10 auch
mehrere parallele oder in Reihe geschaltete Fliehkraftabscheider 11 aufweisen.
Auch können verschiedene Filter, wie z. B. Papier- oder Ölbadfilter
zum Einsatz kommen. Durch die vorhandene Strahlpumpe 18 wird
ein Unterdruck in dem Fliehkraftabscheider 11 erzeugt,
so dass der Fliehkraftabscheider 11 durch seine Einlassöffnung 12 ungereinigte
Verbrennungsluft 24 ansaugt. Diese angesaugte Verbrennungsluft 24 wird
im vorliegenden Fall über Leitschaufeln 15 in Rotation
versetzt, wodurch die schweren Schmutzpartikel in dem Luftstrom
nach außen an die Innenwand des Fliehkraftabscheiders 11 gedrückt
werden. Ebenfalls ist es denkbar, die Verbrennungsluft 24 schräg
in den Fliehkraftabschei der 11 einzuleiten, um den Drall
in der Strömung zu erzeugen. Im Inneren der erzeugten Strömung
sind kaum Schmutzpartikel vorhanden. Am Ende des Fliehkraftabscheiders 11 wird
die in Rotation versetzte Strömung, die so genannte Drallströmung,
in einen ersten Luftstrom 25 und einen zweiten Luftstrom 26 getrennt.
Der erste Luftstrom 25 wird aus der Mitte des Fliehkraftabscheiders 11 entnommen
und weist – wenn überhaupt – nur wenige
und leichte Schmutzpartikel auf. Der so genannte Mantelstrom 12,
der den zweiten Luftstrom 12 bildet, wird am radialen Rand
des Fliehkraftabscheiders 11 entnommen, so dass der stark verschmutzte
zweite Luftstrom 12 entweder direkt ins Freie (s. Pfeil 27)
oder über die vorhandene Strahlpumpe 18 aus dem
Fliehkraftabscheider 11 geleitet wird. Die Strahlpumpe 18 wird
selbst über einen Hauptstrom 28 angetrieben, wodurch
der notwendige Unterdruck in dem Fliehkraftabscheider 11 erzeugt wird.
Zu diesem Zweck ist ein Hauptkanal 19 über einen
Verbindungskanal 17 mit dem Fliehkraftabscheider 11 verbunden.
Der Verbindungskanal 17 ist spitzwinkelig zum Hauptkanal 19 angeordnet.
Vorteilhafterweise wird ein Winkel zwischen 0 und 90° für
diesen Zweck verwendet. Damit die Strahlpumpe 18 möglichst
effektiv arbeitet, ist ein Winkel zwischen 30° und 60° vorzusehen.
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Der
für die Strahlpumpe 18 benötigte Hauptstrom 28 kann
z. B. durch den Kühlerluftstrom, der zum Kühlen
des Verbrennungsmotors genutzt wird, gebildet werden. Auch ist es
denkbar, dass die heißen Verbrennungsabgase aus der Abgasanlage
benutzt werden, um den Hauptstrom 28 zu bilden. Innerhalb
der Strahlpumpe 18 wird der Hauptstrom 28 mit
dem zweiten Luftstrom 26 aus dem Fliehkraftabscheider 11 vermischt.
Der gemischte Luftstrom kann z. B. zur Kühlung des Motors
dienen. Auch kann der gemischte Luftstrom auf einfache Art und Weise
an einer sicheren Stelle aus dem handgeführten Arbeitsgerät
austreten.
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Bei
der vorliegenden Variante aus 1 wird der
Kernstrom 25 noch einem weiteren Filter zugeführt,
der in dem schematisch dargestellten Filtergehäuse 23 angeordnet
ist. Dieser Filter kann auch in einem Vergaser integriert sein,
so dass Filter und Vergaser in einem Gehäuse untergebracht
sind. Anschließend wird die gereinigte Verbrennungsluft
dem Verbrennungsraum im Motor zugeführt.
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Eine
weitere Variante der erfindungsgemäßen Ansaugvorrichtung 100 ist
in der 2 schematisch gezeigt. Im Gegensatz zur Variante
aus 1 kommt bei dieser Variante ein zusätzlicher
Sammelbehälter 21 oder eine so genannte Sammeltasche 21 zum
Einsatz. Dieser Sammelbehälter 21 fängt
die groben Schmutzpartikel aus dem zweiten Luftstrom 26 auf
und verwahrt sie bis zur nächsten Entleerung. Wie aus 2 zu
erkennen ist, ist der Sammelbehälter 21 zwischen
dem Fliehkraftabscheider 11 und der Strahlpumpe 18 zwischengeschaltet.
Der Sammelbehälter 21 weist ein trichterförmiges
Gehäuse auf, wobei der Trichtereinlauf an die Auslassöffnung 14 des
Fliehkraftabscheiders 11 angeschlossen ist. Der untere,
seitliche Trichterauslauf ist an dem Verbindungskanal 17 der
Strahlpumpe 18 angeschlossen. In dem gummiartigen Gehäuse
des Sammelbehälters 21 werden die größten
Schmutzpartikel aus dem Mantelstrom 26 aufgefangen. Diese
setzen sich am unteren Ende des trichterförmigen Gehäuses
des Sammelbehälters 21 ab. Um nun den Sammelbehälter 21 von
Zeit zu Zeit zu entleeren, reicht ein äußerer Druck
auf das Gehäuse des Sammelbehälters 21 aus,
da dieser Trichterauslauf mit einem selbstschließenden
Lippenventil 22 versehen ist, welches sich bei einem entsprechenden
Druck auf das Gehäuse des Sammelbehälters 21 öffnet.
Sobald der Druck auf das Gehäuse des Sammelbehälters 21 nachlässt,
verschließt sich dieses Lippenventil 22 selbstständig.
Auch ist es denkbar, anstelle des Lippenventils 22 ein
Zungenventil 22 oder ein sonstiges, schaltbares Ventil 22 anzuordnen.
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Auch
bei dieser Variante aus 2 wird der aus dem Hauptstrom 28 erzeugte
Unterdruck genutzt, um die Verbrennungsluft 24 in den Fliehkraftabscheider 11 zu
saugen. Selbstverständlich kann auch bei dieser Variante
hinter dem ersten Luftstrom 25 ein zusätzlicher
Filter in Form eines Papierfilters oder Ölbadfilters oder
dergleichen eingesetzt werden.
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Abschließend
sei noch erwähnt, dass selbstverständlich auch
zwei oder mehrere Strahlpumpen 18 eingesetzt werden können,
um den notwendigen Unterdruck in dem Fliehkraftabscheider 11 zu
erzeugen. So kann beispielsweise eine zweite Strahlpumpe 18 an
der oberen Auslassöffnung 14 des Fliehkraftabscheiders 11 angeordnet
sein, um einen zusätzlichen Unterdruck des Fliehkraftabscheiders 11 zu
erzeugen. Sofern mehrere Fliehkraftabscheider 11 zum Einsatz
kommen, kann für jeden Fliehkraftabscheider 11 eine
oder mehrere Strahlpumpe 18 vorgesehen sein.
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- 100
- Ansaugvorrichtung
- 10
- Luftreinigungseinheit
- 11
- Fliehkraftabscheider
- 12
- Einlassöffnung
- 13
- Auslassöffnung
für ersten Luftstrom
- 14
- Auslassöffnung
für zweiten Luftstrom
- 15
- Leitschaufel
- 16
- Kanal
zum Vergaser/Motor
- 17
- Verbindungskanal
- 18
- Strahlpumpe
- 19
- Hauptkanal
- 20
- Winkel
- 21
- Sammelbehälter
- 22
- Ventil,
insbesondere Lippenventil oder Zungenventil
- 23
- Filtergehäuse/Vergaser
- 24
- Pfeil
für Verbrennungsluft
- 25
- Pfeil
für ersten Luftstrom/Kernstrom
- 26
- Pfeil
für zweiten Luftstrom/Mantelstrom
- 27
- Pfeil
für austretenden zweiten Luftstrom/Mantelstrom
- 28
- Pfeil
für Hauptstrom
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10128787
A1 [0003]
- - DE 2550165 C3 [0004]