DE2421358C3

DE2421358C3 - Luftfilteranordnung

Info

Publication number: DE2421358C3
Application number: DE2421358A
Authority: DE
Inventors: Hans Dr.-Ing. Dinger; Franz 7778 Markdorf Edmaier; Robert Dr.-Ing. Schulmeister
Original assignee: MTU Friedrichshafen GmbH; MTU Motoren und Turbinen Union Friedrichshafen GmbH
Current assignee: Rolls Royce Solutions GmbH
Priority date: 1974-05-03
Filing date: 1974-05-03
Publication date: 1979-09-27
Also published as: GB1491157A; ES437324A1; FR2269645A1; DE2421358B2; DE2421358A1; FR2269645B1; JPS50149814A; IT1035475B; CH604001A5; JPS5428530B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Luftfilteranordnung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Eine solche Luftfilteranordnung hat den Zweck, den Betrieb einer Brennkraftmaschine in staubreicher Umgebung ohne Minderung der Lebensdauer zu ermöglichen.

Es ist eine zweistufige Luftfilteranordnung gemäß DE-GM 19 94 206 bekannt, bei der sich die beiden Reinigungsstufen auf der Druckseite des Aufladegebläses befinden. Infolge dieser Anordnung ist das Aufladegebläse bei Betrieb in staubreicher Umgebung starker Erosion ausgesetzt und verschmutzt leicht. Die als Barrierefilter ausgebildete zweite Reinigungsstufe muß zudem in beistimmten Zeitabständen vom ausgeschiedenen Staub gereinigt werden, damit ihre Wirk· samkeit gewährleistet bleibt. Die durch solche Wartungsarbeiten erforderlichen Betriebsunterbrechungen und die durch die Wartungsarbeiten selber verursachten Kosten beeinflussen die Wirtschaftlichkeit einer Brennkraftmaschine nachteilig. Außerdem kann eine Betriebsgefährdung der Brennkraftmaschine entstehen, wenn durch fehlerhaft ausgeführte Wartungsarbeiten die Wirksamkeit der Luftfilteranlage gemindert ist. Ein weiterer wesentlicher Nachteil bekannter Luftfilteranordnungen ist ihr großes Bauvolumen, das oftmals Einbauschwierigkeiten verursacht.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Luftfilteran

ordnung zu schaffen, die das Aufladegebläse vor Erosion und Verschmutzung schützt und die bei hohem Abscheidegrad weitgehende Wartungsfreiheit und große Betriebssicherheitgewährleistet Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale von Patentanspruch 1 gelöst

Bei dem als Vielzellen-Durchgangszyklon ,.usgebildeten Vorabscheider-Zyklon sind die Ausströmrichtungen

ίο von Reingas und Staub in bezug auf die Symmetrieachse der Zyklonströmung jeder Zelle als Hauptachse gleich. Jede Zelle ist dabei ähnlich der Fig. 3 aus US-PS 34 69 566 ausgebildet Diese Zyklonkonstruktion ist wegen des bauartbedingten geringen Druckverlustes

is bei großer Durchflußmenge für die Anordnung saugseitig des Aufladegebläses besonders geeignet

Bei dem als Vielzellen-Umlenkzyklon ausgebildeten Feinfilter sind die Ausströmrichtungen von Reingas und Staub in bezug auf die Symmetrieachse der Zyklonströ mung jeder Zelle als Hauptachse entgegengesetzt gerichtet Die Zellenkonstruktion entspricht etwa dem in Fig. 1 der US-PS 32 12 240 gezeigten Beispiel. Diese Bauart hat einen besonders guten Abscheidegrad, mit dem die geforderte Reinheit der Verbrennungsluft erreicht wird.

Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich aus den Patentansprüchen 2 bis 5.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die angestrebte Wartungsfrei heit und große Betriebssicherheit erreicht werden konnte, daß der Feinfilter infolge des hohen zulässigen Druckverlustes in einem Betriebsbereich arbeitet, in dem der Abscheidegrad bei Durchflußschwankungen nahezu konstant bleibt, daß die gewählte Bauart der

)5 Luftfilteranordnung Wartungsfehler nahezu ausschließt, daß die geringfügigen Wartungsarbeiten in solchen langen Intervallen durchzuführen sind, wie sie für andere Baugruppen von Brennkraftmaschinen üblich sind, und daß durch Wegfall von Stillstandszeiten für Wartungsarbeiten die Verfügbarkeit der Brennkraftmaschine sich erheblich steigert

Ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Eine Luftfilteranlage für eine mit einem Zylinder angedeutete Brennkraftmaschine 14 mit zweistufiger Staubabscheidung besteht aus einem ersten Fliehkraft-Staubabscheider ils Vorabscheider·Zyklon U auf der Saugseite eines Aufladegebläses 13 und einem zweiten Fliehkraft-Staubabscheider als Feinfilter 12 auf der Druckseite des Aufladegebläses 13.

Der Abscheidegrad des Vorabscheider-Zyklons gewährleistet die Lebensdauer des Aufladegebläses 13, das von einer Abgasturbine 21 angetrieben wird, während mit der zweiten Abscheidestufe die für den sicheren Betrieb der Brennkraftmaschine 14 erforderliche Reinheit der Verbrennungsluft erreicht wird.

Bei einem druckseitig angeordneten Fliehkraft-Staubabscheider ist ein hoher Druckverlust zulässig, infolgedessen die Filterfläehe des Feinfilters 12 wesentlich kleiner als bei saugseitiger Anordnung ausführbar ist Außerdem arbeitet der Feinfilter 12 bei diesem hohen Druckverlust in einem Betriebsbereich, in dem der Abscheidegrad bei Schwankungen der Durchfluß-

⁶^ menge nahezu konstant bleibt.

Durch die mit Verkleinerung der Filterfläehe verbundene Verringerung des Bauvolumens ist es bei einer Brennkraftmaschine mit Ladeluftkühler möglich,

den Feinfilter 12 mit dem Udeluftkühler 15 zu einer Baueinheit zusammenzufassen.

Diese Platzersparnis läßt sich bei gegebenem Einbauraum für die Verwendung einer großen und damit leistungsfähigeren Brennkraftmaschine ausnutzen.

Der Vorabscheider-Zyklon 11 besteht aus einer Vielzahl einzelner, sogenannter Durchgangszyklonzellen. Diese Bauart ist wegen des bauartbedingten geringen Druckverlustes bei großer Durchflußmenge für die Anordnung saugseitig des Aufladegebläses 13 besonders geeignet. Für die zweite Abscheidestufe wird als Feinfilter 12 ein Fliehkraft-Staubabscheider verwendet, der aus einer Vielzahl einzelner sogenannter Umlenkzyklonzellen besteht Diese Bauart hat einen besonders guten Abscheidegrad, mit dem die geforderte Reinheit der Verbrennungsluft erreicht wird.

Die weitgehende Wartungsfreiheit der Luftfilteranlage wird durch die auotmatische Austragung des abgeschiedenen Staubes aus dem Filtergehäuse gewährleistet. Beim Vorabscheider-Zyklon 11 ist für diesen Zweck ein Staubaustraggebläse 19 angeordnet, während als Mittel zum Austragen des im Feinfilter 12 abgeschiedenen Staubes das durch die verdichtete Ladeluft zur Umgebung gegebene Druckgefälle vorgesehen ist

Die bei dieser Luftfilteranordnung noch verbleibenden Wartungsarbeiten beschränken sich auf eine gelegentliche Kontrolle der Staubsammeiräume auf hängengebliebene Staubreste. Damit ergeben sich Wartungsintervalle, wie sie für andere Baugruppen vcn Brennkraftmaschinen üblich sind. Die Brennkraftmaschine muß zur Überprüfung der Luftfilter nicht gesondert stillgesetzt werden, so daß die Verfügbarkeit der Brennkraftmaschine erheblich steigt

Um bei Versagen von Vorabscheider-Zyklon 11 oder Feinfilter 12 die Brennkraftmaschine 14 vor eine-, Überflutung mit Staub zu schützen, ist zwischen Feinfilter 12 und Ladeluftleitung 17 eine an sich wartungsfreie Sicherheits-Filtervorrichf'ng 16 an-

in geordnet Diese Filtervorrichtung 16 ist für Staubpartikel durchlässig, die den Feinfilter 12 irn Normalbetrieb noch passieren, sie dient also nicht zur Verbesserung des Gesamtabscheidegrades der Luftfilteranordnung.
Bei einer Brennkraftmaschine mit Ladeluftkühler ist es besonders vorteilhaft, diese Sicherheits-Filtervorrichtung dem Ladeluftkühler nachzuschalten. Das Filtermaterial ist dann nicht mehr der hohen Lufttemperatur, die vor dem Ladeluftkühler bis ca. 200⁰C betragen kann, ausgesetzt

Bei einem Versagen von Vor^ischeider-Zyklon 11 und Feinfilter 12, z. B. durch Verstopfen der Staubauslässe, ist die Ladeluft so staubbeladen, daß sich die Filtervorrichtung 16 sehr schnell zusetzt Um in diesem Fall die Brennkraftmaschine 14 vor thermischer Übeiiastung zu schützen, ist zwischen Feinfilter 12 und Ladeluftleitung 17 eine Überwachungseinrichtung 18 angeordnet die z. B. auf den Differenzdruck vor und nach der Filtervorrichtung 16 anspricht und eine Leistungsreduktion oder gegebenenfalls ein Stillsetzen der Brennkraftmaschine 14 bewirkt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Luftfilteranordnung mit zweistufiger Staubabscheidung für eine aufgeladene Hubkolben-Brennkraftmaschine, mit einem auf der Druckseite des Aufladegebläses angeordneten und gegenüber einer Anordnung auf der Saugseite entsprechend kleiner bemessenen Feinfilter, sowie einem Abscheidezyklon als Vorabscheider, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorabscheider-Zyklon (11) auf der Saugseite des Aufladegebläses (13) angeordnet und als an sich bekannter Vielzellen-Durchgangszyklon ausgebildet ist und der Feinfilter (12) als an sich bekannter Vielzellen-Umlenkzyklon ausgebildet ist

2. Luftfilteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Vorabscheider-Zyklon (U) ein Staubaustrag-Gebläse (19) angeordnet ist

3. Luftfilteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zum Austragen des vom Feinfilter (12) abgeschiedenen Staubs, das durch die verdichtete Ladeluft zur Umgebung gegebene Druckgefälle vorgesehen ist.

4. Luftfilteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Feinfilter (12) und Ladeluftleitung (17) eine an sich wartungsfreie Sicherheits-Filtervorrichtung (16) zum Schütze der Brennkraftmaschine (14) gegen Versagen von Vorabscheider (U) und Feinfilter (12) angeordnet ist und diese Filtervorrichtung (16) für Staubpartikel durchlässig ist, die den Feinfilter (12) im Normalbetrieb noch passieren.

5. Luftfilteranordr.ung nf-.h Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß e^:ne Überwachungseinrichtung (18) zwischen Feinfilter (12) und Ladeluftleitung (17) angeordnet ist, die bei Versagen von Vorabscheider (11) und Feinfilter (12) eine Leistungsreduktion oder ein Stillsetzen der Brennkraftmaschine (14) bewirkt.