DE3041547C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Reinigungsvorrichtung für die An
saugluft eines Verbrennungsmotors mit einem im Luftansaug
rohr des Verbrennungsmotors angeordneten Grobfilter und einem
dem Grobfilter nachgeschalteten Feinfilter, wobei die Luft im
Grobfilter in solche Bewegung versetzt wird, daß feste Ver
unreinigungen in eine Schmutzsammelkammer abgeschieden wer
den, aus der sie über ein Saugrohr, das an eine Vakuumquelle
angeschlossen ist, abgesaugt werden, wogegen die im Grobfil
ter gereinigte Luft durch das Luftansaugrohr zum Feinfilter
weitergeleitet wird.
Eine solche Reinigungsvorrichtung ist bekannt (DE-GM 66 05 913).
Bei Verbrennungsmotoren, die in staubender Umgebung arbeiten, die
beispielsweise in Baustellenfahrzeugen vorgesehen sind, wer
den zum Reinigen der einströmenden Luft immer verwickelter
aufgebaute Reinigungsvorrichtungen vorgesehen. Dabei ist zu be
achten, daß die Filter keinen zu großen Druckverlust im An
saugsystem des Verbrennungsmotors hervorrufen dürfen und daß
die zum Auswechseln oder Reinigen der Filter erforderlichen
Zeitabstände nicht zu kurz sein dürfen. Um diesen Anforderun
gen ohne übermäßigen Raumbedarf zu genügen, wird mit einem
vorgeschalteten Grobfilter mit Schmutzabsaugung gearbeitet.
Dabei ist es bekannt, als Grobfilter einen Zyklonfilter vorzu
sehen.
Bei der bekannten Reinigungsvorrichtung geht das an die
Schmutzsammelkammer angeschlossene Saugrohr von einem Punkt
im Ansaugbereich des Kühlergebläses aus, das somit als Vakuum
quelle benutzt wird. Desweiteren ist die Möglichkeit der An
ordnung eines gesonderten Gebläses oder eines Ejektors ange
sprochen, der mit einem Gebläse oder durch die Abgase des Ver
brennungsmotors betrieben wird und die Vakuumquelle für die
Schmutzabsaugung bilden kann.
Diese bekannten Ausbildungen sind, soweit sie mit Gebläsen
arbeiten, vergleichsweise teuer und mit der Gefahr betrieb
licher Störungen belastet. Im übrigen ergeben sich durch die
Nutzung vorhandener Gebläse wie auch der Abgasströmung un
günstig lange Rohrleitungen, was insbesondere für Schwerfahr
zeuge gilt, bei denen der Grobfilter über dem Fahrerhaus an
geordnet ist. Hier entstehen auch zusätzliche Dichtungsproble
me, wenn das Fahrzeug mit einem kippbaren Fahrerhaus ausge
stattet ist. Ein mit der Abgasströmung betriebener Ejektor
macht im übrigen die Verwendung teurer Werkstoffe erforder
lich, die den korrodierenden Abgasen standhalten.
Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
die Reinigungsvorrichtung einfach, kompakt, wirksam und stö
rungsunanfällig auszubilden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das von
der Schmutzsammelkammer wegführende Saugrohr an einer in
Strömungsrichtung hinter dem Grobfilter gelegenen Stelle in
eine die Vakuumquelle für den Unterdruck im Saugrohr bildende
Leitungsverengung des Luftansaugrohrs mündet und das Saug
rohr zwischen seinen Verbindungsstellen mit der Schmutzsammel
kammer des Grobfilters und dem Luftansaugrohr einen Filter
zum Abscheiden fester Verunreinigungen aus der durch das Saug
rohr strömenden Luft aufweist.
Bei der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung werden keine
getrennten Bauteile für die Vakuumquelle benötigt. Das ver
einfacht nicht nur die Vorrichtung sondern erhöht insbesonde
re ihre Betriebssicherheit. Durch den Filter im Saugrohr ist
gewährleistet, daß die durch das Saugrohr abgezweigte Luft in
gereinigtem Zustand in die Leitungsverengung einströmt und
damit wieder in das Luftansaugrohr zurückgeführt wird.
Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung
ergeben sich aus den Unteransprüchen. Danach ist es vorteil
haft, den Grobfilter, das Saugrohr mit seinem Filter und die
Leitungsverengung des Luftansaugrohres an einer Aufbaueinheit
an einem Fahrgestell aufzuhängen. Die Reinigungsvorrichtung
benötigt dann keine Verbindungsstelle, die Bewegungen zwi
schen dem Fahrgestell und der Aufbaueinheit ausgleichen müßte.
Somit werden Schwierigkeiten vermieden, die sich anderenfalls
bei der Abdichtung solcher Verbindungsstellen ergeben würden.
Zweckmäßig ist auch die selbsttätige Entleerung der Verunrei
nigungen aus der Schmutzsammelkammer des dem Saugrohr zuge
ordneten Filters. Diese Entleerung erfolgt ohne Absaugung.
Eine entsprechende selbsttätig wirkende Entleerung mittels
eines Bodenventils ist bekannt, beispielsweise in Form eines
Lippen-Rückschlagventils (DE-AS 12 55 988) .
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an
hand einer schematischen Zeichnung beschrieben. Diese zeigt
eine an der Rückwand des Fahrerhauses eines Lastkraftwagens
angeordnete Reinigungsvorrichtung in einer Sicht in Fahrt
richtung, wobei zur Verdeutlichung Teilschnitte und wegge
brochene Teile vorgesehen sind.
Der dargestellte Abschnitt einer beim gezeigten Beispiel von
einem Fahrerhaus gebildeten Aufbaueinheit 1 eines Lastkraft
wagens hat eine Rückwand 2, an der mit nicht dargestellten
Mitten die Reinigungsvorrichtung gemäß der Erfindung be
festigt ist. Die Reinigungsvorrichtung enthält einen Grob
filter 4, von dem ein Verlängerungsstück sich über dem Dach 5 der
Aufbaueinheit 1 in der Fahrtrichtung des Fahrzeuges erstreckt.
Entlang der Rückwand 2 der Aufbaueinheit 1 leitet ein Luft
ansaugrohr 6 Ansaugluft nach unten zu einem Feinfilter 7,
aus dem die Ansaugluft über ein Rohr 8 zu einem nicht dar
gestellten Verbrennungsmotor weitergeleitet wird.
Das Luftansaugrohr 6 ist zweiteilig ausgebildet, wobei der
untere Abschnitt 10 am Fahrzeug-Fahrgestell 12 und der obere
Abschnitt 11 an der Aufbaueinheit 1 befestigt ist. Die Auf
baueinheit 1 ist mit nicht dargestellten Mitteln am Fahr
gestell 12 elastisch aufgehängt; dementsprechend sind die
Abschnitte 10 und 11 des Luftansaugrohres 6 durch einen Balg
13 aus Kautschuk miteinander verbunden, der Relativbewegungen
zwischen ihnen ausgleicht. Der Balg 13 ist auch so ausgebil
det, daß sich die Abschnitte 10 und 11 leicht voneinander
trennen lassen, um ein Abkippen der Aufbaueinheit 1 nach
vorn zu ermöglichen.
Der Grobfilter 4 ist zu einer längsgerichteten, vertikalen
Ebene symmetrisch aufgebaut; jede Filterhälfte 15 und 16
enthält mehrere sogenannte Durchströmzyklone 17, die keine
beweglichen Teile aufweisen und mit nicht dargestellten
festen Leitkörpern versehen sind, die auf die durchströmende
Luft einwirken und sie in eine drehende Bewegung versetzen.
Die Bewegung hat zur Folge, daß feste Verunreinigungen in
der Luft durch die Wirkung der Zentrifugalkraft nach außen
gegen die Zylinderfläche des Durchströmzyklons 17 geschleudert
und über eine Öffnung 19 in der Wand des Durchströmzyklons 17
in eine Schmutzsammelkammer 18 hinausgedrängt werden, welche
die Durchströmzyklone 17 umschließt. Derartige Zyklone sind
der Fachwelt bekannt und werden daher nicht näher be
schrieben.
Es ist von Vorteil, wenn der Grobfilter 4 zwischen 20 und 30
Durchströmzyklone 17 enthält. Aus jedem Durchströmzyklon 17
strömt gereinigte Luft weiter in das Luftansaugrohr 6. Aus
der Schmutzsammelkammer 18 führt je Filterhälfte 15 bzw. 16
ein Rohr 20 zu einem Filter 21, der über ein Rohr 23 auch
mit einer beim gezeigten Beispiel von einer Venturi-Düse ge
bildeten Vakuumquelle 22 im Luftansaugrohr 6 in Verbindung
steht. Dies bedeutet, daß ein im Luftansaugrohr 6 erzeugter
Unterdruck über die Rohre 20 und 23 auf die Schmutzsammel
kammer 18 des Grobfilters 4 übertragen wird. Nachfolgend
werden die Rohre 20 und 23 gemeinsam als Saugrohr 20 bezeich
net.
Der Filter 21 enthält mehrere in einer Reihe oder anders an
geordnete Umlenkzyklone 25, von denen nur einer gezeichnet
ist. Derartige Umlenkzyklone sind der Fachwelt bekannt; ihre
Beschreibung wird daher auf solche Angaben beschränkt, die
für das Verständnis der vorliegenden Erfindung erforderlich
sind. In den Umlenkzyklonen 25 wird die Luft nicht nur in
eine drehende Bewegung versetzt, sondern auch ihre Strömungs
richtung um 180° geändert, bevor die Luft einen solchen
Umlenkzyklon 25 verläßt. Der Umlenkzyklon 25 setzt sich aus
zwei an den Enden offenen Rohren 26 und 27 zusammen, die ein
ander auf einem Teil ihrer Länge konzentrisch umgeben. In
dem so gebildeten kreisringförmigen Zwischenraum sind Leit
körper angeordnet, mit denen die Rohre 26 und 27 starr mit
einander verbunden sind.
Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Umlenkzyklone
25 in einer Reihe in einer Mittelkammer 28 im Filter 21 an
geordnet. Die entsprechenden Enden der Umlenkzyklone 25 sind
an Endwänden 30 und 31 der Mittelkammer 28 befestigt. Löcher
in den entsprechenden Endwänden 30 und 31 ermöglichen eine
Strömung durch die Rohre 26 und 27, wobei Verunreinigungen
in eine untere Schmutzsammelkammer 32 im Filter 21 und gerei
nigte Luft in eine obere Kammer 33 im Filter 21 geleitet
wird. Die Kammer 33 steht über das Rohr 23 mit der Vakuum
quelle 22 in Verbindung.
Das Reinigen im Filter 21 geschieht folgendermaßen: Die ver
unreinigte Luft aus der Schmutzsammelkammer 18 des Grob
filters 4 wird durch das Saugrohr 20 hindurch der Mittel
kammer 28 des Filters 21 zugeleitet. Die Luft wird somit
entsprechend einem in die Zeichnung eingezeichneten Pfeil
nach unten durch den mit Leitkörpern versehenen Zwischenraum
zwischen den Rohren 26 und 27 im Umlenkzyklon 25 angesaugt.
Die Leitkörper erteilen der Luft eine drehende Bewegung, wo
nach der im engen Rohr 26 herrschende Unterdruck auf die Luft
einwirkt, um sie um 180° umzulenken und in die obere Kammer
33 zu richten, aus der sie in die von der Venturi-Düse ge
bildete Vakuumquelle 22 im Luftansaugrohr 6 weiterströmt. In
der Zeichnung ist die Strömungsrichtung im Luftrohr mit einem
am oberen Abschnitt des Rohres 26 beginnenden Pfeil an
gegeben.
Zusammen mit der Umlenkung führt die Drehung der Luft dazu,
daß in ihr mitgeführte feste Verunreinigungen in die untere
Schmutzsammelkammer 32 ausfallen, in deren unterem Teil ein
sogenanntes Staubventil 35 angeordnet ist, welches von zwei
einander gegenüber angeordneten Lippen aus Kautschuk ge
bildet ist. Infolge der Schwingungen im Fahrzeug während der
Fahrt oder wenn der Verbrennungsmotor abgeschaltet und im
Filter 21 kein Unterdruck mehr erzeugt wird, öffnet sich
das Staubventil 35 und entleert alle angesammelten Verunrei
nigungen ins Freie.
Die Vakuumquelle 22 ist in Strömungsrichtung vor dem Balg 13
angeordnet, wodurch die Reinigungsvorrichtung mit dem Grob
filter 4, dem Saugrohr 20 mit Filter 21 und der Vakuumquelle 22
eine in sich zusammenhängend aufgebaute Einheit bilden, welche
mit der Aufbaueinheit 1 des Fahrzeuges elastisch verbunden
ist. Eine solche Einheit läßt sich ohne weiteres auch auf
andere Verbrennungsmotor-Anordnungen anwenden, beispielsweise
auf Verbrennungsmotoren, die in Lastkraftwagen und Bau
maschinen oder in mobile oder stationäre Kompressoren ein
gebaut sind.
Gegenüber anderen Formen der Leitungsverengung bietet die
dargestellte Venturi-Düsen-Verengung die vorteilhafte Kom
bination eines geringen Druckverlustes im Ansaugluftsystem
und eines hohen Unterdruckes an der Verbindungsstelle des
Saugrohres 20 mit dem Luftansaugrohr 6. Diese Verbindungs
stelle ist dort angeordnet, wo die Venturi-Düse die engste
Stelle des Luftansaugrohres 6 bildet. Zur Erzielung der ge
wünschten Wirkung sollte der Strömungsquerschnitt an der
engsten Stelle der Venturi-Düse etwa zwischen 25% und 75%
des Strömungsquerschnitts des Luftansaugrohres 6 betragen.
Bei Grobfiltern des vorstehend beschriebenen Typs, die für
Dieselmotoren in Schwerfahrzeugen geeignet sind, hat sich
jedoch herausgestellt, daß die als Vakuumquelle benutzte
Leitungsverengung im Luftansaugrohr nicht einen Druckverlust
hervorrufen sollte, der den Druckverlust über den Grobfilter
übersteigt. Ein größerer Druckverlust an der Verengungsstelle
und ein sich daraus ergebender höherer Unterdruck in der
Schmutzsammelkammer des Grobfilters erhöhen den Reinigungs
grad im Grobfilter nicht so, als daß sich damit die Ver
kleinerung des zulässigen Druckverlustbereiches des Filters
ausgleichen ließe. Diese Verkleinerung ist die Folge des er
höhten Druckverlustes über die Verengungsstelle, da das An
saugluftsystem als Ganzes für einen bestimmten größten Druck
verlust ausgelegt ist, der nicht überschritten werden darf.
Somit werden die Intervalle für die Auswechslung und/oder die
Reinigung des Feinfilters kürzer, da bis zu dem Zeitpunkt,
in dem der Feinfilter den verhältnismäßig niedrig eingestellten
höchsten zulässigen Druckverlustwert erreicht, weniger Zeit
vergeht als vorher, trotzdem der Reinigungsgrad des Grob
filters erhöht worden ist und der Feinfilter somit reinere
Luft als vorher geliefert hat.
Mit der dargestellten Reinigungsvorrichtung wurden hinsicht
lich eines erhöhten Reinigungsgrades im Grobfilter 4,
eines niedrigen Druckverlustes über die Leitungsverengung
und dadurch längerer Intervalle für den Austausch des Fein
filters 7 gute Ergebnisse erzielt, wenn die Vakuumquelle 22
in der Lage war, etwa 6% des den Durchströmzyklonen 17 zu
geführten Luftstromes durch das Saugrohr 20 abzuziehen. Bei
praktischen Versuchen wurde dies mit einer Venturi-Düse er
reicht, die den Strömungsquerschnitt des Luftansaugrohres 6
um etwa 45% verkleinerte. Der genannte Teilstrom von 6%
durch das Saugrohr 20 führt dazu, daß der Reinigungsgrad
eines bestimmten Grobfilters der beschriebenen Art sich von
70% bei unterdrucklosem Saugrohr 20 auf 90% bei unter Unter
druck stehendem Saugrohr 20 erhöht. Um eine merkliche Er
höhung des Reinigungsgrades im Grobfilter 4 zu erreichen,
sollte der Teilstrom durch das Saugrohr 20 wenigstens 2% des
dem Grobfilter 4 zugeleiteten Gesamtluftstromes betragen.
Die Vakuumquelle 22 kann von anderen, mehr oder weniger
speziell ausgebildeten Leitungsverengungen gebildet sein.
In diesem Falle kann die Ejektorwirkung im Luftansaugrohr 6
auch zur Erzeugung von Unterdruck im Saugrohr 20 ausgenutzt
werden. Es können auch verschieden aufgebaute Filter ver
wendet werden.
Claims (7)
1. Reinigungsvorrichtung für die Ansaugluft eines Verbren
nungsmotors mit einem im Luftansaugrohr (6) des Verbrennungs
motors angeordneten Grobfilter (4) und einem dem Grobfilter
(4) nachgeschalteten Feinfilter (7), wobei die Luft im Grob
filter (4) in solche Bewegung versetzt wird, daß feste Verun
reinigungen in eine Schmutzsammelkammer (18) abgeschieden
werden, aus der sie über ein Saugrohr (20), das an eine Vakuum
quelle (22) angeschlossen ist, abgesaugt werden, wogegen die
im Grobfilter (4) gereinigte Luft durch das Luftansaugrohr (6)
zum Feinfilter (7) weitergeleitet wird,
dadurch gekennzeichnet, daß das von der
Schmutzsammelkammer (18) wegführende Saugrohr (20) an einer
in Strömungsrichtung hinter dem Grobfilter (4) gelegenen
Stelle in eine die Vakuumquelle für den Unterdruck im Saug
rohr (20) bildende Leitungsverengung (22) des Luftansaug
rohrs (6) mündet und das Saugrohr (20) zwischen seinen Ver
bindungsstellen mit der Schmutzsammelkammer (18) des Grobfil
ters (4) und dem Luftansaugrohr (6) einen Filter (21) zum Ab
scheiden fester Verunreinigungen aus der durch das Saugrohr
(20) strömenden Luft aufweist.
2. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 1 für den Verbren
nungsmotor eines Fahrzeuges, bei dem eine Aufbaueinheit (1)
an einem Fahrgestell (12) aufgehängt ist,
dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der
Grobfilter (4), das Saugrohr (20) mit dem darin eingebauten
Filter (21) und die Leitungsverengung (22) des Luftansaug
rohres (6) an der Aufbaueinheit (1) befestigt sind.
3. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungs
verengung (22) nach Art einer Venturi-Düse ausgebildet ist und
an der engsten Stelle einen Strömungsquerschnitt hat, der ge
genüber dem Strömungsquerschnitt des Luftansaugrohres (6) um
wenigstens 25% verkleinert ist.
4. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der von der Lei
tungsverengung (22) erzeugte Unterdruck in der Lage ist,
wenigstens 2% des in den Grobfilter (4) einfließenden Luft
stromes durch das Saugrohr (20) umzuleiten.
5. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungsver
engung (22) im Luftansaugrohr (6) einen Druckverlust hervor
ruft, der kleiner ist als der im Grobfilter (4) erzeugte
Druckverlust.
6. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der Filter (21)
im Saugrohr (20) die Luft in solche Bewegung versetzt, daß
feste Verunreinigungen in eine untere Schmutzsammelkammer (32)
abgeschieden werden, die ein Bodenventil (35) aufweist, das
die Verunreinigungen selbsttätig ins Freie entleert.
7. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der Grobfilter
(4) mehrere Durchströmzyklone (17), und der Filter (21) im
Saugrohr (20) mehrere Umlenkzyklone (25) aufweist.
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