DE2035249A1

DE2035249A1 - Luftfilter für Lastkraftwagen

Info

Publication number: DE2035249A1
Application number: DE19702035249
Authority: DE
Inventors: Robert Matthew Manhattan Beach; Southworth Richard Vernon Marina del Rey; Calif. Culbert (V.St.A.)
Original assignee: Farr Co., Los Angeles, Calif., (V.St.A.)
Priority date: 1969-07-22
Filing date: 1970-07-16
Publication date: 1971-02-25
Also published as: US3641744A; ZA704827B; BR7020696D0; NL7010691A; AU1755670A; BE753540A; FR2055349A5

Description

Patentanmeldung

LUFTFILTER FÜR LASTKRAFTWAGEN

Die Erfindung bezieht sich auf einen Luftfilter für die Montage in den Motorraum eines Lastkraftwagens und in der Maschine des Lastkraftwagens, so daß gefilterte Luft direkt vom Filter in die Maschine gegeben und dadurch der Luftdruckverlust verringert wird. Die einströmende Luft in den Filter wird an der direkten Vorderseite des Lastkraftwagens aufgenommen, wobei der Filter zunächst in ununterbrochener Weise Feuchtigkeit aus der einströmenden Luft herausnimmt und abgibt. Die Luft geht dann durch eine austauschbare Durchflußfilterpatrone, die aus einer Mehrzahl von gefalteten Papierfiltermedien besteht, die in Zick-Zack-Förm aufeinandergestapelt sind, so daß eine möglichst große Filterfläche entsteht.

Die Notwendigkeit des Filterns der einströmenden Luft für innere Verbrennungsmaschinen, um in der Maschine Zerstörungen und vorzeitigen Verschleiß zu vermeiden, ist gut bekannt. Für große Lastkraftwagen gibt es eine Anzahl von Faktoren, die die Notwendigkeit des Zurverfügungstellens eines Ansaugluftfilters begründen. Dabei muß dieser Filter unter den ungünstigsten Umweltbedingungen, die man normalerweise überall antrifft, eine hohe Staubabscheidungsleistung haben, und zwar gesehen von den großen Kosten eines Lastkraftwagen-Motors, der hohen Anzahl von Betriebsstunden sowie der erwarteten Verläßlichkeit des Motorbetriebes usw. Darüber hinaus erfordert die hohe Luftmenge, die bei Verbrennungsmotoren

109809/1363 - ?

gebraucht wird, daß der Luftfilter eine hohe Durchflußkapazität hat. Die herkömmlichen Luftfilter für große Lastkraftwagen sind üblicherweise von solch einer ausgedehnten Größe, daß das direkte Montieren des Filters auf der Maschine bzw. im Motorraum nicht möglich ist. Es nüssen Pührungsrohre angebracht werden, die die Luft aus den Filter zum Einlaß der Maschine führen. Das hat einen Luftdruckverlust zur Folge und führt zu einer Leistungsminderung des Motors.

Aus diesem Grunde ist es bei den meisten Fahrzeugtypen bisher üblich gewesen, selbst bei großen Lastkraftwagen, die Luft für den Luftfilter von innerhalb des Motorraumes zu nehmen oder aus einem anderen geschützten Ort, wobei ein Minimum von Regen und Straßenieuehtigkeit dem Filter zugeführt wird, da dieser Schmutz den Betrieb des Filters beeinflussen oder den Filter zerstören kann. So ergibt sich abhängig von der örtlichkeit des Luftfilters, weitere Führungsrohre vorzusehen, um die einströmende Luft zum Filter zu leiten, und zwar wiederum mit einem zusätzlichen nicht gewünschten Druckverlust. Darüber hinaus ist die Luft, die von innerhalb des Motorraumes aufgenommen wird, von höherer Temperatur, und zwar wegen des Luifcflusses durch den Kühler und der Hitze des Motors. Da solche Luft nicht sehr wünschenswert für den Betrieb des Motors ist, ist die kühlere Umgebungsluft besser.

Von den beschriebenen Nachteilen ausgehend ist es ein grundsätzliches Ziel der Erfindung, für Lastkraftwagen eine neue Form von Ansaugluftfilter zu schaffen, der an dem Maschineneinlaß montiert werden kann und eine Patrone mit großer Filteroberfläche in kompakter Weise innerhalb des Filters aufweist, die Feuchtigkeit aus der Luft vor dem Durchfließen der Luft durch den Filter ausscheidet, so daß kühle Luft von der Vorderseite des Lastkraftwagens als Ansaugluft verwendet werden kann.

10 9809/136

- 3

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist, eine neue Form von Luftfiltern für große Lastkraftwagen zu schaffen, in denen die Feuchtigkeit aus der einströmenden Luft durch innere Abscheidung entfernt wird und ununterbrochen aus dein Filtergehäuse durch ein Ablaßventil ausgeschieden wird, wobei das Ablaßventil während des Betriebes in seinem unteren Teil einen 'Wassersack aufweist, der das Eindringen von Luft in das Ventil verhindert, so daß die entfeuchtete Luft besser in einen zweiten Teil des Filters abgegeben werden kann. Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist, in dem zweiten Teil des Filters eine Patrone von gefalteten Papierfilternedien vorzusehen, die in Zick-Zaek-Form übereinander aufgeschichtet, sind, und zwar mit einem kleinen eingeschlossenen Winkel zwischen den einzelnen Papierlagen, um eine maximale Filterfläche zu schaffen.

Die Erfindung schlägt weiter einen kompakten Luftfilter für groSe Lastkraftwagen vor, der so gestaltet ist, daß er direkt an den Lufteingang des Motors aufmontiert werden kann und der aus einem flachen, rechteckigen Gehäuse mit einem Luftumkehrbogen für die innere Abscheidung von Feuchtigkeit und einer Vorrichtung zum ununterbrochenen Abscheiden dieser Feuchtigkeit besteht, wobei das Gehäuse so ausgelegt ist, daß es eine rechteckige Filterpatrone von gefalteten Papierfi!termedium aufnehmen kann.

Andere Zwecke und Vorteile der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung und den begleitenden Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:

Figur 1 eine perspektivische Ansicht des Motorraumes eines großen Lastkraftwagens mit Unterflur-Anlage. Der Luftfilter der Erfindung ist auf dem Oberteil des Motors montiert. '

Figur 2 eine schematische Rückansicht der Lastkraftwagenmaschine, wobei der Luftfilter der Erfindung darauf montiert ist und eine gestrichelte Linie die

- V 109809/136 3

ungefähre Stellung des unteren Teils der Fahrerkabine bzw. das Oberteil des Motorraumes angibt.

Figur 3 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht des Luftfilters, wobei ein Teil des Gehäuses im Schnitt gezeigt ist.

Figur k eine Schnittzeichnung des Filters.

Figur 5 eine Schnittzeichnung des Luftfilters entlang der Linie 5-5 mit einer gestrichelten Linie, die die Art und Weise der Befestigung der Filterpatrone zeigt und

Figur 6 einen Teilschnitt gemäß der Linie 6-6 der Figur

Die Zeichnungen zeigen eine besondere Form des Luftfilters dieser Erfindung mit einer besonderen Gestalt und einem besonderen Montageverfahren, das speziell verwandt wurde, um in einem Lastkraftwagen-Modell Unterbringung zu finden. Es wird jedoch klar aus allem hervorgehen, daß durch entsprechende Modifizierungen der Größe und der Gestalt des Gehäuses, der Flansche usw. der Luftfilter dieser Erfindung so ausgelegt werden kann, daß er bei jedem Lastkraftwagen mit gleich guten günstigen Resultaten eingesetzt werden kann.

In Figur 1 ist der Lastkraftwagen mit hochgehobener Fahrerkabine 10 gezeigt, um den Motor 11 von rückwärts sehen zu können. Der Kühler 12 sitzt unmittelbar vor der Maschine. Wenn die Kabine 10 in Betriebsstellung herabgesenkt wird,-so bildet die Unterseite der Fahrerkabine, wie in Figur 1 gezeigt, das Motorgehäuse und umschließt den Motor relativ dicht. Ein Teil des Motorraumes schließt den Mittelmotortunnelteil 13 ein, der vom Inneren der Kabine 10 aus einem im wesentlichen aufgerichteten Teil besteht, und zwar zwischen dem Fahrer- und Beifahrersitz in der Fahrerkabine. Dieser Motortunnelteil 13 wird vom Lastkraftwagenherstellerso günstig ausgelegt, daß ein Mindestabstand zwischen dem Motor und dem Tunnelteil entsteht, wobei der Motortunnelteil 13 ein Minimum an Behinderung innerhalb der Kabine ergeben soll. Dieser minimale Raum zwischen dem Motor und

109809/1363 -5

den Wänden des Motorgehäuses einschließlich des Motortunnelteils 13 verbietet normalerweise die Anbringung eines herkömmlichen Luftfilters direkt auf der Oberseite des Motors oder in manchen Fällen selbst auch innerhalb des Motorraumes.

Gemäß Figur 1 und 2 ist der Luftfilter der Erfindung mit 20 bezeichnet und wird auf der Maschine 11 montiert gezeigt. Der minimale Abstand zwischen der Maschine 11 und dem Maschinentunnelteil 13 ist diagrammartig in Figur 2 gezeigt und innerhalb dieses Raumes wird der kompakte Luftfilter montiert. Eine Lufteingangsführung 21 dient vom Gehäuse des Luftfilters 20 als Verbindung zur Vorderseite der Fahrerka- A bine 10 bei 22, wobei sich hier auch der Kühler 12 befinden kann. Auf diese Weise wird die Luft direkt von der Vorderseite des Fahrzeuges entnommen, um das Aufheizen der Luft durch den Kühler 12 und die Maschine 11 vor der Einführung der Luft in den Luftfilter zu verhindern. Darüber hinaus ist die Zurverfügungstellung dieses unbegrenzten Lufteinganges an der Vorderseite des Fahrzeuges geeignet, einen günstigen Lufteindruckeffekt zu erzielen, der die Luft in den Motor zwingt, wenn sich der Lastkraftwagen bewegt, um so der Maschine ein Maximum an Luft zuzuführen. Das Führungsrohr 21 kann von jeder herkömmlichen Form sein, solange es nur biegbar ist, um das Nachvornkippen der Führerkabine 10 mitmachen zu können. In einer Alternativlösung kann dieses % Führungsrohr 21 fest sein, um sich nach vorne zu erstrecken und in eine öffnung in der Vorderseite der Fahrerkabine hineinzuragen, wenn diese Fahrerkabine in Betriebsstellung steht.

Entsprechend den Figuren 3 bis 6 ist der Luftfilter 20 dieser Erfindung ausgestattet mit einem im wesentlichen rechteckigen Gehäuse 22 von im wesentlichen größeren waagerechten Breite und Länge als senkrechter Dicke. Das Gehäuse 22 kann aus irgendeinem günstigen Material bestehen, wie z. B. Stahlblech. Eine Einlaßverbindung 23 ist an der Seite des Gehäuses 22 vorgesehen, und zwar zum wahlweisen Verbin-

109809/136 3 - 6

den des Führungsrohres 21 in einer Position nahe der Rückseite des Gehäuses. Ein Luftumkehrbogen 2¹J, der an der Seite des Gehäuses montiert ist, zv/ingt die ankommende Luft aus dem Führungsrohr 21 zur Seite, und zwar in einem im wesentlichen rechten Winkel, wodurch mitneführte Wassertröpfchen oder Feuchtigkeit in der einströmenden Luft auf die geneigte Oberfläche 25 des Umkehrbogens 2k und ebenfalls auf die Innenseite der Rückseite 26 des Gehäuses 22 aufschlagen. Auf diese Art und Weise wird die überschüssige Luftfeuchtigkeit, die leicht in der hereingesogenen Luft beinhaltet sein kann, da ja die Luft direkt von der Vorderseite des Lastkraftwagens' herrührt, aus der einströmenden Luft herausgenommen, und zwar vor dem Durchlaufen der Luft durch die Filterpatrone 27. Um die einströmende Luft gleichmäßiger an die Filterpatrone 27 abzugeben, verfügt das Gehäuse 22 über eine Einlaßöffnung 28, die sich zwischen der Rückwand 26 und der Vorderseite 29 befindet. Diese öffnung 28 verjüngt sich leicht in Richtung auf den Luftzufluß, wie in Figur k gezeigt. Die Einlaßöffnung 28 schließt einen Trog 30 ein, der sich zwischen der Höhe der Filterpatrone 27, wie in den Figuren 5 und 6 gezeigt, erstreckt und von der gleichen Tiefe wie der Einlaß-Umkehrbogen 2k ist. So kann die Feuchtigkeit, die auf die innere Oberfläche 25 und das Innere der Rückwand 26 aufschlägt, nach unten in den Trog 30 wandern, der in die Filterpatrone 27 geht. Natürlich wird sich etwas Feuchtigkeit auf der kurzen V/and 31 bilden, und zwar wegen der Kante 32, aber ebenfalls in den Trog 30 abfließen.

Einrichtungen zum ununterbrochenen Abscheiden der Luftfeuchtigkeit in der Einlaßöffnung 23 sind vorgesehen, um von vornherein das Verstopfen oder das Neueintreten solcher Feuchtigkeit zu verhindern und, wie das in den Zeichnungen gezeigt wird, können die Vorrichtungen aus einer nach unten gerichteten Röhre oder einem Standrohr'33 am untersten Ende der öffnung 28 bestehen. Das Standrohr 33 hat eine öffnung 3k an seinem unteren Ende, um den Fluß von Wasser oder Luft

109809/136 3

lurch das Standrohr 33 unmöglich zu machen. Die Länge des in androhres 33 wird aui' der Basis der Druckdifferenz ausgerechnet , die normalerweise zwischen der Eingangs-"il'nung 28 und der umgebenden Atmosphäre im Motorraum em stent. Wie in den Figuren receipt wird, beträgt dieser Druckunterschied ungefähr 7,5 cm Wassersäule. Das Standrohr 33 ist von größerer Länge als die Druckdifferenz (gemesiBCMi an der Wassersäule). Die günstigste Länge des Standrohres für diese besondere Art der Anbringung wird ungeiühr 10 er, betragen. Während des Betriebes des Lastkraftwagens wird sich die Feucht igkeit aus seiner Umgebung im Trog 30 sammeln und durch das Standrohr 33 wandern, wobei die ursprünglich vorgesehene Wassermenge, die in das Stand- ^ rohr 33 einläuft, daran gehindert wird, durch die öffnung 3¹^ auszutreten, und zwar wegen des Luft stromes, der durch die-.Öffnung 3^ eintritt. Es ist jedoch so, daß, wenn sich 7,5 cm Wasser in dem Standrohr 33 angesammelt haben, der Luiteinfluß zurückgeht. Bei der Ansammlung von zusätzlichem Wasser im Standrohr 33 fließt nun das überschüssige Wasser durch die öffnung 3'< ab. Auf diese Weise wird die innen abgeschiedene Uberschußfeuchtisrkeit ununterbrochen aus dem Filtergehäuse 22 abgegeben, chr.e da!? dazu irgendwelche Pumpen, Ventile od. dgl. benötint werden. Es hat sich gezeigt, daß es zweckmäßig ist, die öffnung 3¹* ungefähr bis 7 mm groß im Durchmesser zu halten. Die Möglichkeit des Verstopfens der Öffnung wird dadurch verringert, und doch ist " diese Größe genügend klein, um den Gegeniluß von Luit und Wasser durch diese öffnung zu verhindern.

Die erforderliche Luftfilterleistung ohne übermäßigen Druckverlust durch den Filter 20 wird durch die Papierfilterpatrone 27 erreicht, die, wie gezeigt, den größten Teil des Filtergehäuses 22 einnimmt. Die Patrone 27 besteht aus einer Mehrzahl von flachen Papierbahnen 35 aus Papierfiltermedium, Figur 5 zeigt vier solcher Bahnen. Jede Bahn 35 erstreckt sich in der vollen Breite und Länge der Patrone 27. Die Bahnen 35 sind in Zick-Zack-Weise übereinandergestapelt, und zwar

- 8 109809/1363

in einem Rahmen 36 mit einem sehr kleinen eingeschlossenen Winkel 37 zwischen den Bahnen, wobei die Patrone 27 außerordentlich dünn ist, so daß sie in dem dünnen flachen Gehäuse 22 montiert werden kann. Alle vier Ecken jeder Bahn sind in geklebter Weise mit dem Rahmen 36 verbunden. Die nebeneinanderliegenden Ränder nebeneinanderliegender Bahnen sind an den 3 Positionen 38 durch Kleben verbunden. Die Luft, die durch den sich verjüngenden Raum zwischen den Bahnen 35 eindringt, wird gezwungen, durch eine der Bahnen zu strömen, wobei auf diese V/eise die Luft gefiltert wird. Durch diese Anordnung der gefalteten Papierbahnen entsteht eine große Filterfläche von Papiermedium auf kleinstem Raum und besonders in einem extrem dünnen rechteckigen. Raum, um mit den Platzbeschränkungen im Motorraum fertig zu werden, wie vorher beschrieben.

Die Filterpatrone 27 ist herausnehmbar im Gehäuse 22 montiert, und zwar zum periodischen Austauschen. Das gesamte Oberteil 39 des Gehäuses 22 ist durch die Schrauben HO abnehmbar befestigt, die um die Peripherie des Oberteils herumgehen. Die Patrone 27 wird in ihrer Betriebsstellung festgeklebt, um von vornherein das Vorbeiströmen von ungefilterter Luft während des Betriebes zu verhindern. Ein nach innen sich erstreckender Flansch H2 auf dem Gehäuse 22 ist so ausgelegt, daß er von der Klebung Hl umfaßt wird, aber nach innen eine genügend große Entfernung aufweist, um den Luftfluß durch die Patrone nicht zu beeinträchtigen. Die Klebung 41 ist in Klebestellung zusammengepreßt mittels der Bolzen Hj>, die sich an der Vorderseite der Patrone mit einer Strebe HH befinden und die Patrone in gleichförmiger V/eise andrücken. Wegen des begrenzten Platzes und der schwierigen Stellung der Bolzen Hj> werden in der Rückwand 26 ein paar öffnungen mit federgehaltenen Deckeln H$ vorgesehen, die die öffnungen während des Betriebes des Lastkraftwagens fest verschließen. Wie das durch die gestrichelten Linien in Figur 5 gezeigt wird, kann ein Nußschraubenschlüssel Hi durch die öffnung H5 eingesetzt werden, um die

- 9 109809/1363

Bolzen 43 bei der Entfernung der verbrauchten Patrone und beim Einbau einer Ersatzpatrone 27 zu lösen. Die Patrone 27 ist gegen seitliches Verschieben durch die Halterungen 47, die ebenfalls der Unterstützung der Bolzen 43 dienen, gesichert. Am Ausgangsende der Patrone 27 ist das Filtergehäuse 22 mit einer Auslaßöffnung 48 versehen, die sich über die gesamte Breite des Gehäuses erstreckt. Zusätzlich erstreckt sich die öffnung 48 unterhalb der Stellung der Filterpatrone 27 zu einem Abstand, der in Figur 5 mit 49 be- ' zeichnet ist. Das Filtergehäuse 22 ist mit einem Flansch 50 ausgestattet, der die richtige Form aufweist, die richtige Stellung und Neigung (falls nötig), um an die Lufteingangsöffnung des Lastkraftwagenmotors 11 aufgesetzt zu werden. Die öffnung 48 einschließlich Abstand 49 dient dazu, die gefilterte Luft durch die Maschinenöffnung 14 mit einem Mindestmaß an Luftdruckverlust zu führen.

Durch die Erfindung wird also eine neue Form von Luftfiltern geschaffen, die besonders für große Lastkraftwagen bestimmt sind, um die hohe Leistung von Luftfiltration zu ermöglichen, die gefordert wird bei einem vergleichsweise nur geringen Raum, der im Motorraum von Lastkraftwagen für Filter zur Verfügung steht. Der Filter dieser Erfindung ist für die direkte Montage auf den Lufteingang der Maschine angefertigt, um Führungsrohre niedrig zu halten nebst der dadurch resultierenden geringen Leistungen, wie das. bei herkömmlichen Luftfiltern, die auf dem Lastwagen in weit entfernter Position angebracht wurden, der Fall ist. Besonders die flache Formung der Hochleistungspapierfilterpatrone erlaubt den Einbau und die Benutzung in dem kleinen Raum, der im Lastkraftwagen vorhanden ist, wo das Führerhaus über den Motor gekippt werden kann. Des weiteren ist durch das Vorhandensein einer Feuchtigkeitsabscheidung im Filter die Möglichkeit gegeben, Luft direkt von der vordersten Seite des-Fahrzeuges zu entnehmen, statt aus einer geschützten örtlichkeit innerhalb des Motorraumes, wodurch der Motorbetrieb verbessert wird.

Patentansprüche: 10 9 8 0 9/1363

Claims

Patentansprüche

1. Luftfilter für Lastkraftwagen, gekennzeichnet durch ein rechteckiges, flaches Gehäuse mit einer eine größere horizontale als vertikale Ausdehnung aui'weisenden Filterpatrone, die austauschbar bei horizontaler Luftdurchströmung im Gehäuse angeordnet ist und bei einem Lufteintritt von außerhalb des Fahrzeuges eine im gleicher. Gehäuse vorgeschaltete Feuchtigkeitssamme..- und Abscheileeinrichtung aufweist.

2. Luftfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feuchtigkeitssammel- und Abscheideeinrichtung aus einem am Gehäuse (22) angebrachten Umkehrbogen (24) besteht, durch den die-Luft vor der Filterpatrone (27) umgelenkt wird, vorzugsweise um 90 .

3. Luftfilter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Umkehrbogen (24) einen Trog (30) unter der Filterpatrone (27) aufweist, der die Feuchtigkeit in ein Rohr (33) leitet, aus dem die Feuchtigkeit nach außerhalb des Gehäuses (22) abgeschieden wird.

4. Luftfilter nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß die gesammelte Feuchtigkeit aus einer kleinen öffnung (34) am unteren Ende des Rohres (33) abgeschieden wird, wobei das Rohr (33) eine Länge hat, die größer ist als die Wassersäule, lie dem maximalen Druckunterschied zwischen dem atmosphärischen Außendruck und dem Druck in dem Umkehrbogen (24) und dem Trog (30) während des Betriebes des Motors entspricht, so daß eine Wassersäule in dem Rohr (33)

109809/136 3

BAOORIOfNAL

erzeugt wird, die das Einströmen von Luft in die ttffnunp. (28) vermeidet und eine kontinuierliche Abscheidung der gesammelten Feuchtigkeit aus der öffnung (34) ermöglicht.

5. Luftfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterpatrone (27) aus einzelnen Filterpapierblättern (35) besteht, die im Zick-Zack-Verhältnis übereinander angeordnet sind.

6. Luftfilter nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (22) an einem Ende f die Auslaßöffnung (48) und am anderen Ende die Einlaßöffnung (28) aufweist, wobei der dazwischen befindliche Raum im wesentlichen von der Filterpatrone (27) ausgefüllt wird.

7. Luftfilter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterpatrone (27) aus einem Rahmen (36) besteht und die Filterpapierblätter (35) in dem Rahmen (36) in Zick-Zack-Form hin- und hergehend so angeordnet sind, daß sie sich in der Längsrichtung zwischen der Auslaßöffnung (48) und der Einlaßöffnung (28) erstrecken und in dem Rahmen (36) festgeklebt sind.

8. Luftfilter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterpatrone (27) an dem Gehäuse (22) und dem Raheen (36) mittels einer Klebeverbindung unter Zwischenlage einer Dichtung (41) befestigt ist.

9. Luftfilter nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (22) einen abnehmbaren Deckel (39) zum Auswechseln der Filterpatrone (27) hat.

10 9 8 0 9/1363