DE2738521A1

DE2738521A1 - Luftreiniger

Info

Publication number: DE2738521A1
Application number: DE19772738521
Authority: DE
Inventors: Erland D Anderson; Frederick E Schuler; Ralph D Wilson
Original assignee: Donaldson Co Inc
Current assignee: Donaldson Co Inc
Priority date: 1976-09-03
Filing date: 1977-08-26
Publication date: 1978-03-09
Also published as: ZA775329B; GB1582968A; IT1087357B; DE2738521C2; CA1069001A; JPS5651949Y2; AU507283B2; JPS5336578U; AU2793477A; FR2363360B1; BR7705797A; JPS5332477A; FR2363360A1

Description

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Donaldson Company, Inc., 1400 West 94th Street, Minneapolis, Minnesota 55431 (V.St.A.)

"Luftreiniger"

Die Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf einen Luftreiniger und im besonderen auf einen Luftreiniger für den Gebrauc ι in Verbindung mit Brennkraftmaschinen, die unter extrem i-.t.iubigen Bedingungen oder in einer Umgebung, in der Partikel verschiedener Größe vorkommen, betrieben werden.

L· ,ϊ herkömmliche Art, Ansaugluft für Brennkraftmaschinen zu rom L-Ian ist das Filtern, z.B. die Luft durch ein poröses» Mediu · s'.rör.;:n zu lassen, um die Partikel durch das Abfangen, den Aufprall und die Zerstreuung zu beseitigen. Obwohl das Filtern en M-hr effektiver Prozeß beim Reinigen von Fluiden sein kann, t.ucht. ein Problem in extrem staubigen Umgebungen auf, weil die qc: ' il ierten Partikel dazu neigen, das Filterelement sehr schnell zu verstopfen. Dies führt zu einem häufigen Austauschen oder Reinigen des Filterelementes oder zu einer unverhältnismüfsigen Zufuhr von Fluiden aufgrund des erhöhten Druckgefälles über das verstopfte Element.

Aufgrund dieses Problemes ist es lange Zeit üblich gewesen, die Luft durch Abscheidung vorzureinigen, wobei ein Kraftfeld auf ein die Partikel enthaltendes Fluid einwirkt, derart, daß die

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angewandte Kraft von dem Fluid überwunden werden kann, jeclorh nicht von allen Partikeln. Auf diese Weise ist die Wirksamkeit des Filterelementes verlängert und eine Erneuerung oder Wartung ist weniger häufig notwendig.

In jüngerer Zeit sind Luftreiniger entwickelt und mit Erfolg eingesetzt worden, die gleichzeitig mit dem Abscheide- und der. Filtc:-/erfahren arbeiten und die vorliegende Erfindung zio]t £-.uf eine Verbesserung dieser Arbeitsweisen ab. Genauer: Es handelt sich um die Entwicklung eines Luftreinigers, in dt_-r aus einer staubigen Umgebung angesaugte Luft durch Abscheiden gründlicher vorgereinigt und anschließend sorgfältig gefiltert wird, ir. :_ sie durch ein poröses Element geleitet wird, um sie einer I _·:ϊγι . raftmaschine zuzuführen. Ein zusätzliches und notwendiges 1 1, :as durch die im Verwendungsgebiet angetroffene räumliche 1· ;c! -nkung auftaucht, besteht darin, daß die Einheit kompakte /'.'c.-. ngen aufweisen muß, ohne ihre Gesamtleistung zu beeint. .'.c:: . g^n.

E^ is: festgestellt worden, daß die Abscheidung über die gesamte L^ngc ier Abscheidestufe einheitlich effektiv sein kann, wenn di._ ungereinigte Luft mit gleichmäßiger oder vorzugsweise zu-η'..-nc] ier Geschwindigkeit die Abscheidestufe passiert. Obwohl d: se: in zum bisherigen Stand der Technik gehörenden Vorrichtungen er':anr,t worden ist, erfordern die Mittel zur Erreichung einer ςK iclvT.äßigen oder zunehmenden Geschwindigkeit ein zusätzliches

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Bauelement, welches einen beträchtlichen großen Platz innerhalb der Einheit einnimmt. Darüberhinaus ist die entsprechende i:inhcit schwieriger zusammenzusetzen und unter größerem Kostenaufwand herzustellen.

Andere zum Stand der Technik gehörende Bauweisen haben die Notwendigkeit von gleichzeitiger Verwendung des Abscheidens und des Filterns erkannt, jedoch wurde dieses auf Kosten der Abscheide- oder Filterleistung durchgeführt oder ohne ernsthafte Berücksichtigung von wirtschaftlichen oder räumlichen Beschränkungen .

Der verbesserte und erfindungsgemäße Luftreiniger verbindet die Vorteile von gleichzeitiger Abscheidung und Filtern mit einer äußerst kompakten Bauweise. Wie oben erwähnt, ermöglicht eine gleichmäßige oder zunehmende Geschwindigkeit durch die gesamte Abscheidungsstufe eine größtmögliche Abscheidungsleistung,und zwar wird dieses bei einer Bauweise erreicht, die die Einheit in ebonso einzigartiger Weise kleinere Abmessungen aufweisen läßt, als die zum Stand der Technik gehörenden Lösungen. Genauer: In con bavorzugten Ausführungsbeispiel ist ein zylindrisches Gehäuse vorgesehen, das an dem einen Ende in Längsrichtung einen Einiao für ungereinigte Luft aufweist und am gegenüberliegenden Ende in Längsrichtung einen ersten Auslaß für die abgeschiedenen Partikel. Ein im wesentlichen konisches Wandelement ist innerhalb G^s Gehäuses angebracht. Es beschreibt einen Durchflußweg für die Ansaugluft, welches zum Auslaß hin konvergiert. Eine Vielzahl

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ve.λ Luftschlitzen ist in dem konischen Wandelement ausgeformt und über seine gesamte Länge verteilt. Jeder der Luftschlitze erstreckt sich radial nach innen und gleichzeitig in der im Luftstrom nach unten weisenden Richtung, so daß die Luft gezwungen ist, teilweise ihre Strömungsrichtung umzukehren, um das konische Wandelement passieren zu können. Die Partikel jedoch, die schwerer als die Xuft sind, bauen eine Trägheitskraft auf, die so groß ist, daß sie die Partikel am Umkehren ihrer Richtung hindert, wenn sie den konvergierenden Durchflußweg passieren; die Abscheidung der Partikel von der überwiegenden Luftmenge ist damit erreicht. Der konvergierende Durchflußweg trägt für eine gleichmäßige oder zunehmende Strömungsgeschwindigkeit durch einen Ausgleich für die durch die Luftschlitze aufwärtsstromende Luft Sorge und dieses sichert den verteilten Luftschlitzen eine gleichmäßige Leistung an jeden Punkt auf der konischen Abscheideoberfläche. Demzufolge wird e.re sihr effektive Abscheidung auf kleinstem Räume erzielt, wobei die durchgespülten Partikel das Gerät durch den axialen Auslaß verlassen.

Ein Filterelement, vorzugsweise eines gefalteten, trockenen und porösen Papiertyps ist radial außerhalb des konischen Wandelementes angeordnet. Um den Vorteil der gleichförmigen Strömungsgeschwindigkeit voll auszunutzen, nimmt das gefaltete Filterelement, welches die vorgereinigte Luft von den verteilten Luft-

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schlitzen aufnimmt und welches die Luft, wenn sie das poröse
Medium passiert, filtert, ebenfalls eine im wesentlichen konische Form an. Wie in der Technik bekannt, erweitert das gefaltete
Medium die Filteroberfläche des Elementes merklich, genauso
wie es seiner Struktur eine erhöhte Festigkeit verleiht.

In der. bevorzugten Ausführungsbeispiel beinhaltet das Faltenfilterelement ein ringförmiges inneres und äußeres, perforiertes Futter zur zusätzlichen Unterstützung und ist so geformt, daß es mit dem mit Luftschlitzen versehenen konischen Wandelement ein zusammenhängendes Abscheide- und Filterelement bildet, das i::; zylindrischen Gehäuse leicht austauschbar ist.

Der ?.v.i sehen der äußeren Oberfläche des Faltenf ilterelementes und d.r inneren Oberfläche des zylindrischen Gehäuses sich befindende Raum divergiert oder vergrößert sich im Strömungsbereich vom Einlaß- zum Auslaßende hin. Diese bauliche Anordnung ist ein platzsparendes Merkmal, da die daraus resultierende
Kammer ihre geringste Ausdehnung am nächsten zum Einlaßende aufweist, wo eine geringere Menge gefilterter Luft eintritt. Hierdurch, da ja diese Auslaßkammer an Größe zunimmt, ist sie geeignet, eine größere Luftmenge aufzunehmen, als sie das Faltenfilterolement verläßt. Ein zweiter Auslaß ist in die Wand des zylindrischen Gehäuses eingebaut, der in direkter Verbindung mit dieser Auslaßkammer steht.

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D;· Ki-.heit kann ebenso zweckmäßigerweise ein Sicherheitsfiltercl .neiiL beinhalten, das ebenso konisch geformt ist und innerhalb lor Auslaßkammer unmittelbar außerhalb des Faltenfilterelomcntes angeordnet ist. Das Sicherheitselement besteht aus inneren und äußeren perforierten konischen Bauteilen und einer einzelnen Lage trockenen Papiers zwischen diesen, welches von größerer Durchlässigkeit als das des Faltenfiltcrelementes ist. Somit kann das Sicherheitsfilterelement eine minimale Filterung gewährleisten, um die Verbrennungskraftmaschine im Falle eines Lecks im Faltenfilterelement zu schützen.

In einem anderen Ausführungsbeispiel ist die konische Abscheidevorrichtung vom Faltenfilterelement getrennt und in Form eines Schachtes ausgebildet, dessen ringförmige Elemente mit allmählich abnehmendem Durchmesser durch eine Vielzahl von Längsträgern miteinander verbunden sind. Das Verhältnis der ringförmigen Elemente zueinander bestimmt die gewünschte schlitzartige Anordnung.

Das konische Trennstück kann auch auf andere Herstellungsarten gebaut sein, wie z.B. spiralförmiges Winden, welches gleichzeitig die Ausschnitte formt oder durch ein Ausformen der gesamten Einheit.

In weiteren Ausführungsbeispielen der Erfindung ist ein zurücklaufendes Auslaßrohr für die abgeschiedenen Partikel vorgesehen, sowie Elemente einschließlich einer Hochdruckdüse in Verbindung mit dem Auslaßrohr, um das Beseitigen der abgeschiedenen Materie

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zu unterstützen. - 17 -

Fig. * zeigt eine Seitenansicht des die Erfindung beinhaltenden Luftreinigers, wobei einige Teile woggebrochen und im Schnitt dargestellt sind,

Fig. 2 zeigt eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht der austauschbaren Abscheide- und Filterbaugruppe für das Luftreinigungsgerät,

Fig. 3 zeigt eine vergrößerte Endansicht der konischen Abscheidevorrichtung der Abscheide- und Filterbaugruppe,

Fig. 4 zeigt eine weggebrochene Seitenansicht eines anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispieles, wobei einige Teile weggebrochen und im Schnitt dargestellt sind,

Fig. 5 zeigt eine verkleinerte Seitenansicht der konischen Abscheidevorrichtung des anderen Ausführungsbeispieles,

Fig. 6 zeigt eine Endansicht der anderen konischen Abscheidevorrichtung und die

Fig. 7 zeigen Längsschnitte weiterer erfindungsgemäßer Ausführungsbeispiele, wobei jedes eine Variante in der Gestaltung des Auslasses der abgeschiedenen Partikel aufzeigt.

In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Luftreinigungsgerät insgesamt mit 11 bezeichnet. Das Reinigungsgerät 11 umfaßt ein zylindrisches Gehäuse 12, welches eine Längsachse aufweist und welches im demontierten Zustand an beiden axialen Enden offen ist. Das Einlaßende (das rechte Ende in der Fig. 1) des zylindrischen Gehäuses 12 weist einen daran befestigten ringförmigen Flansch 13

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auf, welcher eine Abschlußkappe 14 auf eine weiter unten genauer beschriebene Art aufnimmt. Die Kappe 14 weist eine mittig angeordnete axiale öffnung 15 auf, die als Einlaß für die ungereinigte Luft zum Reinigungsgerät 11 dient.

Am geg -nüberliegenden Auslaßende ist eine Kappe 16 an dem Gehäuse 12 befestigt, z.B. angeschweißt, wobei die Kappe 16 eine mittig angeordnete axiale öffnung 17 aufweist, deren Durchmesser kleiner als der der öffnung 15 ist und die als ein erster Auslaß des Geräten dient. Die öffnung 17 schafft den Weg in den zylindrischen Sammelbehälter 18 mit kurzer axialer Ausdehnung, welcher em Auslaß ohr 19 aufweist, welches sich radial nach außen erstreckt und welches die abgeschiedenen Partikel abführt.

Das zylindrische Gehäuse 12 weist auch an seiner Seite eine große, im wesentlichen runde, sich an das Auslaßende anschließende Öffnuno auf, an der ein Auslaß 20 für gereinigte Luft fest und abdichtend befestigt ist.

In den Fig. 2 und 3 ist eine Abscheide- und Filterbaugruppe für das Luf^reinigungsgerät 11 insgesamt mit 21 gekennzeichnet. Die Baugruppe 21 umfaßt eine Abscheidevorrichtung 22, die das innerste Bestandteil darstellt. Die Abscheidevorrichtung 22 stellt eine Wandung oder ein Schott dar, welches vom Einlaß 15 zur Auslaßöffnung 17 hin konvergiert und somit für die in das Gerät gelangende ungereinigte Luft einen Durchflußweg mit zunehmend kleiner

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werdendem Raum darstellt. Genauer: Die Abscheidevorrichtung 22 ist ein von einer Vielzahl konischer Segmente 23 gebildeter Kegelstumpf. Zu diesem Zweck ist jedes der Segmente 23 im Querschnitt gebogen und zugespitzt in Abhängigkeit von dem zunehmend kleiner werdenden Kegeldurchmesser· Wie es die Fig. 3 am besten zeigt, weist jedes der Segmente 23 eine aufwärts gebogene Seite 23a auf, die sich in montiertem Zustand radial nach außen erstreckt und eine längsverlaufende Abstandsrippe bildet. Die gegenüberliegende Seite jedes Segmentes ist in Form einer radial nach innen verlaufenden Stufe 23b ausgebildet, wobei die Höhe der Stufe im wesentlichen der Stärke des Segmentes entspricht, so daß sie die entgegengesetzte Seite des anschließenden Segmentes aufnimmt, wobei sie gleichzeitig die kreisförmige Anordnung fortsetzt, wie im Querschnitt gezeigt. So ausgebildet, sir.d die sich überlappenden ineinanderfassenden Seiten der aneinander angrenzenden Segmente 23 zusammengeschweißt oder zusammengekleb·, um die konische Formgebung aufzuweisen.

In den Fig. 1 und 2 ist jedes der Segmente 23 mit einer Vielzahl von Luftschlitzen 24 versehen, die in zwei in Längsrichtung verlaufenden Reihen angeordnet sind. Im zusammengesetzten Zustand sind die Luftschlitze jedes Segmentes 23 mit den Luftschlitzen anderer Segmente ausgerichtet, um rundlaufende Reihen zu beschreiben. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Luftschlitze 24 in der. Körper des Segmentes 23 gestanzt, derart, daß sie radial nach innen herausragende Kanten darstellen. Die daraus hervorgehenden

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Oberflächen der Luftschlitze sind gegen den Auslaß hin geneigt oder anders ausgedrückt, sie konvergieren in der vom ungereinigten Luftstrom im wesentlichen genommenen Richtung. Wie in Fig. 1 gezeigt, ist eine Luftströmung durch·die Luftschlitze 24 nur bei einer teilweisen Umkehrung der Strömungsrichtung möglich. Für einen Großteil der Partikel, die schwerer als die Luft sind, ist die Trägheit zu stark um solch eine teilweise Umkehr zu ermöglichen und die Partikel werden somit durch die gesamte Länge der Abscheidevorrichtung 22 gespült, um durch den Auslaß entleert zu werden.

Die Abscheide- und Filterbaugruppe 21 umfaßt weiterhin ein als Faltenfilterelement ausgebildetes Filterelement 25, das zwischen inneren und äußeren Mänteln 26 und 27 angeordnet ist. Das Filterelement 25 besteht aus porösem Papier und ist, wie in der Technik bekannt, gefaltet um sowohl die Filteroberfläche zu vergrößern als auch um das Element zu verstärken. Die inneren und äußeren Mantel 26 und 27 bestehen aus dünnem Metall oder Plastik, um dem Filterelement 25 zusätzliche Stabilität zu verleihen und weisen eine große Perforation auf, um eine ungehinderte Luftströmung zu ermöglichen.

Wie in Fig. 1 gezeigt, nimmt auch das Kombinationsbauteil,bestehend aus Filterelement 25 und den Mänteln 26 und 27 die Form eines Kegelstumpfes an, obwohl es im Verhältnis zu der Abscheidevorrichtung 22 leicht divergiert. Diese Divergenz geht einher

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mit einer zunehmenden, radialen Ausdehnung der einzelnen in Fig. 1 gezeigten Abstandsseiten 23a. Die Divergenz ist vorgesehen, um den inneren Durchmesser des Filterelementes 25 zu vergrößern, wobei sie es gleichzeitig ermöglicht, die Auslaßöffnung 17 klein zu halten. Die öffnung 17 muß ausreichend klein im Verhältnis zum Einlaß 15 sein, um eine ausreichende Konvergenz zu ermöglichen und dadurch die Strömungsgeschwindigkeit zu kontrollieren und die Abscheidevorrichtung 22 muß allmählich ohne abrupte Kanten zur öffnung 17 hin konvergieren, um eine höchstmögliche Leistung zu gewährleisten. Würde dagegen der Innendurchmesser des kleineren Endes des Filterelementes 25 sich näher an der Auslaßöffnung 17 befinden, lägen die Falten zu nahe aneinander um eine vollständige und wirkungsvolle Filtrierung zu ermöglichen und die Massierung der Falten könnte ebenso die Möglichkeit baulicher Fehler erzeugen. Der Effekt der sich vergrößernden Seiten 23a ermöglicht somit dem Filterelement 25 erstrebenswertere Ausdehnungen anzunehmen.

Es ist vorgesehen, die Abscheide- und Filterbaugruppe 21 auf einfache Weise als eine Einheit entfernen und austauschen zu können und die einzelnen Elemente sind dazu in ihrer Lage zueinander durch die Endkappen 28 und 29 zusammengehalten. Beide Endkappen 28 und 29 sind ringförmig ausgebildet und ausgehöhlt, um die anteiligen Enden aufzunehmen. Die Kappen sind mit den Elementen verklebt.

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Ebenso ist es vorzuziehen, daß das Gerät 11 ein Sicherheitsfilterelement aufweist, welches in Fig. 1 mit 31 bezeichnet ist. Das Sicherheitselement 31 besteht aus einem inneren und einem äußeren Mantel 32 und 33, welche bis auf den Unterschied im Durchmesser den Mänteln 26 und 27 ähnlich sind. Eine einzelne Papierlage 34 ist zwischen den Mänteln 32 und 33 eingeschlossen, wobei die Porösität größer als die des Filterelementes 25 ist, jedoch ausreicht, um eine minimale Filtrierung zu gewährleisten, sollte ein Leck im Filterelement 25 auftauchen. Das Sicherheitselement 31 weist weiterhin an seinem kleineren Ende eine ringförmige Kappe 35 auf, die an die Elemente 32 bis 34 geklebt ist. Eine Endkappe 36, die einen radialen Flansch aufweist, ist mit dem größeren Ende verklebt, wobei der Flansch dazu dient, das Sicherheitselement 31 in der richtigen Stellung anzubringen.

Die Abscheide- und Filterbaugruppe 21 und das Sicherheitselement 31 sind innerhalb des Gerätes 11 abdichtend montiert durch die Verwendung von Abdichtungen 37, die an die entsprechenden Abschlußkappen 14 und 1o des Gerätes geklebt sind, um mit den Endkappen 28, 29, 35 und 36 abzuschließen. Zum Zusammenbau wird die Abschlußkappe 14 entfernt und das Sicherheitselement 31 wird zuerst mit seinem zugespitzten Ende eingesetzt, so daß es an dem zylindrischen Gehäuse 12 an dessen Einlaßende anliegt (s. Fig. 1) Dieses bewirkt eine mittige Halterung des Elementes 31 und das darauf folgende Einsetzen der Abscheide- und Filterbaugruppe ist somit durch das Anliegen ihrer Endkappen mit denen des EIe-

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mentes 31 mittig. Die Abschlußkappe 14 wird daraufhin über dem Einlaßende der Einheit angebracht und durch eine Schraubverbindung an seinem Platz gesichert.

Ein Träger 39 ist am Gehäuse 12 angebracht, um das Gerät montieren zu können.

Während des Betriebes gelangt ungereinigte Luft durch den Einlaß 15 und strömt durch den innerhalb der Abscheidevorrichtung 22 in Längsrichtung verlaufenden Durchflußweg. Je nach der gewählten Stärke der Konvergenz der konischen Abscheidevorrichtung verläuft die Luftströmung mit gleichmäßiger oder zunehmender Geschwindigkeit, und die Abscheidung des wesentlichen Anteiles der Partikel erfolgt daher einheitlich über ihre ganze Länge. Dies betreffend hat sich herausgestellt, daß eine höchstmögliche Abscheideleistung erreicht wird, wenn die Strömungsgeschwindigkeit am ersten Auslaß mehr als doppelt so hoch ist als am Einlaß. Wie oben erwähnt, vollzieht sich die Abscheidung, da die Partikel schwerer als die Luft und aufgrund des Ausbildens der Trägheit nicht in der Lage sind, vom im wesentlichen gerade verlaufenden Strömungsweg umzukehren. Die Partikel strömen somit vollständig durch die Abscheidevorrichtung 22, gelangen von der öffnung 17 in den zylindrischen Sammelbehälter 18 und strömen durch das Auslaßrohr 19 ins Freie.

Der Teil des Luftstromes, der vom Hauptstrom abgeschieden wird, indem er durch die Luftschlitze 24 strömt, gelangt dann durch das

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Filterelement 25 im wesentlichen radial nach außen. Die vorgereinigte und gefilterte Luft passiert dann das Sicherheitselement 31 und gelangt in die Auslaßkammer 40, von wo aus es durch den Auslaß 20 zum Gebrauch in einer Verbrennungskraftmaschine entweicht. Die Kammer 40 nimmt gegen das Auslaßende des Gerätes hin an Größe zu, in gleichem Maße wie die über die ganze Länge der Baugruppe 21 ankommende Durchflußmenge.

Eine Vakuumunterstützung kann Verwendung finden in Verbindung mit dem Auslaß 19, um die Beseitigung der Partikel zu begünstigen und/oder mit dem Auslaß 20, um den Abscheide- und Filtrierprozeß zu unterstützen.

In den Fig. 4 bis 6 ist ein alternatives Luftreinigungsgerät allgemein mit 41 gekennzeichnet. In diesen Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen die Bauteile, die denen des Gerätes 11 entsprechen und zusätzliche Bezugszeichen bezeichnen neue oder geänderte Bauteile.

Der wesentliche Unterschied zwischen den Geräten 41 und 11 liegt in den Abscheide- und Filterstufen. Im Gegensatz zu einer einheitlichen Baustufe umfaßt das Gerät eine getrennte Abscheidevorrichtung 42 und ein getrenntes Filterelement 43, zusammen mit dem baugleichen Sicherheitselement 31.

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Gemäß den Fig. 5 und 6 umfaßt die Abscheidevorrichtung 4 2 eine Vielzahl von ringförmigen, starren Bändern 44, wobei jedes dieser Bänder die Form eines Kegelstumpfes aufweist, dessen Durchmesser im Vergleich zu seiner axialen Ausdehnung recht groß ist. Der Durchmesser der starren Bänder 44 wird in Richtung der Luftströmung zunehmend kleiner und, um die nötigen Luftschlitze zu bilden, ist der kleinste Durchmesser jedes Bandes kleiner als der größte Durchmesser des benachbarten Bandes, wodurch ein Durchflußweg dazwischen entsteht. Die Vielzahl von Bändern 44 ist schachtförmig angeordnet und gemeinsam durch vier Längsträger 45 gesichert.

A.T1 Eir.laßende der Abscheidevorrichtung 42 ist ein weiteres starres Band 4 6 mit größerer axialer Ausdehnung, welches in der entgegengesetzten Richtung konvergiert, am ersten der starren Bänder 44 befestigt, welches den Einlaß für die Abscheidevorrichtung 42 bildet. Ein Kreuz 47 aus einem Paar rechtwinklig angeordneter Blätter 48 erstreckt sich in den Einlaß der Abscheidevorrichtung 42 und ist an der inneren Oberfläche des weiteren Bandes 46 befestigt. Das Kreuz 47 hilft, eine gerade axiale Strömung durch die Abscheidevorrichtung 42 zu erhalten, welche eine bessere Abscheidung der Partikel zur Folge hat.

Am Auslaßende der Abscheidevorrichtung 42 ist ein zylindrischer Auslaßrohrstutzen 49 am kleinsten der starren Bänder 44 befestigt. Ein ringförmiger Flansch 50 erstreckt sich vom Auslaßrohrstutzen

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49 radial nach außen. Der äußere Durchmesser des Rohrstutzens 49 entspricht dem inneren Durchmesser der Auslaßöffnung 17, wodurch eine gleitende Verbindung erzielt wird. Eine zusätzliche Abdichtung 37 ist auf der Auslaßkappe 16 angebracht, um eine abdichtende Verbindung mit dem Flansch 50 herzustellen (Fig. 4).

Gemäß Fig. 4 besteht das Filterelement 4 3 aus dem bekannten Faltenfilterelement 25 und den Mänteln 26 und 27. Es enthält jedoch geänderte Endkappen 52 und 53, die die Abscheidevorrichtung 42 nicht aufnehmen.

Die Konstruktion des Gerätes 41 ist ansonsten mit der des Gerätes 11 im wesentlichen identisch. Die schachtförmigen Konstruktionen der Abscheidevorrichtung 42 schafft eine vergrößerte Fläche von schlitzartigen Durchflußräumen. Weiterhin ist offensichtlich, daß es die getrennte Anordnung der Abscheidevorrichtung 4 2 und des Filterelementes 43 erlaubt, sie einzelnd aus dem Gerät 41 zu entfernen und auszutauschen.

Die Fig. 7 bis 9 zeigen drei weitere Ausführungsbeispiele, welche Vorrichtungen aufweisen, die das Entfernen der abgeschiedenen Partikel unterstützen und die besonders unter äußerst staubigen und schmutzigen Bedingungen von Nutzen sind. In Fig. 7 umfaßt ein insgesamt mit 61 bezeichnetes Luftreinigungsgerät ein zylindrisches Gehäuse 62, welches an beiden Enden offen ist und welches am Einlaßende mit einem am Rand verlaufenden Flansch 63 versehen

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ist. Das Gehäuse 62 weist weiterhin einen Auslaß 64 für gereinigte Luft auf, dessen öffnung sich in der Gehäusewandung im wesentlichen am Auslaßende befindet. Eine abnehmbare Kappe 65 ist am Gehäuse 62 durch eine Schraubverbindung 66 und einen O-Ring 67 abdichtend befestigt. Die Einlaßkappe 65 ist mit einem großen Einlaß 68 versehen, welcher die ungereinigte Luft in das Gerät 61 eintreten läßt.

Eine Endkappe 69 ist dauerhaft und abdichtend am Auslaßende des Gehäuses 62 angebracht. Wie dargestellt, ist die Endkappe 69 mit einer zylindrischen Einbuchtung versehen, die das kleinere Ende einer konischen Abscheide- und Filterbaugruppe 71 aufnimmt. Die Baugruppe 71 umfaßt eine konische Abscheidevorrichtung 72 mit Luftschlitzen 73 sowie ein Faltenfilterelement 74 mit trockenem Papier, das ebenfalls konisch geformt ist. Die Abscheidevorrichtung 72 und das Filterelement 74 sind gemeinsam durch Endkappen 75 und 76 gehalten, wovon die erstere einen am Rand verlaufenden Flansch aufweist, welcher zwischen der Endkappe 65 und dem Flansch 63 des Gehäuses 62 eingeklemmt ist. Eine flache ringförmige Dichtung 77 ist zwischen den Endkappen 76 und 69 angebracht, um einen luftdichten Abschluß zu erzielen. Ein Auslaßschacht 78 stützt sich an der Einlaßkappe 65 ab und ist mit ihr verbunden, welcher scheinbar zum Auslaßende der Abscheidevorrichtung 72 verläuft, um zur Abscheidung einen Abscheideabschnitt 79 und zum Auslaß einen Auslaßabschnitt 80 zu bilden, welche konzentrisch sind. Es ist offensichtlich, daß die Endkappe 76 der Abscheide- und Filterbaugruppe 71 eine durchgängige kreis-

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förmige Kappe und somit unterschiedlich von der ringförmigen Anordnung der Endkappe 75 ist, so daß die abgeschiedenen Partikel und der sie tragende Luftstrom nicht durch den Boden des Gerätes 61 entweichen, wie das auch in. Fig. 7 dargestellt ist. Die Endkappe 76 ist mit einer ringförmigen konkaven Einbuchtung 76a versehen, die im wesentlichen mit dem ringförmigen, abgerundeten unteren Ende des Auslaßschachtes 78 übereinstimmt, so daß die gereinigte Luftströmung vom Abscheideabschnitt 79 zum Auslaßabschnitt 80 hin gleichmäßig umgekehrt wird.

Es ist darüberhinaus offensichtlich, daß der Auslaßabschnitt 80 anfänglich einen gleichbleibenden Durchmesser aufweist und sich dann zu einer größeren Strömungsfläche ausdehnt, bevor er sich an seinem Auslaß durch die Seite der Einlaßkappe 65 nach außen biegt. Zu diesem Zweck weist der Auslaßschacht 78 einen äußeren Mantel 81 auf, der im wesentlichen zylindrisch geformt ist und einen inneren Mantel 82 auf, welcher den sich erweiternden Strömungsweg bildet. Das Verbindungsstück zwischen den Mänteln 81 und 82, das durch das Bezugszeichen 83 gekennzeichnet ist, entspricht in seiner Form anfänglich dem untersten Luftschlitz und ist dann abgerundet zu dem Zweck, die Strömung von oben angegeben gleichmäßig und stoßfrei umzukehren.

Um die schnelle und effektive Umkehr der abgeschiedenen Partikel zu unterstützen, ist ein Luftleitstutzen 84, welcher axial in die Einmündung des Auslaßabschnittes 80 hereinragt, in die Endkappe 76 eingedrückt. Der Luftleitstutzen 84 wird durch den Ge-

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brauch eines O-Ringes 85 dichtend gegen die Endkappe 76 geklemmt und ist für die Verbindung mit einer Hochdruckluftquelle durch die Verwendung eines vergrößerten Montierstückes 86 vorbereitet.

Die Abscheidung und Filtrierung des Luftreinigungsgerätes 61 ist im wesentlichen dieselbe wie beim Luftreinigungsgerät 11, obwohl es offensichtlich ist, daß die Einlaßluft den Auslaßschacht 78 umströmen muß, um in den ringförmigen Abscheideabschnitt 79 zu gelangen. Dieser Abschnitt konvergiert um eine gleichmäßige Strömungsgeschwindigkeit zu erhalten, wodurch eine wirkungsvolle Abscheidung erreicht wird.

Wenn die Partikel und die sie tragende Strömung den Abscheideabschnitt 79 verlassen, findet eine sanfte Strömungsumkehr statt, welche deutlich durch die aus dem Luftleitstutzen 84 resultierende Hochgeschwindigkeitsströmung unterstützt wird. Der Luftleitstutzen 84 schafft einen Strömungsdruck innerhalb des Auslaßabschnittes 80, welcher geringer als der innerhalb des Abscheideabschnittes 79 ist und welcher die abgeschiedenen Partikel in den Auslaßabschnitt herein und aus dem Auslaßschacht 79 herauszieht. Diese zunehmende Strömung verbessert deutlich die Abscheidungsleistungsfähigkeit des Gerätes 61 und ist damit äußerst staubigen Umgebungen gut angepaßt.

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Fig. 8 zeigt ein Luftreinigungsgerät, welches im wesentlichen dem Gerät 61 entspricht mit Ausnahme eines geänderten Auslaßschachtes 91. Der Auslaßschacht 91 umfaßt einen äußeren Mantel 92, der einen zum unteren Ende der Abscheidevorrichtung 72 hin zunehmenden Durchmesser aufweist, wodurch der Grad der Konvergenz des Abscheideabschnittes 93 erhöht wird. Ein innerer Mantel 94 ist zylindrisch geformt und beschreibt so einen Auslaßabschnitt 95 mit konstantem Querschnitt. Das Auslaßende des Auslaßschachtes 91 ist radial nach außen durch die Seite der Einlaßkappe gebogen, wie gezeigt.

In Fig. 9 wird ein Auslaßschacht 101 durch einen zylindrischen äußeren Mantel 102 und einen zylindrischen inneren Mantel 103 beschrieben, wodurch ein Abscheideabschnitt 104 mit einem kleineren Grad der Konvergenz und ein Auslaßabschnitt 105 mit konstantem Durchmesser gebildet wird. Das obere Ende des äußeren Mantels endet in einem Dom 106, welcher im Einlaß des Gerätes angebracht ist, um die gleichmäßige, sanfte Umleitung der Strömung in den ringförmigen Abscheidea' _ -rhnitt 104 zu unterstützen. Der innere Mantel 103 verläuft radial nach außen gebogen durch den äußeren Mantel 102 und die Seite der Einlaßkappe um die abgeschiedenen Partikel zu entfernen.

Der Raum zwischen den inneren und äußeren Mänteln 81 und 82, und 94, 102 und 103 ist ein Totraum und der Strömung nicht ausgesetzt.

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Die Ausführungsbeispiele der Fig. 7 bis 9 sind größerer Klarheit wegen in gewisser Hinsicht schematisch und zeigen keinerlei
Abstützung der Auslaßschächte 78, 91 und 106 als durch die betreffende Einlaßkappe. Es ist jedoch'möglich, radiale Verstrebungen zwischen dem Auslaßschacht und der Einlaßkappe oder der betreffenden Abscheidevorrichtung einzubauen, wenn sie zur zusätzlichen Abstützung notwendig sein sollten.

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I MEINE AKTE:

(bitteangeben) M14/6475 X/Sc

Donaldson Company, Inc., 1400 West 94th Street, Minneapolis, Minnesota 55431 (V.St.A.

"luftreiniger"

P.11 .jr. tan Sprüche;

Luftreiniger, gekennzeichnet durch

a) ein Gehäuse (12), welches eine Kammer umschließt und welches einen Einlaß (15) für ungereinigte Luft einen ersten Auslaß (17) für das Entfernen von Partikeln und einen zweiten Auslaß (20) für gereinigte Luft aufweist,

b) ein konvergierendes Wandelement (22), welches innerhalb der Kammer in Verbindung mit dem Einlaß (15) angebracht ist und welches einen ersten Durchflußweg

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für die Einlaßluft beschreibt, welcher in seinem Querschnitt vom Einlaß (15) her abnimmt,

c) Luftschlitze (24) , die in das konvergierende Wandelement (22) geformt sind und die einen zweiten Strömungsweg durch dasselbe beschreiben, wobei die Luftschlitze so konstruiert sind, daß sie die Luft zwingen, teilweise die Strömungsrichtung zu ändern, damit sie durch die Luftschlitze (24) strömen kann, wodurcn sie die Abscheidung der Partikel von der Luft ermöglich, r.,

d) Elemente, die eine Strömung zwischen dem konvertierender. Wandelement (22) und dem ersten Auslaß (17) ermöglichen, um die abgeschiedenen Partikel durch diesen zu entfernen und

e) ein konvergierendes Filterelement (25), welches innerhalb der Kammer zwischen dem konvergierenden Wandelement (22) und dem zweiten Auslaß (20) angeordnet ist und welches im wesentlichen wie das konvergierende Wandelement (22) ausgerichtet ist, um die Luft zu filtern, die die Luftschlitze (24) passiert und verläßt,

f) eine Strömungsverbindung zwischen dem zweiten Auslaß (20) und dem Filterelement (25), so daß der Auslaß (20) die gefilterte Luft von dem Filterelement (25) zugeführt bekommt und um die gefilterte Luft aus dem Gerät (11) ausströmen zu lassen.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (12) im wesentlichen zylindrisch ist und das konvergierende Wandelement (22) sowie das Filterelement (25) konisch geformt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichne'-, daß das konvergierende Wandelement (22) und das Filterelement (25) als eine einheitliche Abscheide- und Filterbaugruppe (21) konstruiert sind, wobei die Baugruppe (21) austauschbar im zylindrischen Gehäuse (12) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (15) und der erste Auslaß (17) in den axialen Enden des zylindrischen Gehäuses (12) angeordnet sind, wobei das konvergierende Wandelement (22) kreisförmige Öffnungen an jedem seiner Enden aufweist, welche in ihrer Größe dem Einlaß (15) und dem ersten Auslaß (17) entsprechen und welche eine Strömungsverbindung mit diesen ermöglichen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Gehäuse (12) wenigstens eine austauschbare Endkappe (14) umfaßt, um das Entfernen der oben genannten Abscheide- und Filterbaugruppe (21) zu ermöglichen.

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G. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die abnehmbare Endkappe (14) am Einlaßende des Gehäuses (12) befindet, wobei der oben erwähnte Einlaß (15) zentrisch darin angebracht ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekonnzeichnet, daß das Filterelement (25) innere {2b) und äußere (27) konische Mantel umfaßt, zwischen denen sich ein gefaltetes Filterelement (25) befindet.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das konvergierende Wandelement (22) und das Filterelement (25) konzentrisch ir.it einem Abstand voneinander angeordnet sind und daß die Abscheide- und Filterbaugruppe (21) weiterhin nicht perforierte ringförmige Endkappen (28, 29) an jedem ihrer Enden aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin Dichtelemente (37) zwischen jeder der ringförmigen Endkappen und dem Gehäuse (12) aufweist, welche dort abdichtend angebracht sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin ein konisch geformtes Sicherheitsfilterelement (31) aufweist, welches

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zwischen der Abscheide- und Filterbaugruppe (21) und dem zweiten Auslaß (20) angeordnet ist, wobei das Sicherheitsfilterelement (31) konzentrisch mit der Abscheide- und Filterbaugruppe (21) abdichtend anliegt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Auslaß (20) an der Seite des Gehäuses (12) angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin einen Sammelbehälter (18) aufweist, der am Auslaßende des Gehäuses (12) in Verbindung mit dem ersten Auslaß (17) angebracht ist, wobei der Sammelbehälter (18) ein Auslaßrohr (19) aufweist, welches die Partikel abführt und radial nach außen verläuft.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement (25) im Verhältnis zu dem konvergierenden Wandelement (22) in Strömungsrichtung divergiert.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin ein zweites Filterelement (31) umfaßt, welches zwischen dem ersten, oben erwähnten Filterelement (25) und dem zweiten Auslaß (20) angeord-

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15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Filterelement (31) im wesentlichen im gleichen Maße wie das konvergierende Wandelement (22) und das erste Filterelement (25) konvergiert.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (12) im wesentlichen zylindrisch ist und daß das konvergierende Wandelement (22) und das erste (25) und zweite (31) Filterelement konisch geformt und konzentrisch angeordnet sind.

17. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftschlitze (24) aus einer Viel zahl von Luftschlitzen (24) bestehen, die sich radial nach innen erstrecken und in Strömungsrichtung des Luftstromes konvergieren.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Lufts : litze (24) in ringförmigen und längslaufenden Reihen angeordnet sind.

19. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement (25) einen inneren (26) und einen äußeren (27) Mantel umfaßt, zwischen denen sich das gefaltete Filterelement (25) befindet.

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20. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das konvergierende Wandelement eine Abscheidevorrichtung (42) umfaßt, welche aus einer Vielzahl schachtförmig angeordneter konischer ringförmiger Bänder (44) besteht, wobei der Durchmesser der Bänder (44) in Richtung des Luftstromes zunehmend kleiner wird und wobei der kleinste Durchmesser jedes Bandes (44) kleiner als der größte Durchmesser des benachbarten Bandes (44) ist, um einen zwischen den beiden liegenden Abschnitt schlitzartig zu erhalten.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmigen Bänder (44) durch eine Vielzahl von Längsträgern (45) miteinander verbunden sind.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheidevorrichtung (42) weiterhin ein Paar kreuzförmig angeordneter Blätter (48) umfaßt, die sich axial in den Einlaß erstrecken, um für eine stetige axiale Strömung durch diesen Sorge zu tragen.

25. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin einen Luftleitstutzen (84) umfaßt, der sich innerhalb des konvergierenden Wandelementes und des ersten Auslasses (17) befindet und der an eine Verbindung mit einer Druckquelle angepaßt ist, um das Entfernen der abgeschiedenen Partikel aus dem Gerät (61) zu unterstützen.

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24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet/ daß

a) das konvergierende Wandelement und das Filterelement (74) eine Abscheidevorrichtung (72) umfassen,

b) die Abscheidevorrichtung (72) und das Filterelement (74) konisch geformt und konzentrisch angeordnet sind,

c) daß das Element, welches eine Strömungsverbindung zwischen dem konvergierenden Wandelement und dem ersten Auslaß (80) herstellt, folgende Elemente umfaßt:

i) ein Auslaßrohr, welches konzentrisch innerhalb der Abscheidevorrichtung (72) angeordnet ist und welches ein Einlaß- und ein Auslaßende aufweist,

iijein Element (83), welches den Luftstrom von der Abscheidevorrichtung (72) in das Auslaßrohr umleitet
iii)und das Luftleitelement (84), welches in der

Nähe des Einlaßendes des Auslaßrohres angeordnet ist.

25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftleitelement (84) einen Luftleitstutzen umfaßt, welcher am Gehäuse (62) gehaltert ist und welcher in das Einlaßende des Auslaßrohres ragt.

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26. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Oberfläche des Auslaßrohres im Verhältnis zu der konvergierenden Abscheidevorrichtung (72) divergiert.

27. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Oberfläche des Auslaßrohres im Verhältnis zum ersten Auslaß (80) divergiert.

26. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Oberfläche des Auslaßrohres zylindrisch geformt ist und einen im wesentlichen gleichbleibenden Durchmesser aufweist.

29. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Oberfläche des Auslaßrohres zylindrisch geformt ist und einen im wesentlichen gleichbleibenden Durchmesser aufweist.

30. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Auslaß (80) in der Gehäuseseite angeordnet ist und daß das Auslaßrohr (78, 91, 101) radial nach außen gekrümmt ist, um eine Strömungsverbindung mit demselben zu ermöglichen.

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31. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das konvergierende Wandelement (22) derart konstruiert ist, daß es eine Strömungsgeschwindigkeit am ersten Auslaß (17) erreicht, die ungefähr der Strömungsgeschwindigkeit am Einlaß (15) entspricht.

32. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das konvergierende Wandelement (22) derart konstruiert ist, daß es eine Strömungsgeschwindigkeit am ersten Auslaß (17) erreicht, die mindestens zweimal so groß wie die Strömungsgeschwindigkeit am Einlaß (15) ist.

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