DE102011107730A1 - Schnorchel zur Abscheidung von Partikeln aus kalter Ansaugluft mittels Walzenströmung - Google Patents

Schnorchel zur Abscheidung von Partikeln aus kalter Ansaugluft mittels Walzenströmung Download PDF

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Abstract

Ein Aspekt der Erfindung betrifft einen Schnorchel für einen Ansaugtrakt einer Energiewandlungsmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, aufweisend d) einen länglichen Einlass zum Ansaugen von Ansaugluft, e) einen parallel zum Einlass angeordneten Drallbereich, welcher dazu ausgestaltet ist, Ansaugluft um eine parallel zum Einlass verlaufende Rotationsachse in Rotation zu versetzen, und f) einen sich tangential aus dem Drallbereich erstreckenden Abscheidebereich.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Schnorchel für einen Ansaugtrakt einer Energiewandlungsmaschine eines Kraftfahrzeuges.
  • Über derartige Schnorchel wird Ansaugluft angesaugt und einer Energiewandlungsmaschine als Verbrennungsluft zugeführt. In Strömungsrichtung hinter dem Schnorchel ist üblicherweise ein Luftfilter aus einem Papier- oder Textilvlies angeordnet, welcher Partikel und dergleichen ausfiltert. An derartigen Filtern staut sich die Ansaugluft und es entstehen Druckverluste.
  • Eine der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann gesehen werden, einen Schnorchel für einen Ansaugtrakt bereitzustellen, der bei geringen Druckverlusten Ansaugluft reinigt.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche, welche in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können, wodurch sich zum Teil auch Wirkungen einstellen können, die über die Summe der Einzelwirkungen hinausgehen. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit der Zeichnung, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich.
  • Vorgesehen ist demgemäß ein Schnorchel für einen Ansaugtrakt einer Energiewandlungsmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, aufweisend
    • a) einen länglichen Einlass zum Ansaugen von Ansaugluft,
    • b) einen parallel zum Einlass angeordneten Drallbereich, welcher dazu ausgestaltet ist, Ansaugluft um eine parallel zum Einlass verlaufende Rotationsachse in Rotation zu versetzen, und
    • c) einen sich tangential aus dem Drallbereich erstreckenden Abscheidebereich.
  • Der längliche Einlass ist hin zur Umgebung geöffnet und dazu ausgestaltet, Ansaugluft möglichst reibungsarm passieren zu lassen. Der Einlass kann daher glattwandig ausgestaltet sein und gerade so groß in seinem Querschnitt, dass er selbst einen geringen Strömungswiderstand darstellt. Der Einlass mündet in den Drallbereich, der im Wesentlichen röhrenförmig ausgestaltet sein kann. Von der Röhrenform des Drallbereichs wird an zwei Stellen abgewichen, nämlich zur Bereitstellung des Einlassbereichs und des Abscheidebereichs. Einströmende Luft wird in Rotation versetzt, wodurch sich Partikel und Wasser in der Ansaugluft bedingt durch die Zentrifugalkraft nach außen bewegen. Im Abscheidebereich wird Ansaugluft mit den schwereren Partikeln und Wasser aus der in Rotation versetzten Ansaugluft abgeschieden und gesammelt. Die mit Partikeln und Wasser beladene Ansaugluft wird durch einen Abscheider aus dem Abscheidebereich geleitet. Prinzipiell kann die Ansaugluft frei durch den Schnorchel gesaugt werden, so dass dieser trotz eines Filtereffekts nur verhältnismäßig geringe Druckverluste verursacht.
  • Bei der Energiewandlungsmaschine kann es sich um eine Maschine zur Umwandlung von Primärenergie in elektrische oder mechanische Energie handeln. Der Schnorchel kann also beispielsweise für eine Brennstoffzelle oder für einen Verbrennungsmotor verwendet werden.
  • Entsprechend einer vorteilhaften Ausgestaltung erstreckt sich der Einlass von einem distalen Ende des Schnorchels bis zu einem Endbereich, wobei sich der Abscheidebereich bis in den Endbereich hinein erstreckt. Dadurch wird dem Schnorchel im Endbereich keine kontaminierte Ansaugluft mehr zugeführt. Bereits im Endbereich vorhandene Ansaugluft kann durch den weitergeführten Abscheidebereich noch gereinigt werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist eine Endbereichslänge, über die sich der Abscheidebereich in den Endbereich hinein erstreckt, bei einem Durchmesser des Drallbereichs und einem aus einer axialen Richtung aus betrachteten Winkel k zwischen dem Einlass und dem Abscheidebereich k·d1/2 lang. Dadurch wird erreicht, dass ein kurz vor dem Endbereich in den Einlass eintretender Luftwirbel mit einem Drallwinkel von etwa 45° und mit einem Wirbeldurchmesser, welcher einem Durchmesser des Drallbereichs entspricht, mindestens einmal an dem Abscheidebereich vorbeistreift.
  • Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich der Abscheidebereich von einer proximalen Seite des Schnorchels beginnend nur über eine Teillänge des Schnorchels. Zwischen der proximalen Seite des Schnorchels und dem und dem Beginn des Abscheidebereichs wird jedoch bereits Ansaugluft durch den Einlass angesaugt und in Rotation versetzt, wodurch sich eine unscharfe Phasentrennung von eher sauberer Ansaugluft in innenliegenden Schichten und eher kontaminierter Ansaugluft in außenliegenden Schichten erfolgt. In dem Abscheidebereich kann die Ansaugluft der außenliegenden Schichten ebenfalls durch die Zentrifugalbeschleunigung radial nach außen abgeschieden werden. Die Teillänge des Abscheidebereichs kann beispielsweise halb so lang sein wie eine Länge, auf der sich der Drallbereich erstreckt. Die Hälfte der im Schnorchel befindlichen Ansaugluft wird somit erst einmal ohne Abscheidung rotieren, woraufhin sich ein überwiegender Anteil der Partikel in außenliegenden Schichten sammelt und im Abscheidebereich abgeschieden werden kann.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Einlass aus einem ersten, breiten Ansaugbereich und einem zweiten, schmalen Ansaugbereich gebildet. Der erste, breite Ansaugbereich dient dazu, einen großen Volumenstrom an Ansaugluft bei möglichst geringen Druckverlusten anzusaugen. Der schmale Ansaugbereich ermöglicht über dem weiteren Verlauf des Schnorchels ein Nachströmen weiterer Ansaugluft, insbesondere damit der in den Abscheidebereich gelangende Volumenstrom kompensiert werden kann.
  • Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform ist eine Breite des ersten, breiten Ansaugbereichs 60 bis 100%, insbesondere 85 bis 95% so groß ist wie ein Durchmesser des Schnorchels. Der erste Ansaugbereich des Einlasses ist daher annähernd so breit wie der Schnorchel selbst. Dadurch kann ein hoher Volumenstrom des Schnorchels bei einer ausreichenden Dimensionsstabilität erzielt werden. Weiterhin kann dadurch der Einlassbereich bereits so gestaltet sein, dass Ansaugluft tangential in den Schnorchel strömt und ein Drall erzeugt wird.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist eine Breite des zweiten, schmalen Ansaugbereichs 5 bis 50%, insbesondere 5 bis 20%, besonders bevorzugt 5 bis 15% so groß wie ein Durchmesser des Schnorchels. Bei dieser Breite kann noch ausreichend viel Ansaugluft durch den schmalen Ansaugbereich gesaugt werden und insbesondere die ausströmende, kontaminierte Ansaugluft weitestgehend kompensiert werden.
  • Entsprechend einer alternativen, besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist der Einlass durchgehend, also über seine gesamte Länge aus einem schmalen Ansaugbereich gebildet, wobei der schmale Ansaugbereich etwa 5 bis 50%, insbesondere 5 bis 20%, besonders bevorzugt 5 bis 15% so groß wie ein Durchmesser des Schnorchels ist. Der so ausgestaltete Einlass fördert auf der gesamten Länge des Schnorchels die Rotation der Ansaugluft und unterstützt so die Abscheidung von Partikeln und Wasser durch die Zentrifugalbeschleunigung.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung erstreckt sich aus dem Abscheidebereich einen Abscheider zur Abscheidung von Partikeln und Wasser. Der Abscheider dient der Entlüftung des Abscheidebereichs. Durch den Abscheider kann sich im Abscheidebereich kein Staudruck bilden. Die mit Partikeln und insbesondere mit Wasser kontaminierte Ansaugluft kann durch den Abscheider in die Umgebung geführt werden.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform mündet der Drallbereich stromabwärts in einen Umlenkbereich, welcher derart ausgestaltet ist, dass in Rotation befindliche, in den Umlenkbereich eintretende Ansaugluft anschließend im Wesentlichen ein parallel zu einer Wandung des Umlenkbereichs gerichtetes Strömungsprofil aufweist.
  • Im Umlenkbereich wird die Rotation der Ansaugluft somit beendet. Der Umlenkbereich ist abgewinkelt von der Erstreckungsrichtung des Drallbereichs angeordnet. Dadurch wird der translatorische Bewegungsanteil der Ansaugluft nicht abrupt abgebremst, wodurch sich kein Staudruck bilden kann.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Schnorchels ist angrenzend an den sich tangential aus dem Drallbereich erstreckenden Abscheidebereich mindestens eine radial in den Drallbereich ragende Abstreifnase angeordnet. Die mindestens eine Abstreifnase verengt bereichsweise einen zum Abscheidebereich führenden Eintrittsquerschnitt, so dass größere Fremdkörper wie zum Beispiel Blätter nicht in den Abscheidebereich hineingelangen und diesen verstopfen können.
  • Insbesondere können parallel zur Rotationsachse mehrere Abstreifnasen nebeneinander angeordnet sein. Diese sind vorzugsweise abgerundet ausgeführt. Kleinere Fremdkörper, die noch durch den Abscheider passen, können in den Abscheidebereich gelangen.
  • Bevorzugt wird der Schnorchel zur Vorreinigung von Ansaugluft für eine Energiewandlungsmaschine eines Kraftfahrzeuges verwendet. Ein so ausgestalteter Schnorchel filtert die Ansaugluft nahezu verlustfrei vor, bevor sie in den weiteren Ansaugtrakt geleitet wird. Dadurch werden Partikel vom Luftfilter ferngehalten. Ein weiterer Vorteil wird darin gesehen, dass Temperaturfühler nicht kontaminierter bzw. feuchter Luft ausgesetzt werden.
  • Selbstverständlich kann der Schnorchel jedoch bei anderen Aggregaten zur Anwendung kommen, in denen Luft aus der Umgebung angesaugt wird.
  • Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform wird zumindest der Einlass eines Schnorchels in einer Fahrtrichtung eines Fahrzeuges vor einem ersten Wärmetauscher angeordnet. Dadurch wird zumindest während der Fahrt der Staudruck an der Fahrzeugfront genutzt. Zudem wird dadurch sichergestellt, dass die Ansaugluft nicht durch den Wärmetauscher erwärmt wird. Je kälter die Ansaugluft beispielsweise bei einem Verbrennungsmotor ist, desto höher ist der Wirkungsgrad. Durch die Anordnung vor dem Wärmetauscher wird sichergestellt, dass dieser die Ansaugluft nicht erwärmt. Der Wirkungsgrad der Energiewandlungsmaschine kann dadurch erhöht werden.
  • Bevorzugt wird der Schnorchel an einer Umweltabdichtung an einem Wärmetauscher angeordnet, wobei der Einlassbereich durch die Umweltabdichtung hindurchragt. Dadurch wird zum einen eine solide Halterung für den Schnorchel geschaffen, da sich dieser großflächig auf der Umweltabdichtung abstützen kann. Weiterhin wird der Einlassbereich dadurch an einem gut von Luft umspülten Bereich des Fahrzeugs angeordnet, da die Wärmetauscher üblicherweise so angeordnet werden, dass sie während der Fahrt möglichst großflächig angeströmt werden.
  • Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
  • 1: schematisch in einer Seitenansicht eine Fahrzeugfront mit einem Wärmetauscher und einem davor angeordneten Schnorchel,
  • 2: schematisch eine Frontalansicht eines Fahrzeuges mit einem Wärmetauscher und einem darüber angeordneten Schnorchel,
    durch einen Umlenkbereich 8, an durch einen Luftfilter 10 und an einem Sensor 9 vorbei eine nicht dargestellte Energiewandlungsmaschine.
  • 2 zeigt die Fahrzeugfront 1 aus 1 in einer Frontalansicht, der Übersicht halber ohne die Umweltabdichtung. Der Schnorchel 6 ist im Wesentlichen röhrenförmig und weist eine proximale Seite p und ein distales Ende d auf. Am distalen Ende d ist der Schnorchel 6 verjüngt und abgerundet. An der proximalen Seite p geht der Schnorchel 6 in einer Kurve in einen Umlenkbereich 11 über. Der Umlenkbereich 11 ist fluidleitend mit dem vormals beschriebenen Abschnitt, welcher zu dem nicht dargestellten Luftfilter führt, verbunden.
  • Aus dem Schnorchel 6 erstreckt sich nach unten der Einlass 7, welcher den Schnorchel 7 fluidleitend mit der Umgebung verbindet. An seiner proximalen Seite p und unmittelbar an dem Umlenkbereich 11 endend ist ein Abscheidebereich 12 angeordnet, in welchem Partikel und Wasser aus der Ansaugluft abgeschieden werden. Der Abscheidebereich 12 erstreckt sich über eine Teillänge L2, welche in etwa 35 bis 55% insbesondere 40 bis 60%, besonders bevorzugt etwa 45 bis 55% so lang ist wie die Erstreckung des Schnorchels 6 von der proximalen Seite p bis zu dem distalen Ende d.
  • Der Einlass 7 weist distalseitig einen ersten, breiten Ansaugbereich 13 mit der Breite b1 und einen zweiten, schmalen Ansaugbereich 14 mit der Breite b2 auf. Der breite Ansaugbereich 13 ist dabei in seiner Breite b1 verhältnismäßig großzügig dimensioniert. Insbesondere ist seine Breite b1 etwa 60 bis 100%, insbesondere 85 bis 95% so groß ist der Durchmesser d1 des Schnorchels 6. In dem breiten Ansaugbereich 13 wird ein überwiegender Anteil an Ansaugluft angesaugt. Der zweite, schmalere Ansaugbereich 14 erstreckt sich von der proximalen Seite p bis über die Länge L2. Der zweite Ansaugbereich 14 ist kürzer als der Abscheidebereich 12 und endet vorher. Abweichungen hiervon sind möglich. Die Breite b2 des zweiten Ansaugbereichs 14 ist etwa 5 bis 50%, insbesondere 5 bis 20%, besonders bevorzugt 5 bis 15% so groß wie der Durchmesser d1 des Schnorchels 6.
  • Der Umlenkbereich 11 ist fluidleitend mit dem restlichen Ansaugtrakt 18 verbunden. Die rotatorische Bewegung der Ansaugluft um eine Rotationsachse R wird von einer translatorischen Bewegung überlagert, da Ansaugluft sich auch in Richtung des endseitigen Umlenkbereichs 11 bewegt, was durch die versetzten Pfeile im Drallbereich 18 angedeutet ist. Ein gedachtes, in der Ansaugluft befindliches und mitbewegtes Teilchen führt im Betrieb eine schraubenförmige Bewegung zur proximalen Seite p hin aus. Insgesamt ist die Bewegung der Ansaugluft annähernd walzenförmig. Allerdings strömt ständig Ansaugluft durch den parallel zum Drallbereich 17 verlaufenden Einlass 7 nach und kontaminierte Ansaugluft strömt in den Abscheidebereich 12. Die nachströmende Ansaugluft wird der bereits rotierenden Ansaugluft zugeführt, wodurch der Drall weiter beschleunigt wird. Indem der Abscheidebereich 12 in transversaler Strömungsrichtung von dem distalen Ende d aus betrachtet erst nach etwa der Hälfte des Schnorchels 6 beginnt, strömt hier Ansaugluft ein, in welchem sich bereits ein überwiegender Anteil an Partikel durch die Zentrifugalkraft nach außen bewegen konnte. Der Anteil an herausgefilterten Partikeln kann dadurch erhöht werden.
  • In 3 ist ein in den 2 und 4 mit A-A gekennzeichneter Schnitt durch den Schnorchel 6 dargestellt. Der Schnitt A-A verläuft durch den Abscheidebereich 12 vor dem Abscheider 8. Unmittelbar nach dem Eintritt in den Schnorchel 6 wird die Ansaugluft umgelenkt, was durch den Pfeil 23 dargestellt ist. Der Abscheidebereich 12 ist an einer äußeren Begrenzung des Drallbereichs 17 angeordnet. Er muss sich nicht tangential aus dem Drallbereich 17 erstrecken, er kann sich auch auf Parallelen zu einer gedachten Tangentialen aus dem Drallbereich 17 erstrecken. Der Drallbereich 17 kann im Wesentlichen einen kreisrunden Querschnitt aufweisen.
  • Der Drall im Drallbereich 17 sorgt dafür, dass in der Ansaugluft befindliche Partikel 21 und Wassertropfen 22 bedingt durch die Zentrifugalkraft nach außen an eine Wand 15 des Schnorchels 6 gedrückt werden. Die außen befindliche Ansaugluft weist außerdem bedingt durch die Zentrifugalkraft eine höhere Luftfeuchtigkeit auf. Bei Unterschreiten des Taupunktes kondensiert an der Wand 15 gasförmiges Wasser in Wassertropfen 22, welche durch vorbeiströmende Ansaugluft entgegen dem Uhrzeigersinn weitergeschoben werden.
  • Dadurch wird ein Teil der Ansaugluft abgeschieden, der überwiegend schwerere Partikel 21 und ggf. Wassertropfen 22 beinhaltet. Die Partikel 21, Wassertropfen 22 und auskondensiertes Wasser werden tangential möglichst weit außen abgeführt und durch vorbeiströmende Ansaugluft in einen Abscheidebereich 12 gedrängt. Aus dem Abscheidebereich 12 können Partikel 21 und Wassertropfen 22 bedingt durch die Gravitation und die in Gegenrichtung strömende Luft im Drallbereich 17 nicht mehr in den Drallbereich 17 zurückströmen. Wassertropfen 22 und Partikel 21 werden anschließend durch den Abscheider 8 in die Umgebung geleitet. Vorzugsweise ist an dem Abscheider 8 ein nicht dargestellter Schlauch angeordnet, der Partikel 21 und Wassertropfen 22 ableitet.
  • Der walzenförmige Drall ist von einer transversalen Bewegung in Richtung der proximalen Seite p überlagert, siehe 2. Sichtbar gemacht wäre die Strömung wie gesagt schraubenförmig, wobei ein Teil im Abscheidebereich 12 nach außen abgeführt und ein Teil im Einlass 7 ständig, also zumindest teilweise auch im Abscheidebereich 12 nachströmt.
  • 4 zeigt einen Schnorchel 6 mit einer alternativen Ausgestaltung. In dem in 4 gezeigten Schnorchel 6 ist der Einlass 7 durchgehend, also über seine gesamte Länge aus einem schmalen Ansaugbereich 14 mit der Breite b2 gebildet. Der schmale Ansaugbereich 14 ist etwa 5 bis 50%, insbesondere 5 bis 20%, besonders bevorzugt 5 bis 15% so groß wie ein Durchmesser d1 des Schnorchels. Die einströmende bzw. angesaugte Ansaugluft ist durch über die Länge gleichbleibend dicke Pfeile dargestellt. Der so ausgestaltete Einlass 7 fördert auf nahezu der gesamten Länge des Schnorchels 6 die Rotation der Ansaugluft und unterstützt so die Abscheidung von Partikeln und Wasser durch die Zentrifugalbeschleunigung. Proximalseitig endet der Einlass 7 bzw. der Ansaugbereich 14 an einem Endbereich 19. Der Abscheidebereich 12 ist bis in den Endbereich 19 hinein fortgesetzt.
  • Der Endbereich 19 dient zur Abscheidung von Wasser und Partikeln aus der zuletzt zugeströmten Ansaugluft. 5 zeigt beispielhaft einen ganz links in den Einlass 7 einströmenden Luftwirbel 20. Der Luftwirbel 20 bewegt sich in einem verhältnismäßig großen Betriebsbereich mit einem Drallwinkel a von etwa 45° transversal in Strömungsrichtung zur proximalen Seite p hin. 3 zeigt den Winkel k zwischen dem Einlass 7 und dem Abscheidebereich 12. Bevorzugt beträgt der Winkel k 160° bis 330°, insbesondere 180° bis 310°, besonders bevorzugt 250° bis 290°. Die Endbereichslänge L3 ist gerade so lang, dass auch die ganz links einströmende Ansaugluft (dargestellt als Luftwirbel 20) mindestens einmal an dem Abscheidebereich 12 vorbeistreift. Bei einem bekannten Winkel k zwischen dem Einlass 7 und dem Abscheidebereich 12 kann eine erforderliche Länge L3 des Endbereichs 19 mit dem Ausdruck L3 = k·tan(a)·d1 berechnet werden (k in rad). In dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist k = 270° und a = 45°, L3 berechnet sich somit zu 0,75·d1.
  • Weiterhin Bezug auf die 3 nehmend sind unmittelbar angrenzend an den Beginn des Abscheidebereichs 12 radial nach innen ragende Abstreifnasen 16 angeordnet. Die Abstreifnasen 16 ragen bis kurz vor einen Trennbereich 26 zwischen dem Drallbereich 17 und dem Abscheidebereich 12. Entsprechend der Darstellung in 5 können mehrere solcher Abstreifnasen 16 nebeneinander angeordnet werden. Die Abstreifnasen 16 dienen dazu, Blätter und dergleichen aus dem Abscheidebereich 12 fernzuhalten. Ferner hat sich herausgestellt, dass Wasser an dem verhältnismäßig schmalen Zwischenbereich zwischen den Abstreifnasen 16 und dem Trennbereich 26 gut auskondensieren und abgeschieden kann.
  • Nachdem Wassertropfen 22 und Partikel 21 ausgeschieden, Luft mit hoher Luftfeuchtigkeit im Schnorchel 6 weitestgehend auskondensiert wurde, ist der walzenförmige Drall nicht mehr erforderlich und auch nicht mehr erwünscht. Der Umlenkbereich 11 ist deshalb dazu ausgestaltet, die verdrallte Ansaugluft zu „beruhigen” und ein Strömungsprofil 24 zu schaffen, welches im Wesentlichen parallel zu der Wand des weiteren Abschnitts verläuft. Um die transversale Bewegung der Ansaugluft bei der Beruhigung der verdrallten Ansaugluft nicht zu unterbrechen, ist der Umlenkbereich 11 abgewinkelt von dem röhrenförmigen Schnorchel 6 angeordnet. Die Beruhigung der Ansaugluft verringert die Reibung im weiteren Verlauf des Ansaugtraktes 18. Weiterhin wird dadurch sichergestellt, dass in diesem Bereich kein Wasser mehr an der Wand des Ansaugtraktes 18 auskondensiert.
  • Gleichwohl in der vorangegangenen Beschreibung einige mögliche Ausführungen der Erfindung offenbart wurden, versteht es sich, dass zahlreiche weitere Varianten von Ausführungen durch Kombinationsmöglichkeiten aller genannten und ferner aller dem Fachmann naheliegenden technischen Merkmale und Ausführungsformen existieren. Es versteht sich ferner, dass die Ausführungsbeispiele lediglich als Beispiele zu verstehen sind, die den Schutzbereich, die Anwendbarkeit und die Konfiguration in keiner Weise beschränken. Vielmehr möchte die vorangegangene Beschreibung dem Fachmann einen geeigneten Weg aufzeigen, um zumindest eine beispielhafte Ausführungsform zu realisieren. Es versteht sich, dass bei einer beispielhaften Ausführungsform zahlreiche Änderungen bezüglich Funktion und Anordnung der Elemente vorgenommen werden können, ohne den in den Ansprüchen offenbarten Schutzbereich und dessen Äquivalente zu verlassen.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Fahrzeugfront
    2
    erster Wärmetauscher
    3
    zweiter Wärmetauscher
    4
    Umweltabdichtung
    5
    Motorraum
    6
    Schnorchel
    7
    Einlass
    8
    Abscheider
    9
    Sensor
    10
    Luftfilter
    11
    Umlenkbereich
    12
    Abscheidebereich
    13
    breiter Ansaugbereich
    14
    schmaler Ansaugbereich
    15
    Wand
    16
    Abstreifnase
    17
    Drallbereich
    18
    Ansaugtrakt
    19
    Endbereich
    20
    Wirbel
    21
    Partikel
    22
    Wassertropfen
    23
    umgelenkte Ansaugluft
    24
    Strömungsprofil
    26
    Trennbereich
    a
    Drallwinkel
    b1
    Breite des Einlasses im breiter Ansaugbereich
    b2
    Breite des Einlasses im schmalen Ansaugbereich
    d
    distales Ende
    d1
    Durchmesser des Schnorchels
    p
    proximale Seite
    k
    Winkel
    L1
    Länge des ersten Ansaugbereichs
    L2
    Länge des Abscheidebereichs
    L3
    Länge des Endbereichs
    R
    Rotationsachse

Claims (15)

  1. Schnorchel (6) für einen Ansaugtrakt (18) einer Energiewandlungsmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, aufweisend a) einen länglichen Einlass (7) zum Ansaugen von Ansaugluft, b) einen parallel zum Einlass (7) angeordneten Drallbereich (17), welcher dazu ausgestaltet ist, Ansaugluft um eine parallel zum Einlass (7) verlauf Rotationsachse (R) in Rotation zu versetzen, und c) einen sich tangential aus dem Drallbereich (17) erstreckenden Abscheidebereich (12).
  2. Schnorchel (6) nach Anspruch 1, wobei der Einlass (7) sich von einem distalen Ende (d) bis zu einem Endbereich (19) erstreckt und wobei sich der Abscheidebereich (12) bis in den Endbereich (19) hinein erstreckt.
  3. Schnorchel (6) nach Anspruch 2, wobei eine Endbereichslänge (L3), über die sich der Abscheidebereich (12) in den Endbereich (19) hinein erstreckt, bei einem Durchmesser (d1) des Drallbereichs (17) und einem aus einer axialen Richtung aus betrachteten Winkel (k) zwischen dem Einlass (7) und dem Abscheidebereich (12) k·d1/2 lang ist.
  4. Schnorchel (6) nach Anspruch 1, wobei sich der Abscheidebereich (12) von einer proximalen Seite (p) des Schnorchels (6) beginnend nur über eine Teillänge (L2) des Schnorchels (6) erstreckt.
  5. Schnorchel (6) nach Anspruch 1, wobei der Einlass (7) aus einem ersten, breiten Ansaugbereich (13) und einem zweiten, schmalen Ansaugbereich (14) gebildet ist.
  6. Schnorchel (6) nach Anspruch 5, wobei eine Breite (b1) des ersten, breiten Ansaugbereichs (13) 60 bis 100%, insbesondere 85 bis 95% so groß ist wie ein Durchmesser (d1) des Schnorchels (6).
  7. Schnorchel (6) nach Anspruch 5, wobei eine Breite (b2) des zweiten, schmalen Ansaugbereichs (14) 5 bis 50%, insbesondere 5 bis 20%, besonders bevorzugt 5 bis 15% so groß ist wie ein Durchmesser (d) des Schnorchels (6).
  8. Schnorchel (6) nach Anspruch 1, wobei der Einlass (7) aus einem schmalen Ansaugbereich (14) gebildet ist, wobei 5 bis 50%, insbesondere 5 bis 20%, besonders bevorzugt 5 bis 15% so groß ist wie ein Durchmesser (d1) des Schnorchels (6).
  9. Schnorchel (6) nach Anspruch 1, wobei sich aus dem Abscheidebereich (12) ein Abscheider (8) zur Ableitung von Partikeln (21) und Wassertropfen (22) erstreckt.
  10. Schnorchel (6) nach Anspruch 1, wobei der Drallbereich (17) stromabwärts in einen Umlenkbereich (11) mündet, welcher derart ausgestaltet ist, dass die in Rotation befindliche, in den Umlenkbereich (11) eintretende Ansaugluft anschließend im Wesentlichen ein parallel zu einer Wandung des Umlenkbereichs (11) gerichtetes Strömungsprofil (24) aufweist.
  11. Schnorchel (6) nach Anspruch 1, in welchem angrenzend an den sich tangential aus dem Drallbereich (17) erstreckenden Abscheidebereich (12) mindestens eine radial in den Drallbereich (17) ragende Abstreifnase (16) angeordnet ist.
  12. Schnorchel (6) nach Anspruch 11, bei dem parallel zu der Rotationsachse (R) mehrere Abstreifnasen (16) angeordnet sind.
  13. Verwendung eines Schnorchels nach einem der vorigen Ansprüche zur Vorreinigung von Ansaugluft für eine Energiewandlungsmaschine eines Kraftfahrzeuges.
  14. Anordnung zumindest eines Einlasses (7) des Schnorchels (6) nach einem der vorigen Ansprüche in einer Fahrtrichtung eines Fahrzeuges vor einem ersten Wärmetauscher (2).
  15. Anordnung eines Schnorchels nach einem der vorigen Ansprüche auf einer Umweltabdichtung (4) an einem Wärmetauscher (2), wobei der Einlass (7) durch die Umweltabdichtung (4) hindurchragt.
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