DE2718389C2 - Luftdrehfilter - Google Patents

Description

drehbar gelagert und einer kreisförmigen Einlaßöffnung an der Vorderseite des Kühlergehäuserahmens zugeordnet ist. Das bekannte Filterelement wird durch den auf die im Innern des Filterelements angeordnete Luftturbine wirkenden Luftstroms in Drehung versetzt, die mil dem äußeren Ende ihrer Leitflügel am Filterelement befestigt ist Ein Spalt zwischen dem Rand des Filterelementes und der Gehäuseöffnung soll als aerodynamische Dichtung wirksam sein, obwohl sich dieser Spalt auf der Saugseite des Gebläses befindet. Auf dem Rand des Filterelementes sind bei dessen Drehbewegung im Ringspalt als Ventilator wirksame Rippen vorgesehen, um einen nach außen gerichteten Luftzug hervorzurufen, um das Eindringen von Fremdkörpern durch den Ringspalt zu verhindern. Abgesehen von der Problematik der für die Wirksamkeit dieser Abdichtung notwendigen Ableitung der Antriebskraft vom durch die Luftturbine angetriebenen Filterelement ist auch diese Maßnahme ungeeignet, um bereits in das rotierende Filter eingedrungene Fremdstoffe auf ihrem Weg zum Motorkühler aufzuhalten und zu beseitigen; denn diese Fremdstoffe werden nicht durch den Ringspalt nach außen abgegeben, sondern vom Gebläse am Ringspalt vorbei durch den Kühler hindurch angesaugt.

Schließlich ist aus der US-PS 24 41 631 ein Zentrifugalstaubabschalter aus Luft- oder Gasströmungen bekannt, bei dem die ankommende Gasströmung vor Einleitung in eine zylindrische Trennkammer von einem Axialgebläse in eine rotierende Strömung überführt wird. Die aufgrund der Zentrifugalkraft radial nach auswärts bewegten Staubpartikel wandern an der Innenseite des Separatorgehäuses in Axialrichtung bis zu einem Umfangsspalt, wo sie mit einem Teil des Luftstroms entweichen bzw. abgezogen werden, während die restliche gereinigte Gasströmung ihre Energie an ein Gasturbinenrad zurückgibt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Luftdrehfilter der eingangs angegebenen Bauart dahingehend weiterzubilden, daß unbeabsichtigt in den Innenraum des drehbaren Filterelementes eingedrungene Fremdstoffe wieder aus dem Filterelement beseitigt und somit an einer Bewegung in Richtung auf die hinter dem Filter angeordneten zu kühlenden Bauteile gehindert werden.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Filterelement eine in Längsrichtung vom Endabschnitt bis zum ringförmigen Rand behinderungsfreie Innenfläche aufweist und daß der auf der Druckseite des Gebläses als aerodynamische Dichtung wirkenden Schlitz gleichzeitig als Auslaßöffnung für unabsichtlieh durch das Filterelement hindurch angesaugte Fremdsloffpartikel ausgebildet ist.

Mit diesem Vorschlag wird die Erkenntnis genutzt, daß Staubpartikel und andere Fremdstoffe, die durch die Perforationen in das Filterelement eingedrungen sind, sich bevorzugt an der Innenseite des Filterelementes in Richtung zum Gebläse hin bewegen. Dies steht in Gegensatz zu der bisherigen Annahme, die über die Perforationen des Filterelementes angesaugten Fremdstoffe wurden innerhalb dieser Ansaugströmung verbleiben und folglich im Innern oder durch die Mitte des Filterelements dem Gebläse bzw. dem nachgeordneten Motorkühler oder dergleichen Bauelement zuströmen. Aufgrund der behinderungsfreien Innenfläche des FiI-lerelementes ist eine gleichmäßige und ausreichende Abführung der Fremdstoffe entlang dieser Innenfläche gewährleistet, und zwar am Umkreis des Gebläses vorbei bis zum freien Rand des Filterelementes. wo der zusammen mit dem ortsfesten Gehäuse gebildete, als Auslaßöffnung wirkende Schlitz beginnt Durch diese Auslaßöffnung werden die Fremdstoffe nach außen abgeführt, bevor sie in Richtung auf andere nachgeschaltete Vorrichtungsteile weiterbefördert werden.

In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Luftdrehfilters wird vorgeschlagen, daß das Filterelement an seinem dem Frontabschnitt entfernten Ende mit einem Ringbauteil lösbar varbunden ist, dessen freies Stirnende auf die kreisförmige öffnung des Gehäuserahmens ausgerichtet und mit diesem den als aerodynamische Dichtung wirkenden Schlitz bildet, und dessen Innenfläche sich stufenlos und ohne Absatz an die Innenfläche des Filterelementes anschließt. Dieser Ringbauteil kann beispielsweise über einen äußeren Keilriemen unabhängig vom Gebläse angetrieben sein und ermöglicht ein unabhängiges öffnen und Abnehmen des vorderen Endes des Filterelementes zu Reinigungsoder Wartungszwecken. Zweckmäßigerweise umgibt der Ringbauteil das Gebläse mit Abstand, ist koaxial zu diesem angeordnet und insbesondere unabhängig von diesem angetrieben.

Weiterhin kann das Filterelement im wesentlichen zylindrisch ausgebildet und mit einem vom Gebläse abgelegenen weitgehend geschlossenen Frontabschnitt versehen sein. Das Filterelement kann auch die Form eines Kegels besitzen, dessen offene Basisfläche dem Gebläse benachbart ist. Das Filterelement kann auch die Form eines Kegelstumpfes aufweisen, dessen offene Basisfläche dem Gebläse benachbart ist.

Es ist zweckmäßig, wenn das dem Gebläse benachbarte Ende des Ringbauteils einen nach außen gebogenen Rand aufweist, weil dann die nach außen gerichtete Luftströmung ohne scharfe Umlenkungen besser geführt ist. Zweckmäßigerweise sind der Rand der Gehäuseöffnung und der umgebogene Rand des Ringbauteils so geformt, daß die dadurch gebildete Auslaßöffnung einen verhältnismäßig breiten Eingang und einen verhältnismäßig engen Ausgang aufweist (F i g. 4).

Der Rand des Filterelementes kann mit Preßsitz im benachbarten Ende des Ringbauteils aufgenommen sein und ein äußeres Verstärkungsglied aufweisen, das als Anschlag an der benachbarten Stirnseite des Ringbauteils anliegt. Bei einer Ausführungsform des Luftdrehfilters kann innerhalb des Filterelementes eine einstellbare ortsfeste Abschirmung angeordnet sein, die in dem jeweilig abgeschirmten Bereich des Filterelementes die dorthin durchgehende Luftströmung verhindert. Weiterhin wird vorgeschlagen, daß der Rand der Gehäuseöffnung nach außen gebogen ist und an seinem radial inneren Ende einen kleineren Durchmesser aufweist als der Durchmesser der axial gegenüberliegenden Innenfläche des Ringbauteils.

Der Stand der Technik gemäß der oben an erster Stelle beschriebenen Druckschrift sowie ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sind nachfolgend in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen senkrechten Axialschnitt durch einen bekannten Luftdrehfilter in Zuordnung zu einem Kühler eines Verbrennungsmotors,

F i g. 2 einen Luftdrehfiiter nach der Erfindung in ahnlicher Darstellung wie in F i g. 1,

F i ™. 3 einen Teilschnitt entsprechend dem in F i g. 2 an der Stelle III umrandeten Abschnitts, in Verbindung mit einem Schaubild für den Druckverlauf und

F i g. 4 einen Teilschnitt entsprechend dem in F i g. 2 an der Stelle IV umrandeten Abschnitt, jedoch bei einem anderen Ausführunesbeisoiel.

Entsprechend F i g. 1 ist ein Kühler 1 vorgesehen, durch den das Kühlmedium für einen Verbrennungsmotor 2 strömt Der Kühler 1 ist in einem Gehäuse 3 untergebracht, das seinerseits auf einem nicht gezeigten Rahmen befestigt ist und eine kreisförmige Vorderöffnung 4 enthält, die an der äußeren Vorderseite durch einen umlaufenden Flansch 5 gebildet wird. Innerhalb des Gehäuses 3 sind Tragteile 6 für die Lagerung des einen Endes einer dazu senkrecht verlaufenden und vor dem Kühler angeordneten feststehenden Welle 7 vorgesehen. Eine Nabe 8 eines Flügel 10 tragenden Gebläses 9 ist mit Hilfe eines Lagers 11 auf der Welle 7 drehbar abgestützt. Das Gebläse 9 ist vor der öffnung 4 angeordnet und besitzt gegenüber dieser einen etwas größeren Durchmesser. Der Antrieb des Gebläses 9 erfolgt über einen Keilriemen 12 und eine Riemenscheibe 13.

Ein Ringbauteil 14 mit umgebogenen Rändern 15,16 ist durch ein Armkreuz oder Speichen 17 gehaltert, die an Flanschansätzen 18,19 einer Nabe 20 befestigt sind. Die Nabe ist ihrerseits auf Lagern 21 der ortsfesten Welle 7 drehbar gelagert. Der Durchmesser des Ringbauteils 14 ist etwas größer als der Durchmesser des Gebläses, so daß er in einer das Gebläse mit Abstand umgebenden Beziehung gehaltert wird, wobei der umgebogene Rand 15 in Verbindung mit dem Flansch 5 einen verhältnismäßig engen Schlitz 22 bilden. An dem Ringbauteil 14 ist ein konisch aufgeweiteter Ring 23 befestigt oder angeschweißt, dessen freie Kante als Zentrierlippe 24 für das perforierte Filterelement 25 ausgebildet ist Die Zentrierlippe 24 und das Filterelement 25 haben einen etwas größeren Durchmesser als derjenige des Ringbauteils 14. Das Filterelement 25 besteht hauptsächlich aus einem perforierten zylindrischen Körper 26 mit einem umgebogenen oder eingerollten Rand 27, der mit der Zentrierlippe 24 des konischen Ringteils 23 zusammenwirkt und aus einem perforierten Frontabschnitt 28 am gegenüberliegenden Ende. Der Frontabschnitt 28 ist mit einem zentrischen nicht perforierten Konusabschnitt 29 versehen und über diesen mittels eines Lagers 30 auf einer Welle 31 drehbar gelagert Die Welle 31 besitzt ein nicht gezeigtes Gewindeende, das in eine nicht gezeigte Gewindebohrung in die ortsfeste Welle 7 eingeführt wird, während am anderen Ende der Weile ein Handrad 32 sitzt, mit dem das perforierte Filterelement 25 auf der Welle 7 befestigt wird. Auf diese Weise läßt sich das Filterelement 25 leicht lösen und wieder auf der Welle befestigen. Innerhalb und in der Nähe des unteren Abschnittes des Zylinders 26 ist eine Abschirmung entsprechend dem Stand der Technik angeordnet

Wenn im Betrieb das Gebläse 9 über den Keilriemen 12 angetrieben wird, saugt es Luft durch das Filterelement 25 an und bläst sie gegen den Kühler ein. Das Filterelement 25 wird über einen den Ringbauteil 14 umgebenden Riemen 59 angetrieben. Größere Fremdstoffpartikel, wie Spreu, und Stroh im Fall der Anwendung bei einem Mähdrescher, werden an das Filterelement 25 herangesaugt jedoch aufgrund dessen Drehbewegung auch über den Bereich einer inneren Abschirmung 33 geführt wobei die Saugwirkung unterbrochen ist so daß die Fremdstoffe dann herabfallen. Kleinere Staubpartikel u. dgL werden durch die Drehbewegung des Filterelementes 25 abgewiesen, da solche Staubteile in diesem Fall nur mit geringer Wahrscheinlichkeit durch die öffnungen hindurchtreten, während gleichzeitig die Zentrifugalkraft die Staubteile wieder abwirft Da die Ringöffnung 22 auf der Druckseite des Gebläses 9 angeordnet ist wird dauernd ein Luftstrom von innen nach außen vorgesehen, so daß auch hierdurch Staubund Schmutzteile usw. dabei zwangsläufig an einem Eindringen in den Filter in diesem Bereich gehindert sind, obwohl eine mechanische Abdichtung fehlt.
Bei Benutzung dieses bekannten Luftfilters hat sich herausgestellt, daß einige Fremdstoffe, z. B. lange Grannen oder Fruchthülsen von Gerste, doch noch über die Perforationen in das Filterelement 25 gelangen. Solche Fremdstoffe legen sich an die Innenfläche des Zylinderkörpers 26 an, wenn die Umfangsgeschwindigkeit des rotierenden Filterelementes 25 einen bestimmten Grenzwert übersteigt. Messungen haben gezeigt, daß der in F i g. 3 dargestellte Verlauf der Saugkraft größere Werte im Zylinderkörper 26 in unmittelbarer Nähe des Gebläses 9 aufweist als in dem der Frontwand 28 benachbarten Bereich. Demzufolge versuchen in das Filterelement 25 gelangte Fremdstoffe sich längs der Innenfläche des Zylinderkörpers 26 in Richtung auf das Gebläse 9 hin zu bewegen. Eine sich kreisringförmig am Innenumfang erstreckende Tasche 41 bei dem bekannten Aufbau nach F i g. 1 unterbricht diese Axialbewegung, so daß sich Fremdstoffe dort ansammeln. Dies führt dann automatisch dazu, daß Fremdstoffe in den in Richtung auf den Kühler 1 gerichteten Luftstrom abgelenkt werden, sobald sich die Tasche aufgefüllt hat

Bei dem erfindungsgemäßen Luft-Drehfilter nach F i g. 2 besitzt der im wesentlichen zylindrische Körper 26 des Filterelementes 25 einen Durchmesser, der demjenigen des Ringbauteils 14 gleich ist oder diesen leicht unterschreitet Auf der Außenseite des Zylinderkörpers 26 ist in einer geringen Entfernung von einer dem Gehäuse 3 zugekehrten Kante 43 ein ringförmiger Verstärkungsteil 42 befestigt Die Bauteile des Filterelementes 25 sind so angeordnet daß die Kante 43 innerhalb des Ringbauteils 14 mit einem Drucksitz oder Preßsitz aufgenommen wird und andererseits dann der Verstärkungsteil 42 an dem umgebogenen Rand 16 des Ringbauteils 14 anliegt Auf diese Weise erhält das Filterelement eine von der Frontwand 28 in Richtung auf den Kühler 1 axial gesehene Innenfläche 44 ohne Erhebungen.

Beim Betrieb des Gerätes bewegen sich daher Fremdstoffe, die dennoch in das Filterelement 25 gelangt sind, ohne Behinderungen an der Innenfläche 44 des Filterkörpers in Richtung auf den Kühler 1 und bei dieser Bewegung außen am Gebläse 9 vorbei, und zwar unter Berücksichtigung des in F i g. 3 gezeigten Saugdruckverlaufes 40. Die Fremdstoffe werden aus dem Filterelement 25 durch die ringförmige Abgabeöffnung 22 in Richtung des Pfeiles 45 aufgrund der dort hindurchgehenden Abdichtluft nach außen befördert. Es hat sich gezeigt daß die innerhalb des Ringbauteils 14 angeordneten Speichen 17 diese Bewegung der Fremdstoffe in Richtung auf die Abgabeöffnung nicht behindem. Auf diese Weise wird die Gefahr der Drosselung der Kühlwirkung des Kühlers 1 wirksam beseitigt. Gleichzeitig bleibt die einfache Montage und Abnehmbarkeit des Filterelementes erhalten, da die Bedienungsperson nur unter Verwendung des Handrades 32 die Welle abschrauben muß, so daß dann das Filterelement 25 abgenommen werden kann. Beim Zusammenbau sorgt der umgebogene Rand 16 des Ringbauteils 14 für die richtige Positionierung des Filterelementes, so daß durch Festziehen des Handrades 32 das Filterelement 25 und insbesondere der Verstärkungsteil 42 in Eingriff mit der Kante 16 gebracht wird.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig.4 ist das Gehäuse mit einem nach außen

geneigten umgebogenen Rand 50 versehen, der etwa in der gleichen Ebene wie die dem Kühler 1 zugekehrte Stirnfläche des Gebläses 9 liegt. Der Ringbauteil 14 besitzt einen nach außen eingerollten Rand 51, der das Gebläse 9 mit Abstand umgibt und dem Randabschnitt 50 gegenüberliegt und zusammen mit diesem einen ringförmigen Abgabeschlitz 52 bildet, um durch die damit gebildete öffnung zusammen mit der Abdichtluft Fremdstoffe nach außen abzuführen. Der Abstand zwischen den Randabschnitten 50 und 51 ist am Eingang 54 dieser Ringöffnung größer als am Ausgang 55, um sicherzustellen, daß einerseits die größtmögliche Menge von Fremdstoffen in den Abgabeschlitz 52 umgelenkt wird und um andererseits Druckverluste klein zu halten.

15

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

30 35 40 45

60 65

Claims (9)

1 2 anliegt Patentansprüche: 10. Luftdrehfilter nach einem der Ansprüche 2—9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringbauteil (14)

1. Luftdrehfilter, bestehend aus einem Gebläse (9) mit Hilfe eines über seinen Umfang geführten Riemit einander entgegengesetzten Saug- und Druck- 5 mens (59) angetrieben ist

Seiten, aus einem ortsfesten Gehäuserahmen (3) mit 11. Luftdrehfilter nach einem der vorhergehenden einer auf der Druckseite des Gebläses (9) angeord- Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb neten öffnung (4), aus einem auf der Saugseite des des Filterelements (25) eine einstellbare ortsfeste Gebläses drehbar gelagerten perforierten Filterele- Abschirmung (33) angeordnet ist, die in dem jeweilig ment (25), das einen vom Gebläse entfernten Front- io abgeschirmten Bereich des Filterelementes die dortabschnitt (28) sowie am gegenüberliegenden Ende hin durchgehende Luftströmung verhindert
einen Rand (15) aufweist, der mit dem ortsfesten 12. Luftdrehfilter nach einem der vorhergehenden Gehäuserahmen (3) einen im allgemeinen auf der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand Druckseite des Gebläses liegenden Schlitz (22) eine (50) der Gehäuseöffnung (4) nach außen gebogen ist aerodynamische Dichtung bildet, dadurch ge- 15 und an seinem radial inneren Ende einen kleineren kennzeichnet, daß das Filterelement (25) eine Durchmesser aufweist als der Durchmesser der axial in Längsrichtung vom Endabschnitt (28) bis zum gegenüberliegenden Innenfläche des Ringbauteils ringförmigen Rand (15) behinderungsfreie Innenflä- (14).
ehe (44) aufweist und daß der auf der Druckseite des

Gebläses (9) als aerodynamische Dichtung wirken- 20

den Schlitz (22) gleichzeitig als Auslaßöffnung für
unabsichtlich durch das Filterelement (25) hindurch

angesaugte Fremdstoffpartikel ausgebildet ist Die Erfindung betrifft einen Luftdrehfilter, bestehend

2. Luftdrehfilter nach Anspruch 1, dadurch ge- aus einem Gebläse mit einander entgegengesetzten kennzeichnet, daß das Filterelement (25) an seinem, 25 Saug- und Druckseiten, aus einem ortsfesten Gehäusedem Endabschnitt (28) entfernten Ende mit einem rahmen mit einer auf der Druckseite des Gebläses ange-Ringbauteil (14) lösbar verbunden ist, dessen freies ordneten öffnung, aus einem auf der Saugseite des Ge-Stirnende auf die kreisförmige öffnung (4) des Ge- biases drehbar gelagerten, perforierten Filterelement, häuserahmens (3) ausgerichtet und mit diesem den das einen vom Gebläse entfernten Frontabschnitt sowie als aerodynamische Dichtung wirkenden Schlitz (22) 30 am gegenüberliegenden Ende einen Rand aufweist, der bildet, und dessen Innenfläche sich stufenlos und oh- mit dem ortsfesten Gehäuserahmen einen im allgemeine Absatz an die Innenfläche (44) des Filterelemen- nen auf der Druckseite des Gebläses liegenden Schlitz tes (25) anschließt. eine aerodynamische Dichtung bildet.

3. Luftdrehfilter nach Anspruchs dadurch ge- Bei einem aus der DE-OS 22 25 010 bekannten Luftkennzeichnet, daß der Gehäusering (14) das Gebläse 35 drehfilter der vorbezeichneten Art wird die zu filternde (9) mit Abstand umgibt, koaxial zu diesem angeord- Luft einem hinter der kreisförmigen Gehäuseöffnung net und insbesondere unabhängig von diesem ange- angeordneten Motorkühler eines Mähdreschers zugetrieben ist. führt. Da zwischen dem drehbaren Filterelement und

4. Luftdrehfilter nach einem der vorhergehenden dem äußeren Rand der ortsfesten Gehäuseöffnung ein Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter- 40 Ringspalt vorgesehen ist, entsteht durch diesen hinelement (25) im wesentlichen zylindrisch ausgebildet durch eine nach außen gerichtete Luftströmung, so daß und mit einem vom Gebläse (9) abgelegenen weitge- mit Hilfe dieser pneumatischen Abdichtung das Eindrinhend geschlossenen Frontabschnitt (28) versehen ist. gen von Schmutz und Fremdkörpern verhindert werden

5. Luftdrehfilter nach einem der Ansprüche 1—3, kann. Aufgrund der Eigenrotation des Filterelcmentes dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement (25) 45 wird ein größerer Anteil der gegen die Außenseite des die Form eines Kegels aufweist, dessen offene Basis- Filterelementes angesaugten Fremdstoffe augenblickfläche dem Gebläse (9) benachbart ist. lieh wieder weggeschleudert.

6. Luftdrehfilter nach einem der Ansprüche 1 —3, Aufgrund der am Filterelement wirksamen Zentrifudadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement (25) galkraft nicht beseitigte Fremdstoffe fallen unter der die Form eines Kegelstumpfes aufweist, dessen offe- 50 Wirkung einer innerhalb des Luftdrehfilters ortsfesten, ne Basisfläche dem Gebläse (9) benachbart ist. den Saugdruck von den Perforationen des Filterelemen-

7. Luftdrehfilter nach einem der Ansprüche 2 bis 6, tes abhaltenden Abschirmung herab, so daß damit der dadurch gekennzeichnet, daß das dem Gebläse (9) größte Anteil der im Ansaugbereich befindlichen benachbarte Ende des Ringbauteils (14) einen nach Fremdstoffe nicht in das Filterelement eindringen kann, außen gebogenen Rand (15; 51) aufweist. 55 Erfahrungen zeigen, daß ungeachtet aller dieser Vor-

8. Luftdrehfilter nach Anspruch 7, dadurch ge- Sichtsmaßnahmen dennoch Fremdstoffe in das Filterelekennzeichnet, daß der Rand (50) der Gehäuseöff- ment und nachgeschaltete Maschinenbereiche eindrinnung (4) und der umgebogene Rand (51) des Ring- gen und dort im Laufe der Zeit zwangsläufig Betricbsbauteils (14) so geformt sind, daß der dadurch gebil- störungen mit Stillstandszeiten verursachen. Da die dete Abgabeschlitz (52) einen verhältnismäßig brei- 60 Saugkraft des Gebläses mit geringer werdendem Abten Eingang (54) und einen verhältnismäßig engen stand vom Gebläse zunimmt, werden in das Filterele-Ausgang(55)aufweist(Fig.4). ment eingedrungene Fremdstoffe gewöhnlich auch in

9. Luftdrehfilter nach einem der Ansprüche 2 bis 8, Richtung des Gebläses angesaugt werden.

dadurch gekennzeichnet, daß die Kante (43) des FiI- Bei einem aus der DE-OS 15 07 829 bekannten Luftterelements (25) mit Preßsitz im benachbarten Ende 65 drehfilter ist im Unterschied zum vorbeschriebenen FiI-des Ringbauteils (14) aufgenommen ist und ein äuße- ter das Kühlgebläse unmittelbar am Motor hinter dem res Verstärkungsteil (42) aufweist, das als Anschlag Kühler angeordnet, während das perforierte Filtereleander benachbarten Stirnseite des Ringbauteils (14) ment auf der gegenüberliegenden Seite des Kühlers