DE68905389T2 - Luftfiltersatz für ein Industriefahrzeug. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft einen Luftfilter für ein Arbeitsfahrzeug.
• Arbeitsfahrzeuge haben normalerweise eine Filtereinheit für die Maschinen-Elnlaßluft, die aus einer Filterkammer, die ein poröses Element zur Trennung von in der Luft suspendierten Teilen aufnimmt, und einer Einrichtung zur Vorbehandlung der Luft stromaufwärts der Filterkammer zum Abtrennen von Wasser und groben Partikeln von der Luft besteht. Diese Vorbehandlungseinrichtung umfaßt im allgemeinen ein senkrechtes Einlaßrohr oder einen "Schnorchel", das oder der mit einem oberen Lufteinlaß in großem Abstand von dem Boden versehen ist, und eine Einrichtung zum Abtrennen von Wasser oder pulverförmigen Parttkeln, wie ein Zyklon oder dergleichen.
• Eine aus der FR-A-2 605 271 bekannte Filtereinheit ist mit einer Anzahl von Zyklonen versehen, die jeweils einen Satz von geneigten, radialen Blättern umfassen, die eine schraubenförmige Bewegung der Luft hervorrufen. Die Zyklonen sind in einer Vorbehandlungskammer angeordnet, die seitlich neben einer Filterkammer liegt und mit dieser in Verbindung steht.
• Eine andere, aus der FR-A-2 599 272 bekannte Kiltereinheit ist mit einer inneren Filterkammer versehen, die koaxial in einer äußeren Vorbehandlungskammer liegt, die durch eine koaxiale, ringförmige Wand in zwei Abteilungen zur Reduzierung akkustischer Wellen unterteilt ist. Zwei unterschiedliche Zentrifugaleinheiten, die aus einer Anzahl von schraubenförmigen Blättern gebildet sind, befinden sich stromaufwärts und stromabwärts dieser Wand zum Zentrifugieren der Luft.
• Diese bekannten Filtereinheiten haben bestimmte Nachteile. Erstens führen sie zu einem erheblichen Druckabfall in der Einlaßluft, der einen höheren Brennstoffverbrauch und stärkere Rauchabgabe der Maschine hervorruft. Sie sind im übrigen verhältnismäßig sperrig und kostenaufwendig.
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt in der Schaffung einer Luftfiltereinheit für Arbeitsfahrzeuge, bei der die vorgenannten Nachteile der bekannten Einheiten nicht vorliegen.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Luftfiltereinheit für ein Arbeitsfahrzeug, mit einem äußeren Gehäuse, das eine Vorbehandlungskammer bildet, die mit einem stromaufwärtlgen Einlaß und mit Abscheideund Kanalisierungseinrichtungen versehen ist, die im wesentlichen das Wasser von der Einlaßluft trennen, und mit einer Filterkammer, die einen hohlen, zylindrischen Filter aufnimmt und mit einem oberen Auslaß versehen ist, der mit dem zentralen Hohlraum des Filters in Verbindung steht. Die Vorbehandlungs- und Filterkammer stehen miteinander durch eine erste Öffnung in Verbindung. Die Abscheide- und Kanalisierungseinrichtungen umfassen eine erste Trennwand, die senkrecht innerhalb der Vorbehandlungskammer angeordet ist und in dieser einen ersten Raum bildet, der mit dem Einlaß verbunden ist, und einen zweiten Raum, der mit der ersten Öffnung in Verbindung steht. Die ersten und zweiten Räume stehen miteinander über eine weitere Öffnung in Verbindung, die zwischen dem unteren Rand der ersten Trennwand und einer unteren Wand der Vorbehandlungskammer ausgebildet ist. Die Filtereinheit ist dadurch gekennzeichnet, daß die Filterkammer außerhalb der und seitlich neben der Vorbehandlungskammer angeordnet ist, daß die erste Öffnung in einer Wand der Vorbehandlungskammer auf der der Filterkammer zugewandten Seite ausgebildet ist, und daß die Abscheide- und Kanalisierungseinrichtungen eine zweite Trennwand umfassen, die sich von der der Filterkammer zugewandten Wand unterhalb der ersten Öffnung in das Innere des zweiten Raumes erstreckt.
• Die vorliegende Erfindung wird deutlicher werden aus der genauen Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform, die anschließend an einem nicht einschränkend zu verstehenden Beispiel unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung wiedergegeben wird, die eine teilweise geschnittene Ansicht darstellt.
• In der beigefügten Zeichnung bezeichnet die Bezugsziffer 1 eine Luftflltereinheit eines Arbeitsfahrzeugs.
• Die Einheit 1 umfaßt ein äußeres Gehäuse 2, das aus mehreren Teilen gebildet ist, die zweckmäßigerweise aus gepreßtem Metallblech oder geformtem Kunststoff bestehen und insgesamt eine Vorbehandlungskammer 3 und eine Filterkammer 4 bilden, die seitlich nebeneinander angeordnet und miteinander verbunden sind. Insbesondere ist die Kammer 4 im wesentlichen tonnenförmig ausgebildet, während die Kammer 3 quaderförmig gestaltet ist und eine geringere Höhe als die Kammer 4 aufweist und seitlich durch drei im wesentlichen flache Wände 5 und eine konkave Wand 6 begrenzt ist, die im wesentlichen dem Profil eines Bereichs 7 der seitlichen Wand der Kammer 4 folgt, der sie gegenüberliegt.
• Von der oberen Wand 8 des Gehäuses 2 Zweigen im wesentlichen In waagerechter Richtung ein Lufteinlaß-Rohrstutzen 9 und ein Luftaustritts-Rohrstutzen 10 ab, der mit dem Maschinen-Zufuhrrohr zu verbinden ist. Der Einlaß-Rohrstutzen 9 steht mit einer Zone der Kammer 3 in Verbindung, die außerhalb der Kammer 4 liegt, und weist einen Mündungsquerschnitt in länglicher Form auf, der waagerecht verläuft und nach unten gerichtet ist. Der Austritts-Rohrstutzen 10 steht über eine kreisförmige Öffnung 15 mit einer zentralen Zone der Filterkammer 4 in Verbindung, die einen hohlen, zylindrischen Filter herkömmlicher Art aufnimmt. Der Filter 16 bildet eine axiale Leitung 17, die der Öffnung 15 gegenüberliegt.
• Die Kammern 3 und 4 stehen miteinander über eine waagerechte, länglichrechteckige Öffnung 18 in Verbindung, die in der Nähe der oberen Wand 8 angeordnet ist.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Kammer 3 in Querrichtung durch eine Trennwand 19 unterteilt, die sich nach oben von der oberen Wand 8 der Kammer 3 erstreckt, und die Kammer ist daher in einen ersten Raum 20, der mit dem Einlaß-Rohrstutzen 9 verbunden ist, und einen zweiten Raum 21 unterteilt, der mit der Öffnung 18 verbunden ist. Die Trennwand 19 ist mit einer unteren, ausgerundeten Kante 24 versehen, die einen Querschnitt aufweist, der im wesentlichen einem in Richtung des Raumes 21 geneigten Tropfen entspricht, und sie begrenzt mit der unteren Wand 25 der Kammer 3 eine Öffnung 26, die eine Verbindung bildet zwischen dem ersten Raum 20 und dem zweiten Raum 21.
• In der Öffnung 18 ist ein hohler Rohrstutzen 27 entsprechenden Querschnitts befestigt, der in den zweiten Raum 21 hineinragt und in einem nach außen gerundeten Rand 28 endet.
• Von der Wand 6 der Kammer 3 unterhalb des Rohrstutzens 27 ragt eine nach unten geneigte, strömungsbrechende Trennwand 29 vor, die sich in den Raum 21 über eine Länge erstreckt, die etwas größer als die Länge des Rohrstutzens 27 ist.
• In der Nähe der gegenüberliegenden seitlichen Enden der unteren Wand 25 der Kammer 3 sind zwei Auslaßventile 30 bekannter Art angeordnet, von denen nur eines teilweise in Fig. 1 sichtbar ist.
• Schließlich ragt ein Vorsprung 33, der eine Tropflippe bildet, die anschließend beschrieben werden soll, in den Raum 21 von der oberen Wand 8 des Gehäuses 2 herab.
• Die Arbeitsweise der Einheit ist wie folgt. Luft tritt in die Einheit 1 durch den Einlaß 14 des Rohrstutzens 9 ein und strömt in den Raum 20 der Kammer 3. Der Zweck der senkrechten Trennwand 19 besteht darin, einen direkten Eintritt von Wasser in die Kammer 4 zu verhindern und innerhalb der Kammer 3 eine U-förmige Bahn zu bestimmen (Raum 20-Öffnung 26-Raum 21), die in der Lage ist, Wassertropfen durch Zentrifugalwirkung auf die untere Wand der Kammer 3 abzutrennen.
• Der Zweck der abgerundeten unteren Kante 24 besteht darin, den örtlichen Druckabfall zu reduzieren, der durch Aufbrechen des Fluidstroms erzeugt wird. Die Luft gelangt sodann in den Raum 21, und die meisten Tropfen, die nach dem Zentrifugalvorgang zurückbleiben, werden nach oben entlang der Wand 6 durch den Fluidstrom mitgerissen. Diese Tropfen werden sodann durch die strömungsbrechende Trennwand 29 abgeschieden, von der aus sie auf die Bodenwand 25 herabfallen. Die Luft, die jetzt nahezu frei von Wasser ist, strömt weiter aufwärts über die strömungsbrechende Wand 29 hinaus. Alle kleinen Tropfen, die noch in Suspension gehalten sind, konzentrieren sich an der oberen Wand 8 wiederum durch Zentrifugalwirkung und laufen an dieser entlang zu der Tropflippe 33, die sie zu Tropfen größerer Maße konzentriert, so daß sie durch Schwerkraft herabfallen.
• Der abgerundete Rand 28 des Rohrstutzens 27 hat den doppelten Zweck, zum einen einen Druckabfall an der Mündung zu reduzieren und einen Sammelkanal zu bilden, der das Wasser, das an der äußeren Wand des Rohrstutzens 27 anhaftet, unter anderem durch den Effekt der Tropflippe 33, durch Schwerkraft nach unten leitet. Die im wesentlichen "trockene" Luft gelangt sodann durch den Rohrstutzen 27 in die Kammer 4, in der sie durch den Filter 16 gefiltert wird, der suspendierte Verunreinigungen zurückhält. Anschließend strömt die Luft durch die Leitung 17 und den Rohrstutzen 10 zu der Kraftfahrzeugmaschine.
• Das Wasser, das sich auf der Basiswand 25 der Kammer 3 sammelt, wird durch die Ventile 30 ausgelassen, die zu diesem Zweck in Bereichen geringer Sogwirkung angeordnet sind.
• Die Vorteile der Einheit 1 gemäß der Erfindung ergeben sich aus einer Prüfung ihrer Charakteristika.
• Erstens gewährleisten die Form und die Anordnung der inneren Elemente der Kammer 3 (senkrechte Trennwand 19, strömungsbrechende Trennwand 29, Rohrstutzen 27, Tropflippe 33) eine nahezu vollständige Abtrennung des Wassers oder des Schlamms vor der eigentlichen Filtration. Das bedeutet, daß Filterverstopfungsprobleme ausgeschaltet sind und daß auf einen Schnorchel verzichtet werden kann. Diese Effekte, kombiniert mit bestimmten vorteilhaften Details in der Konstruktion der Elemente (Kante 24 der Trennwand 19, Rand 28 des Rohrstutzens 27), führen zu einer beträchtlichen Reduzierung des Einlaß-Druckverlustes.
• Die Trennwände 29 und 19, die in geeigneter Weise in bezug auf die Dimensionen der Kammer 3 dimensioniert sind, bieten eine wirksame Reduzierung der Maschinen-Einlaßgeräusche.
• Weitere Vorteile sind die konstruktive Einfachheit und die verringerten Gesamtkosten der Filtereinheit.
• Schließlich ist es offensichtlich, daß Modifikationen der Einheit 1 möglich sind, die nicht außerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung liegen. Beispielsweise kann eine Trennwand in der Kammer 4 zwischen dem Rohrstutzen 27 und dem Bereich des Filters 16 angeordnet sein, der dem Rohrstutzen gegenüberliegt, damit ein rasch es Verstopfen dieser Zone verhindert wird. Außerdem kann die Einheit 1 einen herkömmlichen Schnorchel anstelle des Einlaß-Rohrstutzens 9 oder In Verbindung mit diesem umfassen.

Claims (9)

1. Luftfilter-Einheit für ein Arbeitsfahrzeug, mit einem äußeren Gehäuse (2), das eine Vorbehandlungskammer (3) bildet, die mit einem oberen Einlaß (9) sowie Abscheide- und Kanalisierungseinrichtungen (19,29) versehen ist, die im wesentlichen zum Abtrennen des Wassers von der Eintrittsluft vorgesehen sind, und einer Filterkammer (4), die einen hohlen, zylindrischen Filter (16) aufnimmt und mit einem oberen Auslaß (10) versehen ist, der mit einem zentralen Hohlraum (17) des Filters (16) in Verbindung steht, welche Vorbehandlungs- und Filterkammern (3,4) miteinander durch eine erste Öffnung (18) verbunden sind, welche Abscheide- und Kanalisierungseinrichtungen (19,29) eine erste Trennwand (19) umfassen, die senkrecht innerhalb der Vorbehandlungskammer (3) angeordnet ist und in dieser einen ersten Raum (20) bildet, der mit dem Einlaß (9) in Verbindung steht, sowie einen zweiten Raum (21), der mit der ersten Öffnung (18) verbunden ist, welche ersten und zweiten Räume (20,21) miteinander durch eine weitere Öffnung (26) in Verbindung stehen, die zwischen der unteren Kante (24) der ersten Trennwand (19) und einer unteren Wand (25) der Vorbehandlungskammer gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterkammer (4) außerhalb der und seitlich neben der Vorbehandlungkammer (3) angeordnet ist, daß die erste Öffnung (18) in einer Wand (6) der Vorbehandlungskammer (3) auf der der Filterkammer (4) zugewandten Seite ausgebildet ist, und daß die Abscheide- und Kanalisierungseinrichtungen (19, 29) eine zweite Trennwand (29) umfassen, die sich von der der Filterkammer zugewandten Wand (6) unterhalb der ersten Öffnung (18) in das Innere des zweiten Raumes (21) erstreckt.

2. Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die zweite Trennwand (29) von der der Filterkammer zugewandten Wand (6) aus abwärts geneigt in den zweiten Raum (21) erstreckt.

3. Einheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Kante (24) der ersten Trennwand (19) abgerundet ist.

4. Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Kante (24) der ersten Trennwand (19) einen Querschnitt aufweist, der im wesentlichen tropfenförmig ausgebildet und in den zweiten Raum (21) geneigt ist.

5. Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rohrstutzen (27) im Inneren der Verbindungs-Öffnung (18) zwischen den Kammer (3,4) befestigt ist und in den zweiten Raum (21) der Vorbehandlungskammer (3) hinelnragt.

6. Einheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende des Rohrstutzens (27), das in den zweiten Raum (21) hlneinragt, einen nach außen gerundeten Rand (28) auiwelst.

7. Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Tropfleiste (33), die aus einem Vorsprung besteht, der sich nach unten von der oberen Wand (8) des Gehäuses (2) in den zweiten Raum (21) der Vorbehandlungskammer (3) erstreckt.

8. Einheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Tropfleiste (33) senkrecht oberhalb des Rohrstutzens (27) angeordnet ist.

9. Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Auslaßventile (30) in der Nähe gegenüberliegender unterer Enden der Vorbehandlungskammer (3).