DE2513426C2

DE2513426C2 - Luftfilter

Info

Publication number: DE2513426C2
Application number: DE2513426A
Authority: DE
Inventors: Stanley Paul Abergavenny Monmouthshire Witchell
Original assignee: ENGINEERING COMPONENTS Ltd SLOUGH BERKSHIRE GB
Current assignee: ENGINEERING COMPONENTS Ltd SLOUGH BERKSHIRE GB
Priority date: 1974-03-29
Filing date: 1975-03-26
Publication date: 1985-05-02
Also published as: AU7953575A; FR2265436A1; BE900150Q; US4200444A; JPS5912327B2; SE415635B; FR2265436B1; AU497890B2; JPS50134265A; SE7503362L; DE2513426A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Luftfilter mit einem Gehäuse mit einer Ein- und mindestens einer Austrittsöffming in der Wandung, und mit einem konischen gefalteten Papierfilterelement, wobei das Filterelement einen Bereich relativ kleinen Durchmessers und axial beabstandet davon einen Bereich relativ großen Durchmessers aufweist wobei die Enden des Filterelements gegeneinander gespannt sind und das Filterelement in dem Gehäuse derart angeordnet ist, daß Luft, weiche von der Eintrittsöffnung zu der Austrittsöffnung strömt, gezwungen ist, durch die Wand des Filterelements hindurchzuströmen, wobei die Eintrittsöffnung mit der Außenseite des Filterelements in der Nähe des Bereichs mit dem relativ kleineren Durchmesser und die Austrittsöffnung mit der Innenseite des Füterelements an dem Bereich mit dem relativ größeren Durchmesser in Verbindung steht, und wobei die Austrittsöffnung des Gehäuses einen Durchmesser aufweist, der im wesentlichen gleich ist dem inneren Durchmesser des Füterelements an dem Bereich des größeren Durchmessers.

Ein derartiges Filterelement ist aus dem DE-GM 66 00 271 bekannt. Dieses Filterelement ist insbesondere geeignet für kleinere Verbrennungsmotoren. Zur Erzielung einer niedrigen Bauhöhe ist dort ein konisch ausgebildetes Papierfilterelemeni vorgesehen, welches an der Endfläche geringeren Durchmessers mit einer Scheibe und an der Endfläche größeren Durchmessers mit einem Ring in dem Gehäuse verspannt wird. Sowohl die Scheibe als auch der Ring lieger, dort nur an einem schmalen Randabschnitt an. Damit Luft zwischen den Falten an der Außenseite des Papierfilterelementes nicht ungereinigt hindurchströmen kann, sind die Falten an den Stirnseiten jeweils verklebt. Ferner ist das dieses Papierfilterelement abdeckende haubenförmige Gehäuseteil derart dimensioniert, daß über den ganzen Außenumfang ein relativ großer Abstand von dem Papierfilterelement zu der Indenwandung des Gehäuseteils vorgesehen ist. Die Lufteinlaßöffnung und die Luftauslaßöffnung an dem Gehäuse sind bei diesem bekannten Luftfilter gleich groß dimensioniert, so daß irgendwelche besondere Strömungsverhältnisse keine Beachtung finden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Luftfilter derart zu verbessern, daß eine gute Filterleistung ohne großen Druckabfall in dem Filter insbesondere für Filter für schwere Verbrennungsmaschinen erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der äußere Durchmesser des Füterelements in dem Bereich des größeren Durchmessers im wesentlichen gleich ist dem inneren Durchmesser des Gehäuses, so daß die Austrittsöffnung einen maximal möglichen Durchmesser für eine gegebene Größe des Gehäuses und der Wandstärke des Füterelements aufweist, und daß die Enden des Filterelernenis im Bereich des größeren Durchmessers ganzflächig an der Gehäusewandung abdichtend anliegen.

Durch die erfindungsgemäße AusbDdung von Papierfilterelement und Gehäuse und deren abgestimmtes Zusammenwirken wird eine optimale Filterleistung erreicht Durch die Dimensionierung der Auslaßöffnung des Filters in dem Gehäuse wird ein Druckabfall verhindert Diese Auslaßöffnung ist so groß wie möglich ausgebildet, wobei gleichzeitig eine Abdichtung des Endes des Filterelementes erfolgt, ohne daß dessen Falten an der Stirnseite verklebt werden müssen. Durch die Verwendung eines konischen Fdterelementes und eines größtmöglichen Auslaßöffnungsdurchmessers für eine gegebene Größe eines Filtergehäuses wird eine Verbesserung der Filtereigenschaften ohne Vergrößerung des Filtergehäuses möglich. Damit verbunden ist die Vergrößerung des Luftdurchsatzes und bei einem gegebenen Gehäusedurchmesser und Volumendurchsatz ergibt sich eine größere Lebensdauer des Filterelementes, bevor der Druckabfall zu groß wird.

Durch die DE-AS 12 98 506 ist ein Abscheider für Feststoffe aus Flüssigkeiten bekannt, bei welchem ein konisches Sieb mit seinem Bereich größeren Durchmessers zur Austrittsöffnung hin gerichtet ist, wobei der barchmesser des Siebes in dem Bereich größeren Durchmessers etwa dem Innendurchmesser des Gehäuses entspricht Die Konizität des Siebes weist dort die Aufgabe auf. Feststoffe in einen Toruskanal zu leiten, aus welchem sie entfernt werden. Der Durchmesser des größeren Bereichs des Siebes entspricht dem Inneren des Gehäuses, da der Siebfuß an einem Flansch des Gehäuses befestigt ist

Bevorzugte Merkmale und Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Luftfilters sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform eines Luftfilters und

Fig.2 und 3 ähnliche Darstellungen von weiteren Ausführungs'ormen von Luftfiltern.

Zur Vereinfachung werden dieselben Bezugszahlen für ähnliche Teile in allen Figuren verwendet soweit dies möglich ist.

Gemäß F i g. 1 weist ein zylindrisches Gehäuse 6 in radialer Richtung eine Einlaßöffnung 7 und in axialer Richtung eine Auskßöffnung 8 auf. Fin erster Filterelementabschnitt 9 erstreckt sich von dem Bereich um die Auslaßöffnung 8 herum, und ein zweiter Filterelementabschnitt 10 erstreckt sich vom gegenüberliegenden Ende des Gehäuses in der ersten Abschnitt hinein und überlappt sich teilweise mit diesem, und der Kanal, welcher zwischen den sich überlappenden Teilen der Abschnitte festgelegt ist, ist durch ein undurchlässiges Element 11 verschlossen, welches einen Luft-Bypass der Filterelementenab3chnitte verhindert, obwohl der Strömungsweg von der Einlaßöffnung zu der Auslaßöffnung sowohl durch den einen als auch durch den anderen Abschnitt hindurchgehen kann.

Gemäß F i g. 2 enthält das zylindrische Gehäuse 6 ein kegelstumpfförmiges Filterelement 12, dessen Scheite!

13 an der Stirnwand des Gehäuses anliegt, um damit eine luftdichte Verbindung zu schaffen, und dessen Basis

14 an einem Flansch 15 anliegt, mit welchem eine luftdichte Verbindung um den Rand der Auslaßöffnung 8 gebildet wird. Eine Einlaßöffnung 7 ist im Bereich des Scheitels 13 des Filterelementes angeordnet und ist in bezug auf das Gehäuse und das Filterelement tangential auseerichtet, so daß die eintretende Luft dazu gebracht

wird, um das Filterelement herumzuwirbe'n, anstatt direkt in radialer Richtung auf das Filterelement aufzutreffen. Bei dieser Ausführungsform ist der Gehäuse durchmesser in einem typischen Fall 25 cm, und seine Länge beträgt 50 cm, wobei die Durchmesser der Einlaßöffnung und der Auslaßöffnung 10 cm betragen. Das Filterelement ist in üblicher Weise aus gefaltetem Papier hergestellt

Das Filter hat eine Durchflußkapazität von 9 Kubikmetern pro Minute bei einem Anfangsdruck von 100 m Wassersäule und es wäre zur Verwendung für den Lufteinlaß einer Dieselmaschine von 110 kW geeignet

Gemäß F i g. 3 enthält das zylindrische Gehäuse 6 ein Filterelement welches aus zwei kegelstumpfförmigen Abschnitten 16 und 17 besteht deren Scheitel sich auf gegenüberliegenden Seiten einer dünnen ringförmigen Dichtung 18 treffen, um eine luftdichte Verbindung zu schaffen. Eine Einlaßöffnung 7 ist zentral in bezug auf die Enden des Gehäuses angeordnet und wie oben ist die Einlaßöffnung tangential in bezug auf das Filterelement und das Gehäuse geführt, so c -Ji die eintretende Luft dazu gebracht wird, um das Filtere! -:ment herumzuwirbeln.

Die Enden der kegelstumpfförmigen Abschnitte 16 und 17 mit dem großen Durchmesser liegen an Flansche 19 und i;3 an und bilden luftdichte Abdichtungen damit um die Ränder der zwei einander gegenüber angeordneten Auslaßöffnungen 8.

Im Gebrauch werden bei einem solchen Filter beide Auslaßöffnungen mit Hilfe von Rohren und einer entsprechenden Leitung zu einem einzelnen Auslaßrohr zusammengeführt Das Filter hat eine größere Einlaßöffnung, um den hohen Durchsatz liefern zu können, welcher durch die Zwillingsauslässe ermöglicht wird. Ein solches Filter hat eine Durchflußkapazität von 18 Kubikmeter pro Minute, und zwar bei einem Eintrittsdruck von 100 mm Wassersäule, und es wäre zur Verwendung im Lufteinlaß bei einer wesentlich größeren Dieselmaschine geeignet, beispielsweise bei einer Dieselmaschine von 220 kW.

Bei allen beschriebenen Filtern ist ein Austausch des Filterelementes in periodischen Intervallen erforderlich, welche durch den maximalen zulässigen Eintrittsdruck aufgrund der Verschmutzung bzw. Verstopfung des FiI-terelementes festgelegt sind. Die Verhältnisse im einzelnen hängen von der Umgebung ab, in welcher das Filter betrieben wird und weiterhin vom Eintrittsdruck.

Um das Filterelement auszutauschen, ist das Gehäuse normalerweise teilbar, beispielsweise dadurch, daß das eine der Enden oder beide Enden abgenommen werden können, um einen Zugang zum Filterelement zu gewährleisten. Zur Vereinfachung ist dies in der Zeichnung jedoch nicht in Einz3lheiten dargestellt.

Es ist ersichtlich, daß die Ausbildung des Filters die Möglichkeit schafft, daß die praktisch nutzbare Fläche des Filterelementes entweder über das Maß hinaus vergrößert wird, welches bei einem herkömmlichen zylindrischen Filterelement vorhanden ist, welches für dieselbe Gehäusegröße ausgelegt ist, oder daß der Druckabfall über das Filterelement kleiner gehalten werden kann; es kann jedoch auch vorgesehen sein, daß beide Maßnahmen zugleich getroffen werden, was 'von der exakten angenommenen Anordnung abhängt.

Im Falle von gefalteten Papierfilterelementen wird es durch die Verwendung von abgestuften, sich teilweise überlappenden oder kegelstumpfförmigen Filterelementen ermöglicht, die praktisch nutzbare Filterelementenoberfläche für eine vorgegebene Gehäusegröße

zu erhöhen, so daß die Möglichkeit besteht, die Faltentiefe (d. h. die Elementendicke) im Bereich von 2'Λ bis 3V₂ cm zu halten, was sich im Hinblick auf das Eindringen von Staub in den innersten radialen Teil der Falten als etwa optimal erwiscn hat. Dies trifft insbesondere für Luftreinigungseinrichtungen mit verhältnismäßig hoher Kapazität zu, bei welchen die Filterelernentenanordnungen verwendet werden, wie sie in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind, und zwar im Vergleich zu Reinigungseinrichtungen mit ähnlicher Kapazität, welehe dieselbe Gehäusegröße unci ein einzelnes herkömmliches Filterelement mit erheblich tieferen Falten verwenden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Luftfilter mit einem Gehäuse mit einer Ein- und mindestens einer Austrittsöffnung in der Wandung, und mit einem konischen gefalteten Papierfilterelement, wobei das Filterelement einen Bereich relativ kleinen Durchmessers und axial beabstandet davon einen Bereich relativ großen Durchmessers aufweist, wobei die Enden des Filterelements gegeneinander gespannt sind und das Filterelement in dem Gehäuse derart angeordnet ist, daß Luft, welche von der Eintrittsöffnung zu der Austrittsöffnung strömt, gezwungen ist, durcn die Wand des Filterelements hindurchzuströmen, wobei die Eintrittsöffnung mit der Außenseite des Filterelements in der Nähe des Bereichs mit dem relativ kleineren Durchmesser und die Austrittsöffnung mit der Innenseite des Filterelements an dem Bereich mit dem relativ größeren Durchmesser in Verbindung steht, und wobei die Austrittsöffnung des Gehäuses einen Durchmesser aufweist, der im wesentlichen gleich ist dem inneren Durchmesser des Filterelements an dem Bereich des größeren Durchmessers, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Durchmesser des FiI-terelements (12) in dem Bereich (14) des größeren Durchmessers im wesentlichen gleich ist dem inneren Durchmesser des Gehäuses (6), so daß die Austrittsöffnung (8) einen maximal möglichen Durchmesser für eine gegebene Größe des Gehäuses (6) und der Wandstärke des Filterelements (12) aufweist, und daß die End.n des Filterelemente (12) im Bereich des größeren Durchmessers ganzflächig an der Gehäusewandung abdichten' anliegen.

2. Luftfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement einen ersten Abschnitt (9) aufweist, welcher sich von einem Ende des Gehäuses (6) aus erstreckt, daß das Filterelement einen zweiten Bereich aufweist, welcher sich von dem gegenüberliegenden Ende des Gehäuses (6) in den Bereich des ersten Abschnitts (9) erstreckt und teilweise mit diesem überlappt, daß die relativen Durchmesser der sich überlappenden Teile derart gewählt sind, daß dazwischen ein Kanal festgelegt ist, daß ein undurchlässiges Element (11) die sich überlappenden freien Enden derart miteinander verbindet, daß im Gebrauch Luft von einer Öffnung zu der anderen nur durch die zylindrischen Wände der Abschnitte (9,10) hindurchströmen kann.

3. Luftfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement zwei kegelstumpfförrnige Abschnitte (16, 17) aufweist, welche derart angeordnet sind, daß sie mit ihren Basen an den einander gegenüberliegenden Enden des Gehäuses (β) anliegen, von welchen aus sich die Abschnitte derart erstrecken, daß sie sich mit ihren Enden mit den kleineren Durchmessern treffen, wobei eine luftdichte Verbindung (18) zwischen den Enden mit dem kleinen Durchmesser vorhanden ist.

4. Luftfilter nach Anspruch 3, dadurch gekenn- to zeichnet, daß zwei öffnungen (8) mit der Innenseite des Filterelementes in Verbindung stehen und auf gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses (6) angeordnet sind.

5. Luftfilter nach einem der vorhergehenden An-Sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung in dem Gehäuse (6), durch welche es mit der Außenseite des Filterelementes in Verbindung steht, im allgemeinen radial zum Gehäuse (6) angeordnet ist.

6. Luftfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnungen in dem Gehäuse (6), welche mit dsr Außenseite des Filterelementes in Verbindung stehen, im allgemeinen tangential zu dem Gehäuse (6) angeordnet sind.