DE2258926A1

DE2258926A1 - Vorrichtung zum abscheiden von staubpartikeln aus einem luftfilter

Info

Publication number: DE2258926A1
Application number: DE19722258926
Authority: DE
Inventors: Jean Pierrre Germain Reganault
Original assignee: International Harverster Corp
Current assignee: Navistar Inc
Priority date: 1971-12-07
Filing date: 1972-12-01
Publication date: 1973-06-20
Also published as: GB1415185A; FR2163926A5; CA993373A

Description

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f. \~att U. ^tcejtke Telefon 240675

Patentanwälte

International Harvester Company
401, North Michigan Avenue
Chicago, Illinois,60611, V.St.A.

8 München 5, 1. Dezember 1972

Il/ho

Vorrichtung zum Abscheiden von Staubpartikeln aus einem

Luftfilter

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Abscheiden von Staubpartikeln aus einem bei Unterdruck arbeitenden, horizontal angeordneten Luftfilter für Verbrennungskraftmaschinen, in das durch ein radial verlaufendes Einlaßrohr angesaugte Luft unter Zentrifugalwirkung einen Filterkörper passiert und durch ein axial gerichtetes Auslaßrohr das Filter verläßt, wobei die in der angesaugten Luft enthaltenen Staubpartikel an dem dem Einlaßrohr entgegengesetzten Ende-des Filtergehäuses unter Wirkung der Zentrifugalkraft und des eigenen Gewichtes abgelagert wird und sich dort in einem Filterschacht ansammelt, unter dem ein selbsttätig öffnendes Ventil angeordnet ist.

Bekannt ist ein derartiges Luftfilter mit Staubabscheider aus der US-PS 3 429 108. Das im Staubabscheider vorgesehene Ventil besteht hierbei aus Gummi oder gummiähnlichem Material und hat die Form eines Trichters, der unten in eine im Takt der An-saughübe sich intermittierend schließende und öffnende, im Querschnitt linsenförmige elastische Lippendichtung übergeht.

Es hat sich bei dieser bekannten Filteranordnung gezeigt, daß Ermüdungserscheinungen des verwendeten Material infolge des drehzahlbedingten Wechsels zwischen Ansaug- und Auspuffhub ein häufiges Austauschen des Filters notwendig machen. Auch läßt sich beim Einbau in unterschiedlich starke Verbrennungskraftmaschinen selbst durch oestouerte Formgebung, und. Mater laIstärke ein solches Ventil in einem Staubabscheider nicht allen Unterdrückbedingungen anpassen.

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Win ähnlich ausgebildetes Ventil aus dem gleichen Material ist auch aus der US-PS 3 319 404 bekannt. Auch hierbei treten die gleichen Nachteile auf.

Aus der US-PS 3 243 043 ist es weiterhin bekannt, bei einer vertikal angeordneten Zentrifuge einen Schacht mit einer gleichbleibenden Öffnung vorzusehen, die durch eine schwenkbar angeordnete Klappe durch einen konstanten Unterdruck verschlossen gehalten wird und von Zeit zu Zeit geöffnet wird, um die angesammelten Peststoffteilchen abzulassen. Das öffnen der Klappe erfolgt hierbei durch das Gewicht der darüber befindlichen Peststoffteilchen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Ventile dahingehend zu verbessern, daß bei Verwendung in einem Luftfilter für Verbrennungskraftmaschinen unter den sich hierbei . einstellenden wechselnden Unterdruckbedingungen ein Ventilkürper aus ermüdungsfreiem Material und eine hierfür geeignete Ventilanordnung gewählt wird, die ein sich selbst regulierendes Ausscheiden der Staubpartikel gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Ventil als Kugelventil ausgebildet ist, dessen Kugel axial in einem vertikal angeordneten Längskanal mit Spiel zwischen einem oberen ringförmigen Ventilsitz und unteren Haltegliedern auf- und abbewegbar ist.

Dut'üh diese Ausbildung des Kugelventils wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß die Staubpartikel in der geöffneten Stellung entlang des gekrümmten Oberflächenteils der Kugel leicht abgleiten können, was noch dadurch unterstützt wird, daß infolge des vertikalen Spiels und der freien Drehbarkeit der Kugel im Längskanal die den Staubpartikeln ausgesetzte Oberfläche ständig wechselt. Andererseits wird durch die große Ventilöffnung sichergestellt, daß das Ventil nicht verstopfen kann.

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Anhand von drei Ausführungsbeispielen ist die Erfindung in der Zeichnung dargestellt und wird im nachfolgenden erläutert; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch das Filtergehäuse mit. einem Staubabscheider nach einer ersten Ausführungsform;

Fig; 2 ein teilweiser Schnitt durch den Staubabscheider entlang der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 einen vertikalen Schnitt eines ersten abgewandelten Staubabscheiders nach Fig. 1;

Fig. 4 eine Draufsicht auf den Staubabscheider nach Fig. 3>

Fig. 5 einen vertikalen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform eines Staubabscheiders nach Fig. 1.

Das in allen Einzelheiten in Fig. 1 dargestellte Luftfilter für eine Verbrennungskraftmaschine umfasst ein zylinderförmiges, sich horizontal erstreckendes Filtergehäuse i, das am einen Ende im Gehäusemantel eine öffnung aufweist, in die ein radial nach oben gerichtetes Rohr 2 für die Luftzufuhr mündet. Am gleichen Ende ist das Gehäuse an der im übrigen geschlossenen Stirnwand von einem konzentrisch zur Gehäuseachse verlaufenden Auslaßrohr 3 durchsetzt, durch welches die gefilterte Luft austreten kann. Zwischen dem inneren Ende dieses Auslaßrohres 3 und der Mündung des Rohres ist ein mit winklig zur Gehäuseachse bzw. schraubenlinienförmig verlaufenden Leitblechen versehener Ring 5 angeordnet, durch den die durch das Rohr 2 einströmende Luft schraubenlinienförmig entlang der Innenfläche des Filtergehäuses zu dessen entgegengesetzten Ende geleitet wird, wo sich die mitgeführten Staubpartikel als auch Wassertröpfchen absetzen können, die noch in der Luft enthalten sind, während die von den Staubpartikeln größtenteils befreite Luft einen rohrförmigen Filterkörper 6 passiert. Dieser Filterkörper 6

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wird vom inneren Ende des Auslaßrohres 3 einerseits und von einer die gegenüberliegende Stirnseite verschließende Abdeckplatte 7 in seiner ausgerichteten Lage gehalten und ermöglicht den Durchtritt der ungefilterten Luft radial von aussen nach innen.

An dem dem Rohr 2 entgegengesetzten Ende des Filtergehäuses 1, wo sich durch die gerichtete Luftströmung die Staubpartikel ablagern, ist ein selbsttätig arbeitender Staubabscheider 11 vorgesehen. Dieser Staubabscheider 11 befindet sich unterhalb einer an der tiefsten Stelle des Filtergehäuses gelegenen öffnung 15 und enthält ein Kugelventil 12, dessen Kugel in einem sich an die öffnung 15 anschließenden vertikalen Längskanal 13 zwischen Anschlägen begrenzt auf- und abbewegen kann. Der obere Ventilsitz wird durch eine ringförmige Einschnürung Ik mit einem gegenüber dem Durchmesser der Kugel verringerten Innendurchmesser und der untere Anschlag durch Halteglieder 15 gebildet.

Im Ausführungsbeispiel besteht das Filtergehäuse 1 aus Blech, während das Material des Längskanals 13 zweckmäßig halbelastisch federnder Kunststoff ist, so daß der Staubabscheider 11 bei Vibrationen des Luftfilters mitschwingen kann.

Der obere Rand des Staubabscheiders 11 ist mit einer ringförmigen Wulst 17 versehen, in die eine Ringnut 18 eingelassen ist, die den Rand der öffnung 15 aufnimmt.

Die Einschnürung 14 des oberen Ventilsitzes geht zu beiden Seiten ihrer engsten Stelle, gegen die von unten die Kugel sperrend anliegen kann, konisch in die Innenwandung des Längekanals 13 über. Oberhalb der engsten Stelle bildet dieser übergang einen trichterförmigen Filterschacht 23, in dem sich die Staubpartikel ansammeln können, bevor das Kugelventil 12 öffnet.

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Wie im Querschnitt Fig. 2 zeigt, sind unterhalb der Einschnürung 14: auf begrenzter Länge am Umfang verteilt drei Längsrippen 21 vorgesehen, die der vertikalen Führung der Kugel dienen. Zwischen diesen Längsrippen 21 befinden sich entsprechend drei Längsausnehmungen22, durch die beim öffnen des Kugelventils die Staubpartikel hindurchfallen können.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 sind die Halteglieder 15 als beispielsweise dreifach vorgesehene Zungen ausgebildet, die radial zur Achse des Staubabscheiders gerichtet sind. Die Enden dieser Zungen 15 befinden sich auf einem Kreis," dessen Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser der Kugel, so daß die Kugel in der geöffneten Stellung auf den Enden der Zungen aufsitzen kann. Die Zungen 15 _s die Einschnürung 14, die Längsrippen 21 und die Wandung des Längskanals 13 lassen sich in einem Arbeitsgang zu einem Stück gießen. Die Kugel braucht dann, lediglich unter Überwindung der den elastischen Zungen innewohnenden Rückstellkraft in das Innere eingedrückt zu werden, wonach die Zungen zurückfedern.

Entsprechend dem Abstand zwischen der Einschnürung 14 und den Zungen 15 kann die Kugel des Kugelventils 12 sich auf- und abbewegen. In Fig. 1 ist die mit voll ausgezogenen Linien gezeichnete Kugel in Schließstellung dargestellt, wohingegen mit strichpunktierten Linien 12A die Kugel in ihrer geöffneten Stellung angedeutet ist, in der sie auf Abstand vom Ventilsitz (Einschnürung (14) auf den Zungen 15 aufsitzt.

Ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel, wie es die Fig. 3 und 4 wiedergeben, unterscheidet sich von dem der Fig. 1 und 2 lediglich dadurch, daß der Staubabscheider mit seinem Längskanal 13 unterschiedlich an das Filtergehäuse 1 angeschlossen ist, und andersgeartete Halteglieder 15 Verwendung finden. ■ Als Halteglieder dient hierbei eine einfache Stange 31» welche diagonal das untere Ende des Längskanals 13 überbrückt. Die Enden 32 der Stange 31 sind abgeflacht, damit die Stange nicht herausgleiten kann. Der Längskanal 13 ist in dieser Ausfuhrungsform

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mit seinem oberen Ende auf einen nach unten ragenden Verbindungsflansch 34 aufgesteckt und mittels eines Klemmringes 35 befestigt.

Nach dem weiteren abgewandelten Ausführungsbeispiel der Fig.5 besteht die Wandung des Längskanals 13 aus dünnem Blech, das mit dem oberen Rand ausserhalb der öffnung 15 an das Filtergehäuse 1 angeschweißt ist. Oberhalb der Ventilkugel weist der Längskanal 13 eine ringförmige Auswölbung 37 auf, in die ein wulstförmiger Ring 37 aus Gummi oder gummiartigem Material als Ventilsitz 14 eingepresst ist. Als Halteglied 15 findet auch hierbei eine diagonal durchgesteckte Stange 31 Verwendung.

Die Arbeitsweise des Filters ist folgende:

Die in üblichem Maße mit dem Staub angereicherte Luft der Atmosphäre wird durch den im Filter herrschenden Unterdruck durch das Rohr 2 angesaugt, passiert hierbei den mit den schraubenlinienförmigen Leitblechen versehenen Ring 5 und gelangt auf weiterhin schraubenlinienförmigen Bahnen entlang der Innenwandung des Filtergehäuses 1 zu dem entgegengesetzten Ende des Filtergehäuses mit der Folge, daß durch die Zentrifugalkraft der Luftströmung die Staubpartikai ebenfalls radial nach aussen und in Richtung des entgegengesetzten Endes abwandern, wo sie durch die Öffnung 15 hindurchfallen und sich im trichterförmigen Filterschacht 23 ansammeln.

Während des Motorbetriebes wird das Kugelventil 12 durch den beim Ansaughub des Motors im Filtergehäuse über das Auslaßrohr 3 aufrechterhaltenen periodisch sich ändernden Unterdruck gegen den Ventilsitz 14 in Schließstellung gehalten.

Solange das Filter sauber ist und auch noch kein Staub im Filterschacht 23 vorhanden ist, schließt die Kugel gut gegen den Ventilsitz 14 ab.

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■Erst wenn sich eine gewisse Menge Staub angesammelt hat·, lastet dieser auf der von' Ventilsitz l4 eingeschlossenen Oberfläche der .Engel, Durch die vom Motor herrührenden Vibrationen., die sich auch, auf das Filter übertragen, und durch die beim Wechsel zwischen Ansaugen und Auspuff auftretenden Schwankungen im Unterdruck wird die Kugel vom Ventilsitz 14 mehr oder weniger periodisch abgehoben und wieder angesaugt., was zur Folge hat, daß gewisse .Mengen der Staubpartikel durch den Ringspalt zwischen geöffnetem Kugelventil und Ventilsitz und durch die Ausnehmungen 22 während der offenen Perioden des Ventils nach unten herabfallen. Trotz des im Filtergehäuse herrschenden ünterdruckes wird nierdurch vermieden, daß der Staub im Inneren des Filterkörpers eindringt. Sobald eine ausreichende Menge der Staubpartikel abgeschieden ist, das Gewicht der auf der Kugel lastenden Staubpartikel also geringer geworden ist, stellt sich ein Gleichgewicht zwischen Unterdruck und diesem Gewicht ein, so daß das Kugelventil wieder mehr oder weniger schließt.

Sobald der Motor angehalten wird, geht der Unterdruck im Luftfilter zurück, so daß die Kugel nicht mehr gegen ihren Ventilsitz angesaugt wird, sondern iaer ab fällt, wie dies in strichpunktierten Linien in «Fig* I der Zeichnung angedeutet ist. Das dann völlig geöffnete Kugelventil erlaubt eine vollständige Entleerung der noch im Filterschacht 23 enthaltenen Staubpartikel.

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Claims

- 8 Patentansprüche:

Vorrichtung zum Abscheiden von Staubpartikeln aus einem bei Unterdruck arbeitenden, horizontal angeordneten Luftfilter für Verbrennungskraftmaschinen, in das durch ein radial verlaufendes Einlaßrohr angesaugte Luft unter Zentrifugalwirkung einen Filterkörper passiert und durch ein axial gerichtetes Auslaßrohr das Filter verläßt, wobei die in der angesaugten Luft enthaltenen Staubpartikel an dem dem Einlaßrohr entgegengesetzten Ende des Filtergehäuses unter Wirkung der Zentrifugalkraft und des eigenen Gewichtes abgelagert wird und sich dort in einem Filterschacht ansammelt, unter dem ein selbsttätig öffnendes Ventil angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil als Kugelventil (12) ausgebildet ist, dessen Kugel axial in einem vertikal angeordneten Längskanal (13) mit Spiel zwischen einem oberen ringförmigen Ventilsitz (14) und unteren Haltegliedern (15) auf- und abbewegbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur axialen Führung der Kugel auf der Innenfläche des Längskanals Längsrippen vorgesehen sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Längskanal (13) aus halbsteifem Material besteht und mit seinem oberen Rand in einer an der tiefsten Stelle des Filtergehäuses (1) gelegenen Öffnung (15) eingelassen ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Längskanal (13) eine ringförmige Auswölbung (37) aufweist, in die ein wulstförmiger Ring aus Gummi oder gummiartigem Material als Ventilsitz (14) eingepresst ist (Fig. 5).
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß

der Längskanal (13) aus dünnem Blech besteht und die Auswölbung (37) durch Prägepressen geformt ist.

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Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ^der Längskanal (13) aus halbelastischem Material besteht, und die Halteglieder (15) als radial zur Achse des Längskanals (13) verlaufende Zungen ausgebildet sind, deren freie Enden auf einem Kreis liegen, dessen Durehmesser kleiner ist als der Aussendurchmesser der Kugel.

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