WO2023285495A1 - Anordnung zur halterung eines rotierenden filterkorbes - Google Patents

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WO2023285495A1
WO2023285495A1 PCT/EP2022/069524 EP2022069524W WO2023285495A1 WO 2023285495 A1 WO2023285495 A1 WO 2023285495A1 EP 2022069524 W EP2022069524 W EP 2022069524W WO 2023285495 A1 WO2023285495 A1 WO 2023285495A1
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basket
annular chamber
arrangement
wall
holding device
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PCT/EP2022/069524
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Klaus Schute
Normann Willimek
Matthias Bäurich
Benjamin STRILLER
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Friedrich Graepel Aktiengesellschaft
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    • B01D46/0052—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with filtering elements moving during filtering operation
    • B01D46/0056—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with filtering elements moving during filtering operation with rotational movement
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
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    • A01D41/12—Details of combines
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    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/26—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies rotatable
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
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    • B01D2271/02—Gaskets, sealings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D2279/60—Filters adapted for separating dispersed particles from gases or vapours specially modified for specific uses for the intake of internal combustion engines or turbines

Definitions

  • the present invention relates to an arrangement for supporting a rotating filter basket.
  • the invention relates in particular to a rotary filter element and a self-propelled machine with a rotary filter element for filtering inflowing amounts of air, which is arranged upstream of an intake chamber of a cooling system of an internal combustion engine of a self-propelled machine.
  • the situation arises in which the filter basket is rotated at a small distance from adjacent rigid machine parts, with an air gap being formed between the filter element and the adjacent rigid machine parts, with an unimpeded inflow of ambient air and/or foreign particles being prevented as far as possible.
  • cooling systems for cooling the coolant of the internal combustion engine, the hydraulic oil, the charge air and / or the coolant of the air conditioning system are used, in which the sucked-in cooling air is filtered as supply air before it enters an intake chamber upstream of the heat exchanger(s) of the cooling system.
  • the cooling system thus consists of a filter element, an intake chamber arranged downstream of the filter element, the heat exchanger or heat exchangers and a fan wheel which is arranged as a suction fan or pressure fan behind or in front of the heat exchanger or heat exchangers.
  • the cooling system From the filter element to the outflow opening of the heat exchanger or the outflow opening of the suction fan, the cooling system forms an air flow channel that is at least essentially closed to the outside, through which the cooling air is sucked in as supply air, fed to the heat exchanger or heat exchangers and then blown out into the ambient air. Without effective dirt separation, the heat exchangers would quickly become clogged with dirt and the cooling would then fail.
  • perforated screens are used as filter elements, which can be designed as a flat perforated sheet metal disk, as a cone or as a basket with a cylindrical jacket sheet metal and a flat cover disk. Perforated screens have screen holes through which the intake air can flow.
  • filter elements such as wire mesh, fleece, perforated plastic mats or foils and the like.
  • These filters also have channels through which intake air can flow, but foreign particles are retained.
  • the sieve holes or channels form sieve openings which allow the intake air to flow through.
  • these filter elements also quickly become clogged with dirt.
  • filter systems are used in which the dirt particles collected on the surface of the filter element are sucked off and/or blown off in certain areas.
  • the filter element is preferably driven in rotation and the suction technology is stationary. Examples of this can be found in the documents EP2865863A2, EP2147712A1 and DE102009056432A1.
  • DE102017109104A1 disclosed a filter element that has a circumferential section in its edge area, in which air guide elements directed into the intake chamber are arranged, which guide cleaned supply air from the intake chamber into the area of the air gap for sealing purposes.
  • the supply air directed into the area of the air gap reduces the pressure difference between the negative pressure in the intake chamber and the atmospheric pressure outside the cooling system in the area of the air gap between the filter element and the adjacent rigid machine parts.
  • the air flow generated by the air guiding elements is preferably so strong that it creates a pressure equalization or a slight overpressure in the area of the air gap, at least at normal working speed. Conventional brush seals can then be completely dispensed with.
  • the arrangement is in particular a construction that is implemented in a superordinate structural unit.
  • the holding device can in particular comprise a type of frame or plate to which the basket can be arranged or fixed in an aligned manner.
  • the holding device can in particular form a flow opening (for the inflow of ambient air), which is preferably completely covered by the basket in the assembled state.
  • the holding device can be part of a vehicle, a cooling system of an internal combustion engine.
  • the holding device can form a substantially planar outer surface, which can define a boundary plane.
  • the basket can be a filter element that is driven in rotation, as was described at the outset. In this respect, full reference can be made to its description for characterizing the basket.
  • the basket is preferably formed with a metallic material.
  • the basket is designed in particular with an approximately cylindrical basket wall and an (approximately flat) basket lid, the basket lid preferably having a diameter which at least corresponds to the flow opening of the holding device. Accordingly, the basket encloses an essentially cylindrical volume or separates it from the surroundings.
  • the edge section is in particular a region of the cylindrical basket wall which is axially furthest away from the basket cover.
  • a single annular chamber is provided around the flow opening.
  • the annular chamber is preferably circular and uninterrupted.
  • the annular chamber preferably has a radial distance greater than 0 and less than 10 mm [millimeters] from a (central) flow opening of the holding device and is in particular designed concentrically thereto.
  • the annular chamber extends axially inward from a radially outer outer surface of the holding device, so e.g. B. parallel to the flow opening or the adjoining flow chamber. It is possible, alternatively or cumulatively, for the annular chamber to extend (at least partially) axially outwards or protruding from an external outer surface of the holding device.
  • the annular chamber is dimensioned or designed in such a way that it can accommodate the predetermined edge section of the basket on both sides, so that it can also rotate about an axis of rotation therein.
  • “received on both sides” with reference to the annular chamber means in particular that the boundaries of the annular chamber are opposite (essentially parallel) over at least one area, i.e. the annular chamber itself is designed in the manner of a cylinder ring, at least over part of the depth.
  • the annular chamber should be designed and dimensioned in such a way that (sliding) contact between the basket and the annular chamber does not occur during normal conditions when the basket rotates.
  • this can also include the annular chamber accommodating the basket on both sides with approximately the same boundary or environment, which can be given, for example, by the same type of walls, wall distances and/or wall surfaces.
  • the annular gap can provide a kind of flow dead end during the rotation of the basket and thus significantly reduce or even almost completely prevent an air flow (including entrainment of foreign particles) via this annular gap or outside around the basket.
  • This enables the basket to be accommodated in the holding device without contact, with a type of seal being made possible in the contact area of the rotating basket with respect to adjacent rigid parts, which is wear and maintenance-free to operate and can be produced inexpensively.
  • the rim portion received in the annular chamber may have a width of at least 15 millimeters.
  • the width is preferably at least 20 or even at least 30 mm.
  • the width preferably does not exceed 40 mm.
  • the edge section extends in particular from a (circular) front edge of the cylindrical basket wall axially in the direction of the basket lid. the ran
  • the end section may include a fold on the end edge.
  • the width of the edge section can be characterized by the immersion depth of the assembled basket in the annular gap. It is not necessary for the basket to have a clearly recognizable boundary line delimiting the edge section. It is possible for the basket to be designed, shaped and/or designed differently in the edge section than in the remaining area, which can particularly affect the surface topography and/or a perforation.
  • the annular chamber may be formed with an outer wall and an inner wall, with the inner wall overhanging the outer wall in an axial direction.
  • the inner wall and the outer wall can each be provided with a metal sheet, wherein the metal sheets can be connected to one another on the inside, so that a closed annular chamber floor is formed.
  • the inner wall and the outer wall can be arranged at least partially parallel to each other.
  • the inner wall and the outer wall can extend axially to different extents, with a projection relative to the inner wall being formed in particular in the area of the outer surface of the holding device. In other words, this can mean that a front section of the inner wall extends further towards the (mounted) basket lid than the outer wall or that the inner wall covers the cylindrical basket wall further or to a greater extent.
  • the protruding front section of the inner wall can in particular be designed in the manner of an annular (extending in the axial direction) collar, preferably formed with a smooth metal sheet.
  • the overhang of the inner wall forms a protruding flow edge or flow barrier for air flowing approximately parallel to the outer surface of the holding device.
  • the overhang can be at least 4 millimeters and in particular in the range from 5 mm to 15 mm.
  • a negative pressure is created in the annular chamber.
  • the negative pressure adjacent to or in front of the ring chamber, especially in the area (on or inside) of the basket, can be (at least) twice as high as in the ring chamber itself.
  • This cleaning effect can be further improved by allowing air to flow in at the inner end of the ring chamber (e.g. via a bypass opening), i.e. in other words there is a ring chamber that is not completely closed. To ensure system tightness, it may be necessary to use only filtered air to flow into the annular chamber.
  • a depth of the annular chamber can be at least twice as large as a height of the annular chamber.
  • the depth of the annular chamber is determined in the axial direction, the height is determined in the radial direction.
  • the depth of the annular chamber can, for example, be greater than the height by a factor of 2.5 or even 3 or even 4.
  • the depth is at least 20 millimeters, for example, and the depth is preferably in the range from 25 mm to 40 mm.
  • the height of the annular chamber is, for example, at least 5 millimeters, the height is preferably in the range from 8 mm to 15 mm.
  • the height may be constant axially inward from the outer surface of the fixture. It is possible that the height decreases in a portion to which the skirt portion does not extend when the basket is assembled.
  • the depth includes in particular at least the section of Annular chamber in which the walls form a uniform annular chamber, i.e. the walls run parallel, for example, or the height is constant.
  • the rim portion of the basket may include a plurality of peaks and/or valleys. It is possible for elevations directed radially outwards (towards the outer wall) to be distributed (regularly) over the circumferential direction of the basket or the cylindrical basket wall. It is possible for radially extending peaks and valleys to alternate over the circumferential direction.
  • the elevations and/or depressions can be introduced into the edge section by a forming step, e.g. It is preferred that only radially outwardly directed elevations are provided.
  • the elevations and/or depressions are in particular closed, i.e. z. e.g. without a guide vane and/or without a separate, adjacent, local slot.
  • An elevation and/or depression can have an axial extent that is at least 20% of the depth of the annular chamber, in particular 30% to 50% of the depth of the annular chamber.
  • An elevation and/or depression can have a radial extent that is at least the material thickness of the basket in the annular chamber, in particular in the range of twice to four times the material thickness of the basket in the annular chamber. It is possible that the elevations and/or depressions are provided close to or beginning (roughly) on the outer surface of the holding device or a front edge of the (outer) wall of the annular chamber. It is possible that the elevations and/or depressions run obliquely (i.e. in the axial direction and circumferential direction) (e.g. at an angle of 30° to 50° starting from the axial direction), with adjacent elevations and/or depressions in the axial direction can form an overlap.
  • the basket can be perforated and thus form a filter element.
  • the perforation is preferably carried out with a regular hole pattern.
  • a hole diameter of the perforation is preferably less than 3 millimeters, in particular in the range from 2.5 to 1.5 mm.
  • the webs separating the holes can be designed with a minimum web width of less than 1 millimeter, for example in the range from 0.7 to 0.4 mm. It is possible that (also) at least 80% of the rank d section of the basket in the annular gap (including the elevations and/or depressions) is perforated, preferably even 85% to 95%.
  • the arrangement proposed here can be installed in particular on or near an air intake chamber of a vehicle.
  • the air intake space can be assigned to a cooling system and/or an internal combustion engine.
  • the arrangement is used in a self-propelled agricultural machine. For a description of this use, reference is also made to the introduction.
  • an arrangement presented here is proposed in an air intake chamber of a cooling system to reduce the loading of the cooling system with solids. This applies in particular to loading with solids that occur in the vicinity of the farm, in particular straw, chaff, etc. In this way, in particular, the desired filter effect of the basket can be maintained during rotating operation.
  • Fig. 3 a further embodiment of the arrangement
  • Fig. 4 yet another embodiment of the arrangement
  • Fig. 5 yet another embodiment of the arrangement.
  • Fig. 1 shows an arrangement 1 with a basket 3, shown here as a rotating filter element of a cooling system 21, which is made of a perforated sheet metal.
  • the basket 3 consists of a rotationally symmetrical, at least approximately cylindrical basket wall and a flat basket lid as the outer end of the basket wall.
  • the basket 3, including the cylindrical basket wall and the flat basket lid, are perforated for the air cleaning function. While the sucked ambient air flows along the direction of the air flow 23 through the perforation 17 into the intake space 22 of the cooling system 20, the foreign matter (such as chaff) that is larger than the hole width of the perforation is retained on the outer surface of the basket 3.
  • the basket 3 is rotatably mounted on a holding device 2 via a rotation axis 24 .
  • the axis of rotation 24 can be fixed, so that the basket 3 driven by a belt can rotate mounted on it in the circumferential direction 16 as required.
  • the basket 3 has a peripheral edge section 4 in the vicinity of the holding device 2 or the rigid/non-rotating machine part 2 one (Internal) has annular chamber 5, in which the edge portion 4 (here with schematically indicated elevations 14 and depressions 15 executed) is accommodated on both sides and can be rotated.
  • an example of the embodiment of such an arrangement 1 is shown in FIG. 2 and is explained below.
  • the holding device 2 is arranged thereon or (partially) in a vehicle 19 , in particular an agricultural machine 20 .
  • a fan 25 (may also be referred to as a suction fan) which sets an air flow 23 for ambient air through the basket 3, into the air intake space 18, the upstream cooling system 21 (e.g. a heat exchanger) and then downstream to an internal combustion engine 22 .
  • Fig. 2 illustrates a detail of an embodiment of an arrangement 1 in partial section, in particular in the area of the transition or the sealing of the gap between the rotating basket 3 and the stationary holding device 2.
  • the holding device 2 is formed here with a planar outer surface with a flow opening at which an outer wall 7 of an annular chamber 5 is arranged, which extends into the holding device 2 in the axial direction 9 .
  • An inner wall 8 is fastened to this outer wall 7 .
  • This inner wall 8 then moves away from the outer wall 7 viewed in the axial direction 9, then runs a section parallel to the outer wall 7 and finally ends with a projection 11 in front of the planar outer surface of the holding device 2 or the outer wall 7.
  • the annular chamber 5 is thus defined by walls, so that its depth 12 in the axial direction 9 and its height 13 in the radial direction 10 can be determined.
  • a circumferential edge section 4 of the basket is now arranged in this annular chamber 5 , the edge section 4 having a width 6 which is smaller than the depth 12 of the annular chamber 5 .
  • the basket 3 then extends further outwards from the holding device 2, where it then has, for example, a facility for attaching a V-belt 26 as a rotary drive and then finally a basket cover, which is not illustrated.
  • the edge that extends into the annular chamber 5 Section 4 can be designed with a perforated sheet metal and a multiplicity of elevations 14 distributed in the circumferential direction 16, which clearly exceed the material thickness 27 of the sheet metal.
  • annular chamber 5 which is formed here with two mutually parallel walls 7, 8, the walls 7, 8 being connected via an annular end plate 28 which has a depth 12 and thus an inner end of the annular chamber 5 is defined.
  • the annular chamber 5 can thus be provided by means of a welded construction.

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Abstract

Anordnung (1), zumindest umfassend eine Haltevorrichtung (2) und einen rotierbar zur Haltevorrichtung anordenbaren Korb (3) mit einem Randabschnitt (4), wobei die Haltevorrichtung (2) eine Ringkammer (5) aufweist, in der der Randabschnitt (4) beidseitig aufgenommen und rotiert werden kann. Weiter werden verschiedene Verwendungen der Anordnung und deren Einsatz bei einer selbstfahrenden Landmaschine (20) angegeben.

Description

Anordnung zur Halterung eines rotierenden Filterkorbes
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Halterung eines rotierenden Filterkorbes.
Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein rotierend angetriebenes Filterelement sowie auf eine selbstfahrende Arbeitsmaschine mit einem rotierend angetriebenen Filterelement zur Filterung anströmender Luftmengen, das einem Ansaugraum eines Kühlsystems eines Verbrennungsmotors einer selbstfahrenden Arbeitsmaschine vorgeordnet ist. Hierbei tritt die Situation auf, dass der Filterkorb mit geringem Abstand zu benachbarten starren Maschinenteilen rotiert wird, wobei zwischen dem Filterelement und den benachbarten starren Maschinenteilen ein Luftspalt ausgebildet ist, wobei eine ungehinderte Einströmung von Umgebungs- luft und/oder Fremdpartikeln möglichst unterbunden werden soll.
In selbstfahrenden Arbeitsmaschinen, die in schmutzbelasteten Arbeitsumgebungen eingesetzt werden, wie beispielsweise Land- und Baumaschinen, Traktoren, Minenfahrzeugen und dergleichen, sind Kühlsysteme zur Abkühlung des Kühlflüssigkeit der Brennkraftmaschine, des Hydrauliköls, der Ladeluft und/oder des Kühlmittels der Klimaanlage eingesetzt, bei denen die angesaugte Kühlluft als Zuluft gefiltert wird, bevor sie in einen dem oder den Wärmetauschern des Kühlsystems vorgeordneten Ansaugraum gelangt. Das Kühlsystem besteht also aus einem Filterelement, einem dem Filterelement nachgeordneten Ansaugraum, dem oder den Wärmetauschern und einem Lüfterrad, das als Säuglüfter oder Drucklüfter hinter oder vor dem oder den Wärmetauschern angeordnet ist. Vom Filterelement bis zur Ausströmungsöffnung des oder der Wärmetauscher oder der Ausströmungsöffnung des Säuglüfters bildet das Kühlsystem einen zumindest im Wesentlichen nach außen hin geschlossenen Luftströmungskanal, durch den die Kühlluft als Zuluft angesaugt, dem oder den Wärmetauschern zugeführt und danach in die Umgebungsluft ausgeblasen wird. Ohne eine effektive Schmutzabscheidung würden sich die Wärmetauscher schnell mit Schmutz zusetzen, die Kühlung fiele dann aus. Als Filterelemente werden beispielsweise Lochsiebe eingesetzt, die als flache perforierte Blechscheibe, als Kegel oder als Korb mit einem zylindrischen Mantelblech und flacher Deckscheibe ausgestaltet sein können. Lochsiebe weisen Sieblöcher auf, durch die die angesaugte Zuluft hindurch strömen kann. Als Filterelemente können aber auch andere bekannte geeignete Abscheidemittel mit oder ohne eine zugehörige Stützstruktur verwendet sein, wie beispielsweise Drahtgewebe, Vliese, perforierte Kunststoffmatten oder -folien und dergleichen. Diese Filter weisen ebenfalls Kanäle auf, durch die angesaugte Zuluft hindurch strömen kann, Fremdpartikel aber zurückgehalten werden. Die Sieblöcher oder Kanäle bilden Sieböffnungen, die der Durchströmung der angesaugten Zuluft dienen. Allerdings setzen sich auch diese Filterelemente schnell mit Schmutz zu.
Um dies zu verhindern, werden Filtersysteme eingesetzt, bei denen die auf der Oberfläche des Filterelements angesammelten Schmutzpartikel bereichsweise abgesaugt und/oder abgeblasen werden. Dabei ist bevorzugt das Filterelement rotierend angetrieben und die Absaugtechnik ist stationär. Beispiele hierfür finden sich in den Schriften EP2865863A2, EP2147712A1 und DE102009056432A1.
Bei den rotierenden Filtersystemen stellt sich das Abdichtungsproblem im Anstoßbereich des rotierend angetriebenen Filterelements zu den starren angrenzenden Maschinenteilen. Da ein Filterelement in Durchströmungsrichtung einen Druckverlust verursacht und sich in Strömungsrichtung gesehen hinter dem Filterelement im Ansaugraum ein Unterdrück einstellt, neigt die verschmutzte Luft aus der Umgebung dazu, ungereinigt durch den Luftspalt zwischen dem Filterelement und den angrenzenden starren Teilen der Maschine in den Ansaugraum des Kühlsystems bzw. der Luftzuführung zu den Zylindern zu strömen und dabei das Filterelement zu umgehen. Die auf diese Weise in den Ansaugraum gelangte verschmutzte Luft strömt dann durch den oder die Wärmetauscher und setzt diese mit den mitgeführten Schmutzpartikeln zu. Sehr häufig werden Bürstendichtungen eingesetzt, um dies zu verhindern. Eine Bürstendichtung wird beispielsweise in der EP2865863A2 offenbart. Die Bürstendichtungen unterliegen allerdings einem Verschleiß und sie sind störungsanfällig.
Zudem wurde in der DE102017109104A1 ein Filterelement offenbart, das in seinem Randbereich einen umlaufenden Abschnitt aufweist, in dem in den Ansaugraum gerichtete Luftleitelemente angeordnet sind, die zur Abdichtung gereinigte Zuluft aus dem Ansaugraum in den Bereich des Luftspaltes leiten. Die in den Bereich des Luftspaltes geleitete Zuluft verringert im Bereich des Luftspaltes zwischen dem Filterelement und den benachbarten starren Maschinenteilen die Druckdifferenz zwischen dem Unterdrück im Ansaugraum und dem atmosphärischen Druck außerhalb des Kühlsystems. Bevorzugt ist der von den Luftleitelementen erzeugte Luftstrom so stark, dass er zumindest bei normaler Arbeitsdrehzahl im Bereich des Luftspaltes einen Druckausgleich oder einen leichten Überdruck schafft. Auf Bürstendichtungen herkömmlicher Art kann dann vollständig verzichtet werden.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Abdichtungsvorrichtung im Anstoßbereich eines rotierend angetriebenen Filterelements zu angrenzenden starren Maschinenteilen zu schaffen, die gut abdichtet, verschleiß- und wartungsfrei zu betreiben, kostengünstig herstellbar ist und keine Verletzungsgefahren schafft.
Diese Aufgaben werden gelöst mit den Merkmalen der Anordnung und den Verwendungen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Die in den Ansprüchen angeführten Merkmale sind in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise kombinierbar und ggf. mit Sachverhalten der Beschreibung zu ergänzen. Die Beschreibung, insbesondere mit Bezug auf die Figuren, erläutert die Erfindung und gibt weitere Ausführungsbeispiele an. Hierzu trägt eine Anordnung bei, welche zumindest eine Haltevorrichtung und einen rotierbar zur Haltevorrichtung anordenbaren Korb mit einem Randabschnitt umfasst, wobei die Haltevorrichtung eine Ringkammer aufweist, in der der Randabschnitt beidseitig aufgenommen und rotiert werden kann bzw. ist.
Die Anordnung ist insbesondere eine Konstruktion, die in einer übergeordneten Baueinheit umgesetzt ist. Die Haltevorrichtung kann insbesondere eine Art Rahmen oder Platte umfassen, zu der der Korb ausgerichtet anordenbar bzw. fixierbar ist. Die Haltevorrichtung kann insbesondere eine Strömungsöffnung (für das Einströmen von Umgebungsluft) ausbilden, die von dem Korb im montierten Zustand bevorzugt vollumfänglich überdeckt wird. Die Haltevorrichtung kann Teil eines Fahrzeugs, eines Kühlsystems eines Verbrennungsmotors sein. Die Haltevorrichtung kann eine im Wesentlichen plane Außenoberfläche ausbilden, die eine Begrenzungsebene definieren kann.
Bei dem Korb kann es sich um ein rotierend angetriebenes Filterelement handeln, wie dies eingangs beschrieben wurde. Insoweit kann auf dessen Beschreibung zur Charakterisierung des Korbes vollumfänglich zurückgegriffen werden. Der Korb ist bevorzugt mit einem metallischen Material gebildet. Der Korb ist insbesondere mit einer etwa zylinderförmigen Korbwand und einem (etwa planen) Korbdeckel ausgeführt, wobei der Korbdeckel bevorzugt einen Durchmesser hat, der zumindest der Strömungsöffnung der Haltevorrichtung entspricht. Der Korb schließt demnach ein im wesentlichen zylinderförmiges Volumen ein bzw. grenzt dieses gegen die Umgebung ab. Der Randabschnitt ist insbesondere ein Bereich der zylinderförmigen Korbwand, der dem Korbdeckel axial am weitesten entfernt ist.
Bevorzugt ist eine einzelne Ringkammer um die Strömungsöffnung vorgesehen. Die Ringkammer ist bevorzugt kreisrund und ununterbrochen. Die Ringkammer hat bevorzugt einen radialen Abstand größer 0 und kleiner 10 mm [Millimeter] von einer (zentralen) Strömungsöffnung der Haltevorrichtung und ist insbesondere konzentrisch dazu ausgebildet. Die Ringkammer erstreckt sich insbesondere von einer radial außenliegenden Außenoberfläche der Haltevorrichtung axial einwärts, also z. B. parallel zu der Strömungsöffnung bzw. der sich daran anschließenden Strömungskammer. Es ist möglich alternativ oder kumulativ möglich, dass die Ringkammer sich (zumindest teilweise) ausgehend von einer außenliegenden Außenoberfläche der Haltevorrichtung axial auswärts bzw. hervorstehend erstreckt.
Die Ringkammer ist so dimensioniert bzw. gestaltet, dass diese den vorgegeben Randabschnitt des Korbes beidseitig aufnehmen kann, so dass dieser auch darin um eine Rotationsachse rotieren kann. Dabei meint „beidseitig aufgenommen“ mit Bezug auf die Ringkammer insbesondere, dass zumindest über einen Bereich die Begrenzungen der Ringkammer gegenüberliegend (im Wesentlichen parallel) ausgeführt sind, also die Ringkammer selbst insbesondere wenigstens über einen Teil der Tiefe nach Art eines Zylinderrings ausgeführt ist. Dabei sollte die Ringkammer so gestaltet und dimensioniert sein, dass ein (Schleif-)Kontakt zwischen Korb und Ringkammer während normaler Bedingungen bei der Rotation des Korbes nicht eintritt. Weiter kann das auch umfassen, dass die Ringkammer den Korb beidseitig mit etwa gleicher Begrenzung bzw. Umgebung aufnimmt, was z.B. durch gleichartige Wandungen, Wand-Abstände und/oder Wandoberflächen gegeben sein kann.
Der Ringspalt kann während der Rotation des Korbes im Einsatz eine Art Strömungssackgasse bereitstellen und damit eine Luftströmung (samt Fremdpartikelmitnahme) über diesen Ringspalt bzw. außen um den Korb herum deutlich reduzieren oder sogar nahezu verhindern. Damit ist eine berührungslose Aufnahme des Korbes in der Haltevorrichtung realisiert, wobei eine Art Abdichtung im Anstoßbereich des rotierend angetriebenen Korbes zu angrenzenden starren Teilen ermöglicht ist, die verschleiß- und wartungsfrei zu betreiben sowie kostengünstig herstellbar ist.
Der in der Ringkammer aufgenommene Randabschnitt kann eine Breite von mindestens 15 Millimetern haben. Bevorzugt beträgt die Breite mindestens 20 oder sogar mindestens 30 mm. Bevorzugt überschreitet die Breite nicht das Maß von 40 mm. Der Randabschnitt erstreckt sich insbesondere von einer (kreisrunden) Stirnkante der zylinderförmigen Korb wand axial hin Richtung Korbdeckel. Der Ran- dabschnitt kann eine stirnkantenseitige Falz umfassen. Die Breite des Randabschnitts kann über die Eintauchtiefe des montierten Korbes in dem Ringspalt charakterisiert werden. Es ist nicht erforderlich, dass der Korb eine eindeutig erkennbare Grenzlinie der Begrenzung des Randabschnitts aufweist. Es ist möglich, dass der Korb im Randabschnitt anders gestaltet, geformt und/oder ausgeführt ist, wie in dem restlichen Bereich, was insbesondere die Oberflächentopographie und/oder eine Lochung betreffen kann.
Die Ringkammer kann mit einer äußeren Wand und einer inneren Wand gebildet sein, wobei die innere Wand der äußeren Wand in einer axialen Richtung übersteht. Die innere Wand und die äußere Wand können jeweils mit einem Blech bereitgestellt sein, wobei die Bleche innenliegend miteinander verbunden sein können, so dass ein geschlossener Ringkammerboden gebildet ist. Die innere Wand und die äußere Wand können zumindest teilweise parallel zueinander angeordnet sein. Die innere Wand und die äußere Wand können sich axial unterschiedlich weit erstrecken, wobei insbesondere im Bereich der Außenoberfläche der Haltevorrichtung ein Überstand bezüglich der inneren Wand ausgebildet ist. Mit anderen Worten kann das bedeuten, dass sich ein Frontabschnitt der inneren Wand weiter hin zum (montierten) Korbdeckel erstreckt als die äußere Wand bzw. dass die innere Wand die zylindrische Korbwand weiter bzw. in größerem Umfang überdeckt. Es ist möglich, dass der Frontabschnitt der inneren Wand (allein) über eine Ebene einer planen Außenoberfläche der Haltevorrichtung hervorsteht. Der hervorstehende Frontabschnitt der inneren Wand kann insbesondere nach Art eines ringförmigen (sich in axiale Richtung erstreckenden) Kragens ausgeführt sein, bevorzugt gebildet mit einem glatten Blech. Insbesondere bildet der Überstand der inneren Wand eine hervorstehende Strömungskante bzw. Strömungsbarriere für etwa parallel zur Außenoberfläche der Haltevorrichtung strömende Luft. Der Überstand kann mindestens 4 Millimeter betragen und insbesondere im Bereich von 5 mm bis 15 mm liegen.
Mit Überstreichen der Strömungskante entsteht ein Unterdrück in der Ringkammer. In Verbindung mit einer günstigen Strömungsrichtung liegt insbesondere ein Unterdrück vor der Ringkammer in Bezug auf den Druck in der Ringkammer vor (Druckgradient). So wird ein Herausströmen aus der Ringkammer gegenüber dem Einströmen und einer Partikelmitnahme nach innen begünstigt. Der Unterdrück benachbart zur bzw. vor der Ringkammer, insbesondere im Bereich (an bzw. im Inneren) des Korbes kann (mindestens) um den Faktor 2 größer sein als in der Ringkammer selbst.
Da diese Strömungskante unmittelbar vor der Ringkammer angeordnet ist, haben die Luft und die Partikel das Bestreben, aus der Ringkammer herauszuströmen und nicht hinein. Dieser Effekt der Reinhaltung ist signifikant, wenn im Betrieb ein Unterdrück von zumindest ca. 50 Pa, bevorzugt im Bereich von 50 bis 300 Pa, in der Ringkammer vorliegt.
Dieser Reinhalteeffekt kann dadurch weiter verbessert werden, indem Luft am inneren Ende der Ringkammer (z.B. über eine Bypass-Öffnung) einströmen kann, also mit anderen Worten eine nicht vollständig geschlossene Ringkammer vorliegt. Zur Gewährleistung der Systemdichtheit kann erforderlich sein, dass nur gefilterte Luft für die Einströmung in die Ringkammer verwendet wird.
Eine Tiefe der Ringkammer kann mindestens doppelt so groß sein, wie eine Höhe der Ringkammer. Die Tiefe der Ringkammer wird in axiale Richtung bestimmt, die Höhe wird in radialer Richtung bestimmt. Die Tiefe der Ringkammer kann beispielsweise um den Faktor 2,5 oder sogar 3 oder sogar 4 größer als die Höhe sein. Die Tiefe beträgt beispielsweise mindestens 20 Millimeter, bevorzugt liegt die Tiefe im Bereich von 25 mm bis 40 mm. Die Höhe der Ringkammer beträgt beispielsweise mindestens 5 Millimeter, bevorzugt liegt die Höhe im Bereich von 8 mm bis 15 mm. Die Höhe kann ausgehend von der Außenoberfläche der Haltevorrichtung axial einwärts konstant sein. Es ist möglich, dass die Höhe in einem Abschnitt, in den sich im montierten Zustand des Korbes der Randabschnitt nicht hin erstreckt, abnimmt. Die Tiefe umfasst insbesondere zumindest den Abschnitt der Ringkammer, in dem die Wände eine gleichförmige Ringkammer ausbilden, also die Wände z.B. parallel verlaufen bzw. die Höhe konstant ist.
Der Randabschnitt des Korbes kann eine Vielzahl Erhebungen und/oder Senken umfassen. Es ist möglich, dass radial auswärts (hin zur äußeren Wand) gerichtete Erhebungen über die Umfangsrichtung des Korbes bzw. der zylindrischen Korbwand (regelmäßig) verteilt angeordnet sind. Es ist möglich, dass sich radial erstreckende Erhebungen und Senken über die Umfangsrichtung abwechseln. Die Erhebungen und/oder Senken können durch einen Umformschritt, z.B. ein Prägeverfahren in den Randabschnitt eingebracht werden. Bevorzugt ist, dass nur radial auswärts gerichtete Erhebungen vorgesehen sind. Die Erhebungen und/oder Senken sind insbesondere geschlossen, alsoz. B. ohne einen Leitflügel und oderohne einen separaten, benachbarten, lokalen Schlitz ausgeführt. Eine Erhebung und/oder Senke kann eine axiale Erstreckung haben, die mindestens 20 % der Tiefe der Ringkammer beträgt, insbesondere 30 % bis 50 % der Tiefe der Ringkammer. Eine Erhebung und/oder Senke kann eine radiale Erstreckung haben, die mindestens der Materialstärke des Korbes in der Ringkammer beträgt, insbesondere im Bereich der doppelten bis 4-fachen Materialstärke des Korbes in der Ringkammer. Es ist möglich, dass die Erhebungen und/oder Senken nahe bzw. beginnend (etwa) an der Außenoberfläche der Haltevorrichtung bzw. einer Frontkante der (äußeren) Wand der Ringkammer vorgesehen sind. Es ist möglich, dass die Erhebungen und/oder Senken schräg (also in axiale Richtung und Umfangsrichtung) verlaufen (z.B. mit einem Winkel von 30° bis 50° ausgehend von der axialen Richtung), wobei benachbarte Erhebungen und/oder Senken in axiale Richtung eine Überdeckung ausbilden können.
Der Korb kann gelocht ausgeführt sein und damit ein Filterelement bilden. Bevorzugt ist die Lochung mit einem regelmäßigen Lochmuster ausgeführt. Ein Lochdurchmesser der Lochung liegt bevorzugt unter 3 Millimeter, insbesondere im Bereich von 2,5 bis 1 ,5 mm. Die die Löcher trennenden Stege können mit einer minimalen Stegbreite kleiner als 1 Millimeter ausgeführt sein, beispielsweise im Bereich von 0,7 bis 0,4 mm. Es ist möglich, dass (auch) mindestens 80 % des Ran- dabschnitts des Korbes in dem Ringspalt (einschließlich der Erhebungen und/oder Senken) gelocht ausgeführt ist, bevorzugt sogar 85 % bis 95 %.
Die hier vorgeschlagene Anordnung kann insbesondere an bzw. bei einem Luftan- saugraum eines Fahrzeugs installiert sein. Der Luftansaugraum kann einem Kühlsystem und/oder einem Verbrennungsmotor zugeordnet sein. Insbesondere findet die Anordnung Einsatz bei einer selbstfahrenden Landmaschine. Zur Beschreibung dieses Einsatzes wird auch auf die Einleitung verwiesen.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird die Verwendung einer hier vorgestellten Anordnung bei einem Luftansaugraum eines Kühlsystems zur Verminderung der Beladung des Kühlsystems mit Feststoffen vorgeschlagen. Die betrifft insbesondere die Beladung mit Feststoffen, die in der Umgebung des Betriebs auftreten, insbesondere Strohhalme, Spreu, etc.. Die Verwendung kann insbesondere bei (selbstfahrenden) Landmaschinen wie Mähdrescher, etc. erfolgen. Damit kann insbesondere die gewünschte Filterwirkung des Korbes während des rotierenden Betriebes aufrechterhalten werden.
Weiter wird die Verwendung einer hier vorgeschlagenen Anordnung bei einem Luftansaugraum eines Kühlsystems zur Luftabschottung vorgeschlagen. Diese Verwendung kann insbesondere bei (selbstfahrenden) Landmaschinen wie Mähdrescher, etc. erfolgen. Damit kann insbesondere die gewünschte (gerichtete und/oder dosierte) Zuführung von Luft während des rotierenden Betriebes aufrechterhalten werden.
Eine hier offenbarte Anordnung wurde mit einem Kühlerkorb getestet und mit den Ergebnissen z.B. einer Bürstendichtung verglichen. Vor der Durchführung des Versuches wurde zur Einschätzung des im Kühlergehäuses auftretenden Unterdruckes eine Anlagenkennlinie in Form der Abhängigkeit des Druckes von der Ventilatordrehzahl des Kühlsystems aufgenommen, wobei jeder Messwert aus dem arithmetischen Mittel über 30 Sekunden folgt. Bei rotierendem (gelochten) Korb erhöhte sich der Unterdrück, weil dieser einen größeren Strömungswiderstand darstellt. Dann wurden 25 Gramm eines relativ feinen Spreu-Kurzstroh-Ge- misches (im Folgenden „Spreu“ bezeichnet), das den typischen Feststoffen im oberen Bereich von Mähdreschern entspricht, über 90 s manuell mittels Trichter zur Anordnung dosiert. 20 Sekunden nach Ende der Dosierdauer wurden der Ventilator und der Kühlerkorbantrieb wieder gestoppt. Versuche mit rotierendem Korb erfolgten bei Umfangsgeschwindigkeiten von 5 m/s und/oder 10 m/s und somit einem typischen Wertebereich für Mähdrescher. Daraus ergaben sich folgende Ergebnisse hinsichtlich in das Kühlergehäuse eingetretene Spreu (1 = sehr gering, 2 = gering, 3 = mäßig, 4 = signifikant, 5 = übermäßig):
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Folglich ist eine Anordnung mit Überstand an der inneren Wand und die Vorsehung von Erhebungen besonders bevorzugt, um sowohl im statischen als auch im dynamischen Fall einen möglichst geringen Durchtritt von Spreu zu erreichen. Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren beispielhaft und schematisch sind und den Gegenstand der Erfindung nicht beschränken sollen. Die in den Figuren ggf. gemeinsam abgebildeten technischen Merkmale können auch extrahiert und mit anderen Merkmalen aus der Beschreibung, den Ansprüchen oder einer anderen Figur kombiniert werden, soweit das nachfolgend nicht explizit ausgeschlossen wird. Es zeigen:
Fig. 1 : eine Anwendung einer hier vorgestellten Anordnung,
Fig. 2: ein Detail einer Ausführungsvariante einer Anordnung,
Fig. 3: eine weitere Ausführungsvariante der Anordnung, Fig. 4: noch eine weitere Ausführungsvariante der Anordnung, und
Fig. 5: noch eine weitere Ausführungsvariante der Anordnung. Fig. 1 zeigt eine Anordnung 1 mit einem Korb 3, hier dargestellt als rotierendes Filterelement eines Kühlsystems 21, welcher aus einem perforierten Lochblech hergestellt ist. Der Korb 3 besteht aus einer rotationssymmetrischen, zumindest annähernd zylindrischen Korbwand und einem flachen Korbdeckel als äußerer Abschluss der Korbwand. Der Korb 3, einschließlich der zylindrischen Korbwand und dem flachen Korbdeckel sind für die Funktion der Luftreinigung gelocht ausgeführt. Während die angesaugte Umgebungsluft entlang der Richtung der Luftströmung 23 durch die Lochung 17 in den Ansaugraum 22 des Kühlsystems 20 einströmt, werden die Fremdstoffe (wie Spreu), die größer sind als die Lochweite der Lochung, auf der Außenfläche des Korbs 3 zurückgehalten. Der Korb 3 ist über eine Rotationsachse 24 an einer Haltevorrichtung 2 drehbar gelagert. Die Rotationsachse 24 kann fix sein, so dass der über einen Riemen angetriebene Korb 3 bedarfsgerecht in Umfangsrichtung 16 darauf gelagert rotieren kann.
Der Korb 3 hat in der Nähe der Haltevorrichtung 2 bzw. des starren / nicht-rotie- renden Maschinenteils einen umlaufenden Randabschnitt 4. Dort ist eine Anordnung 1 zumindest umfassend die Haltevorrichtung 2 und den rotierbar zur Haltevorrichtung 2 angeordneten Korb 3 vorgesehen, wobei die Haltevorrichtung 2 eine (innenliegende) Ringkammer 5 aufweist, in der der Randabschnitt 4 (hier mit schematisch angedeuteten Erhebungen 14 und Senken 15 ausgeführt) beidseitig aufgenommen ist und rotiert werden kann. Ein Beispiel der Ausführung einer solchen Anordnung 1 ist in Fig. 2 abgebildet und wird nachfolgend noch erläutert.
Die Haltevorrichtung 2 ist hieran bzw. (teilweise) in einem Fahrzeug 19, insbesondere einer Landmaschine 20, angeordnet. Dort ist auch ein Ventilator 25 (kann auch als Säuglüfter bezeichnet werden) vorgesehen, der eine Luftströmung 23 für Umgebungsluft durch den Korb 3, in den Luftansaugraum 18, das vorgelagerte Kühlsystem 21 (z.B. einen Wärmetauscher) und dann stromabwärts hin zu einem Verbrennungsmotor 22 einstellt.
Fig. 2 veranschaulicht ein Detail einer Ausführungsvariante einer Anordnung 1 im Teilschnitt, insbesondere im Bereich des Übergangs bzw. der Abdichtung des Spalts zwischen rotierendem Korb 3 und feststehender Haltevorrichtung 2. Die Haltevorrichtung 2 ist hier mit einer planen Außenoberfläche mit einer Strömungsöffnung gebildet, an der eine äußere Wand 7 einer Ringkammer 5 angeordnet ist, die sich in axiale Richtung 9 in die Haltevorrichtung 2 hinein erstreckt. An dieser äußeren Wand 7 ist eine innere Wand 8 befestigt. Diese innere Wand 8 entfernt sich dann in axialer Richtung 9 betrachtet von der äußeren Wand 7, verläuft einen Abschnitt dann parallel zur äußeren Wand 7 und endet schließlich mit einem Überstand 11 vor der planen Außenoberfläche der Haltevorrichtung 2 bzw. der äußeren Wand 7. Zwischen den Wänden ist somit die Ringkammer 5 definiert, so dass deren Tiefe 12 in axiale Richtung 9 und deren Höhe 13 in radiale Richtung 10 bestimmbarsind.
In diese Ringkammer 5 ist nun ein umlaufender Randabschnitt 4 des Korbes angeordnet, wobei der Randabschnitt 4 eine Breite 6 hat, die kleiner als die Tiefe 12 der Ringkammer 5 ist. Der Korb 3 erstreckt sich dann weiter auswärts der Haltevorrichtung 2, wo dieser dann zum Beispiel eine Anlagemöglichkeit für einen Keilriemen 26 als Rotationsantrieb und dann schließlich einen nicht veranschaulichten Korbdeckel aufweist. Der sich in die Ringkammer 5 hinein erstreckende Randab- schnitt 4 kann mit einem gelochten Blech und einer Vielzahl von in Umfangsrichtung 16 verteilt angeordneten Erhebungen 14 ausgeführt sein, welche die Materialstärke 27 des Bleches deutlich übertreffen. Die Fig. 3, 4 und 5 veranschaulichen eine weitere Ausführungsform einer Ringkammer 5, die hier mit zwei parallel zueinander verlaufenden Wänden 7, 8 gebildet ist, wobei die Wände 7, 8 über eine ringkreisförmige Abschlussplatte 28 verbunden sind, welche eine Tiefe 12 und damit ein inneres Ende der Ringkammer 5 definiert. Die Ringkammer 5 kann so mittels einer Schweißkonstruktion bereitgestellt sein, Diese Figuren zeigen weiter, dass die relative Lage der Ringkammer 5 zur Außenoberfläche der Halterung 2 verschieden sein kann: in Fig. 3 erstreckt sich die Ringkammer 5 im Wesentlichen nur axial einwärts, in Fig. 4 sowohl axial einwärts als auch auswärts und in Fig. 5 im Wesentlichen nur axial auswärts.
Bezugszeichenliste
1 Anordnung
2 Haltevorrichtung
3 Korb
4 Randabschnitt
5 Ringkammer
6 Breite
7 Äußere Wand
8 Innere Wand
9 Axiale Richtung
10 Radiale Richtung
11 Überstand
12 Tiefe
13 Höhe
14 Erhebung
15 Senke
16 Umfangsrichtung
17 Lochung
18 Luftansaugraum
19 Fahrzeug
20 Landmaschine
21 Kühlsystem
22 Verbrennungsmotor
23 Luftströmung
24 Rotationsachse
25 Ventilator
26 Keilriemen
27 Materialstärke
28 Abschlussplatte

Claims

Ansprüche
1. Anordnung (1), zumindest umfassend eine Haltevorrichtung (2) und einen rotierbar zur Haltevorrichtung anordenbaren Korb (3) mit einem Randab- schnitt (4), wobei die Haltevorrichtung (2) eine Ringkammer (5) aufweist, in der der Randabschnitt (4) beidseitig aufgenommen und rotiert werden kann.
2. Anordnung (1) nach Anspruch 1, bei der in der Ringkammer (5) aufgenommener Randabschnitt (4) eine Breite (6) von mindestens 15 Millimetern hat.
3. Anordnung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Ringkammer (5) mit einer äußeren Wand (7) und einer inneren Wand (8) gebildet ist, wobei die innere Wand (7) der äußeren Wand (8) in eine axiale Richtung (9) übersteht.
4. Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der eine Tiefe (12) der Ringkammer (5) mindestens doppelt so groß ist, wie eine Höhe (13) der Ringkammer (5).
5. Anordnung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Randabschnitt (4) eine Vielzahl Erhebungen (14) und/oder Senken (15) umfasst.
6. Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Korb (3) gelocht ist.
7. Vorrichtung eines Luftansaugraums (18) eines Fahrzeugs (19), umfassend eine Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
8. Selbstfahrende Landmaschine (20), umfassend eine Anordnung (1 ) nach ei- nem der vorhergehenden Ansprüche.
9. Verwendung einer Anordnung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche bei einem Luftansaugraum (18) eines Kühlsystems (21) zur Verminderung der Beladung des Kühlsystems (21) mit Feststoffen.
10. Verwendung einer Anordnung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche bei einem Luftansaugraum (18) eines Kühlsystems (21) zur Luftabschottung.
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