EP1558359A1 - Vorrichtung zum abscheiden von partikeln aus einem gasstrom - Google Patents

Vorrichtung zum abscheiden von partikeln aus einem gasstrom

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Publication number
EP1558359A1
EP1558359A1 EP03769387A EP03769387A EP1558359A1 EP 1558359 A1 EP1558359 A1 EP 1558359A1 EP 03769387 A EP03769387 A EP 03769387A EP 03769387 A EP03769387 A EP 03769387A EP 1558359 A1 EP1558359 A1 EP 1558359A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
housing
separator according
separator
opening
inlet
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP03769387A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Torsten Hilpert
Pius Trautmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mann and Hummel GmbH
Original Assignee
Mann and Hummel GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Mann and Hummel GmbH filed Critical Mann and Hummel GmbH
Publication of EP1558359A1 publication Critical patent/EP1558359A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C1/00—Apparatus in which the main direction of flow follows a flat spiral ; so-called flat cyclones or vortex chambers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D45/00—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces
    • B01D45/12—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces

Definitions

  • the invention relates to a pre-separator, in particular for droplet separation of the type specified in the preamble of claim 1.
  • DE 88 05 050 U1 describes a pre-separator, in particular for arrangement as a pre-cleaner in the intake air flow of an air filter for an internal combustion engine. It is a cyclone pre-separator with a housing for guiding the air flow. This housing is designed as a conical tube piece, one end face forming the air inlet and on the other end face an annular end piece is attached with a rearward, i.e. collar protruding inwards and defining an outlet opening. A discharge opening for separated particles is provided on the outer surface of the insert.
  • the axially entering air flow must be deflected so that a rotational flow is created, through which the particles on the inner wall of the conical tube are separated.
  • a flow guide body with vanes is used for the spiral swirling of the air flow.
  • the known pre-separator has a large overall length, since a correspondingly long separation section is required due to the spiral air flow.
  • the flow guide and the forced change in direction of the air flow lead to undesirable pressure losses.
  • the present invention is therefore based on the object of providing a pre-separator of the generic type which is simple in construction and in which the pressure loss is reduced to a minimum.
  • the housing is pot-shaped and has a closed radial wall on one end face, while the other end face is open and forms the outlet opening for the gas flow. It is particularly advantageous that the end face is open over the entire cross-sectional area, so that the pre-separator is also suitable for treating gas flows with a relatively large amount of liquid.
  • the inlet is preferably designed as a feed connector, it being expedient to design this feed connector in one piece with the housing, for example as an injection molded part. It is advantageous that the feed connector has a substantially smaller width than the axial length of the housing and the feed connector is arranged directly adjacent to the radial wall.
  • This embodiment has the advantage that the gas flow supplied is guided over a corresponding distance along the inner wall of the lateral surface and the gas which has been pre-cleaned in this way in the axial direction Housing flows out.
  • the housing it is expedient for the housing to have a diameter which is considerably greater than the axial length of the housing, so that acceleration of the gas flow to small radii is avoided. This measure also contributes to reducing pressure losses.
  • FIG. 2 is a view in the direction of arrow II in Fig. 1,
  • FIG. 4 shows a view in the direction of arrow IV in FIG. 2.
  • a pre-separator 1 which consists of a pot-shaped housing 2, which comprises a cylindrical wall as the outer surface 3 and a closed radial wall 4 as the bottom of the pot.
  • the radial wall 4 extends along an end face in the illustrated installation position of the pre-separator 1.
  • the housing 2 has a wall section 5 which extends tangentially to the cylindrical outer surface and forms an opening in the form of a slot 6 between its end and the cylindrical outer surface 3.
  • FIG. 1 it can also be seen that an inlet 7 extending tangentially to the lateral surface 3 is provided in the form of a feed connector 8 through which an incoming gas stream 9 is guided.
  • the rotational flow 10 then takes place on the inner wall of the lateral surface 3, through which solid and liquid particles are separated from the gas stream. These solid and liquid particles are discharged downwards through the slot 6 as particle discharge 11.
  • Fig. 2 it can also be seen that the pre-cleaned gas stream 12 exits the housing 2 essentially in the axial direction, on the open side of the housing 2, which thus forms a gas outlet opening 13.
  • FIG. 3 shows the view of the pre-separator 1 on the closed radial wall 4, the wall section 5 projecting from the underside via this contour.
  • the diameter of the cylindrical housing 2 is denoted by D.
  • Fig. 4 shows a view of the housing 2 in the direction of arrow IV in Fig. 2. It can be seen from this that the supply nozzle 8, which forms the inlet for the gas flow, has a rectangular cross section, the width of which denotes B. is. It is clear from this that the width B of the feed connector 8 is significantly smaller than the axial length L of the housing 2, and that the feed connector 8 is provided directly adjacent to the closed radial wall 4.
  • the pre-separator is suitable, for example, for use in crankcase ventilation. There are also other possible uses for water separation in the intake air of internal combustion engines.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Cyclones (AREA)

Abstract

Ein Vorabscheider (1) umfasst ein für eine Rotationsströmung (10) ausgebildetes Gehäuse (2) mit einer Mantelfläche (3), deren Rotationsachse mindestens annähernd horizontal verläuft. Das Gehäuse (2) weist einen tangential angeordneten Einlass (7) für einen Gasstrom (9) auf und im Bereich der unteren Wandung der Mantelfläche (3) ist ein Schlitz (6) vorgesehen, durch den die ausgeschiedenen Partikel ausgetragen werden.

Description

VORRICHTUNG ZUM ABSCHEIDEN VON PARTIKELN AUS EINEM GASSTROM
Die Erfindung betrifft einen Vorabscheider insbesondere zur Tropfenabscheidung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.
In DE 88 05 050 Ul ist ein Vorabscheider, insbesondere zur Anordnung als Vorreiniger im Ansaugluftstrom eines Luftfilters für eine Brennkraftmaschine beschrieben. Es handelt sich dabei um einen Zyklon-Vorabscheider mit einem Gehäuse zur Führung des Luftstroms. Dieses Gehäuse ist als konisches Rohrstück ausgeführt, wobei eine Stirnseite den Lufteinlaß bildet und an der anderen Stirnseite ein ringförmiges Endstück angebracht ist mit einem rückwärts, d.h. nach innen ragenden Kragen, der eine Austrittsöffnung begrenzt. An der Mantelfläche des Einsatzstückes ist eine Austragsöffnung für abgeschiedene Partikel vorgesehen. Um die Funktion als Zyklon-Vorabscheider zu erfüllen, muß der axial eintretende Luftstrom umgelenkt werden, so daß eine Rotationsströmung entsteht, durch die an der Innenwandung des konischen Rohres die Partikel ausgeschieden werden. Um diese Richtungsänderung zu erzeugen, ist ein Strömungsleitkörper mit Flügeln zur spiraligen Verwir- belung des Luftstromes eingesetzt.
Der bekannte Vorabscheider weist eine große Baulänge auf, da aufgrund der spiraligen Luftführung eine entsprechend lange Abscheidestrecke erforderlich ist. Außerdem führen der Strömungsleitkörper und die erzwungene Richtungsänderung des Luftstromes zu unerwünschten Druckverlusten.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Vorabscheider der gattungsgemäßen Art zu schaffen, der einfach im Aufbau ist und bei dem der Druckverlust auf ein Minimum reduziert ist.
Diese Aufgabe wird durch einen Vorabscheider mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Durch die tangentiale Zuführung des Gasstromes wird dieser zunächst entlang der Innenwandung der Mantelfläche geführt, und aufgrund dieser Rotationsströmung erfolgt eine Trennung der flüssigen und festen Partikel aus dem Gasstrom. Die festen und flüssigen Partikel werden der Innenwandung der Mantelfläche folgend nach unten geführt und durch den sich an dieser Stelle befindlichen Schlitz ausgetragen.
Mittels einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist das Gehäuse topfförmig ausgeführt und weist auf einer Stirnseite eine geschlossene radiale Wand auf, während die andere Stirnseite offen ist und die Austrittsöffnung für den Gasstrom bildet. Besonders vorteilhaft ist dabei, daß die Stirnseite über die gesamte Querschnittsfläche geöffnet ist, so daß sich der Vorabscheider auch zur Behandlung von Gasströmen mit relativ großer Flüssigkeitsmenge eignet.
Der Einlaß ist vorzugsweise als Zuführstutzen ausgebildet, wobei es zweckmäßig ist, diesen Zuführstutzen einstückig mit dem Gehäuse auszuführen, beispielsweise als Spritzgußteil. Es ist vorteilhaft, daß der Zuführstutzen eine wesentlich geringere Breite aufweist, als die axiale Länge des Gehäuses und der Zuführstutzen unmittelbar an die radiale Wand angrenzend angeordnet ist. Diese Ausführung hat den Vorteil, daß der zugeführte Gasstrom über eine entsprechende Strecke entlang der Innenwandung der Mantelfläche geführt wird und das auf diese Weise vorgereinigte Gas in axialer Richtung aus dem Gehäuse ausströmt. Außerdem ist es zweckmäßig, daß das Gehäuse einen Durchmesser besitzt, der erheblich größer ist als die axiale Länge des Gehäuses, so daß eine Beschleunigung der Gasströmung zu kleinen Radien vermieden ist. Auch diese Maßnahme trägt zur Verringerung von Druckverlusten bei.
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Vorabscheiders ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt :
Fig. 1 eine Ansicht der offenen Seite des Vorabscheiders,
Fig. 2 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles II in Fig. 1,
Fig. 3 eine Ansicht auf die geschlossene Seite des Vorabscheiders, gemäß Pfeil III in Fig. 2,
Fig.4 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles IV in Fig. 2.
In Fig. 1 ist ein Vorabscheider 1 dargestellt, der aus einem topfförmigen Gehäuse 2 besteht, das als Mantelfläche 3 eine zylindrische Wandung sowie als Boden des Topfes eine geschlossene radiale Wand 4 umfaßt. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, erstreckt sich die radiale Wand 4 in der dargestellten Einbaulage des Vorabscheiders 1 entlang einer Stirnseite. Im unteren Bereich weist das Gehäuse 2 einen Wandabschnitt 5 auf, der tangential zur zylindrischen Mantelfläche verläuft und zwischen seinem Ende und der zylindrischen Mantelfläche 3 eine Öffnung in Form eines Schlitzes 6 bildet.
Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß sich der Wandabschnitt 5 etwa über die axiale Länge des Gehäuses 2 erstreckt, so daß auch die Länge des Schlitzes 6 entsprechend über das gesamte Gehäuse reicht.
Aus Fig. 1 ist ferner ersichtlich, daß ein tangential zur Mantelfläche 3 verlaufender Einlaß 7 in Form eines Zuführstutzens 8 vorgesehen ist, durch den ein eintretender Gasstrom 9 geführt wird. An der Innenwandung der Mantelfläche 3 erfolgt dann die Rotationsströmung 10, durch die feste und flüssige Partikel aus dem Gasstrom abgeschieden werden. Diese festen und flüssigen Partikel werden als Partikelaustrag 11 durch den Schlitz 6 nach unten abgeführt. Aus Fig. 2 ist außerdem ersichtlich, daß der vorgereinigte Gasstrom 12 im wesentlichen in axialer Richtung aus dem Gehäuse 2 austritt, und zwar an der offenen Seite des Gehäuses 2, die somit eine Gasaustrittsöffnung 13 bildet.
Die Fig. 3 zeigt die Ansicht des Vorabscheiders 1 auf die geschlossene radiale Wand 4, wobei über diese Kontur der Wandabschnitt 5 an der Unterseite hervorsteht . Der Durchmesser des zylindrischen Gehäuses 2 ist mit D bezeichnet. Die Fig. 4 zeigt eine Ansicht auf das Gehäuse 2 in Richtung des Pfeiles IV in Fig. 2. Es ist daraus ersichtlich, daß der Zuführstutzen 8, der den Einlaß für den Gasstrom bildet, einen rechteckigen Querschnitt besitzt, wobei dessen Breite mit B bezeichnet ist. Es wird daraus deutlich, daß die Breite B des Zuführstutzens 8 deutlich geringer ist als die axiale Länge L des Gehäuses 2, und daß der Zuführstutzen 8 unmittelbar an die geschlossene radiale Wand 4 angrenzend vorgesehen ist .
Der Vorabscheider ist beispielsweise für die Verwendung zur Kurbelgehäuseentlüftung geeignet. Weitere Möglichkeiten der Verwendung bestehen auch für die Wasserabscheidung in der Ansaugluft von Verbrennungsmotoren.

Claims

Ansprüche
Vorabscheider (1) insbesondere zur Tropfenabscheidung mit einem für eine Rotationsströmung (10) ausgebildeten runden Gehäuse (2) mit einer Mantelfläche (3) deren Rotationsachse mindestens annähernd horizontal verläuft, wobei in dem Gehäuse (2) ein Einlaß (7) für einen Gasstrom (9) eine Öffnung (13) zum Austritt des Gasstromes (12) und mindestens eine Öffnung (6) zum Austrag ausgeschiedener Partikel vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (7) mindestens annähernd tangential angeordnet ist und die mindestens eine Öffnung (6) zum Austrag als im wesentlichen axial verlaufender Schlitz (6) im Bereich der unteren Wandung der Mantelfläche (3) ausgebildet ist.
Vorabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) topfförmig gestaltet ist und auf einer Stirnseite eine geschlossene radiale Wand (4) aufweist, während die andere Stirnseite offen ist und die Austrittsöffnung (13) für den Gasstrom (12) bildet.
Vorabscheider nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (7) als Zuführstutzen (8) ausgebildet ist, der vorzugsweise einstückig mit dem Gehäuse (2) ausgeführt ist.
Vorabscheider nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuführstutzen (8) eine Breite (B) aufweist, die wesentlich geringer ist, als eine axiale Länge (L) des Gehäuses (2) . Vorabscheider nach Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, daß der Zuführstutzen (8) unmittelbar an die radiale Wand (4) angrenzend angeordnet ist .
Vorabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz durch einen tangential nach außen gerichteten Wandabschnitt (5) gebildet ist und sich etwa über die gesamte axiale Länge (L) des Gehäuses (2) erstreckt.
Vorabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelfläche (3) des Gehäuses (2) zylindrisch ist.
Vorabscheider nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) einen Durchmesser (D) besitzt, der erheblich größer, vorzugsweise etwa doppelt so groß ist, wie die axiale Länge (L) .
EP03769387A 2002-11-06 2003-10-14 Vorrichtung zum abscheiden von partikeln aus einem gasstrom Withdrawn EP1558359A1 (de)

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Inventor name: HILPERT, TORSTEN

Inventor name: TRAUTMANN, PIUS

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