DE2718389A1

DE2718389A1 - Luft-drehfilter

Info

Publication number: DE2718389A1
Application number: DE19772718389
Authority: DE
Inventors: Jose Antoine Cyriel L Carnewal; Etienne Rene Oscar Corn Hommez
Original assignee: Clayson NV
Current assignee: CNH Industrial Belgium NV
Priority date: 1976-04-27
Filing date: 1977-04-26
Publication date: 1977-11-10
Also published as: US4099942A; FR2349355B1; DE2718389C2; FR2349355A1; CA1072889A; GB1580452A

Description

.-Ing Wilfrid RAECK

PATENTANWALT 7 STUTTGART 1, MOSERSTRASSE 8 ■ TELEFON (0711) 244003

- s 470 -

Leon Claeysstraat 3A,

CLAYSON N.V.,

B-8210 Zedelgem / Belgien

Luft-Drehfilter

Die Erfindung bezieht sich auf rotierende Luftfilter, die bei beliebigen in staubiger Atmosphäre arbeitenden Geräte oder Maschinenarten zur Anwendung kommen. Solche Geräte können beispielsweise das Kühlsystem von Verbrennungskraftmaschinen oder Kühlsysteme für das Arbeitsmedium hydraulischer Steuerungen sein. Eine besonders nützliche Anwendung findet die vorliegende Erfindung bei einem Kühlsystem eines Verbrennungsmotors auf einem Mähdrescher, weil solche Landmaschinen häufig in sehr staubiger Atmosphäre arbeiten. Dies ergibt sich daraus, daß solche Maschinen nur zur Ernte eingesetzt werden können, wenn das Erntegut reif und trocken ist, damit der Erntevorgang beträchtliche Mengen von Staub, Spreu und kurzen Strohteilen nach sich ziehen, die in der Nähe der Maschine aufgewirbelt sind.

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Bei rotierenden Luftfiltern ergeben sich insofern Schwierigkeiten als das Filterelement entweder verhältnismäßig schnell verstopft, wenn in staubiger Atmosphäre gearbeitet wird oder Fremdstoffe durch das Filterelement hindurchgelangen und den Lüfter im Falle eines Kühlsystems eines Verbrennungsmotors vollsetzen oder verstopfen. Zur Abhilfe sind rotierende Luftfilter mit ortsfesten Abschirmungen bekannt, durch die Abschnitte der Filterelemente abgedeckt werden, wenn sie sich relativ dazu bewegen und dadurch den Luftstrom durch die Filterelemente unterbrechen, so daß an den Elementen aufgrund der Saugwirkung anhaftende Fremdstoffe herabfallen. Ein Luftfilter dieser Bauart ist in der DT-OS 22 25 010 beschrieben. Im einzelnen umfaßt ein derartiger Filter ein mit öffnungen versehenes drehbares Filterelement sowie ein Gebläse, das Luft durch das Filterelement ansaugt, mit Ausnahme desjenigen Abschnittes, der zum jeweiligen Augenblick durch die ortsfeste Abschirmung abgedeckt ist. Ein bestimmter Anteil von Fremdstoffen, der gegen die Außenseite des Filterelementes angesaugt worden ist, wird dabei augenblicklich unter der vorteilhaften Zentrifugalkraftwirkung abgegeben. Unter dieser Zentrifugalkraftwirkung nicht entfernte Fremdstoffe zeigen das Bestreben, durch die oben beschriebene Wirkung der ortsfesten Abschirmung herabzufallen. Darüber hinaus besteht aufgrund der Drehbewegung des Luftfilters nur eine verringerte Möglichkeit, daß Fremdstoffe durch die öffnungen im Filterelement eindringen, im Vergleich zu dem Fall, wenn das Filterelement ortsfest angeordnet wäre.

Die Erfahrung mit rotierenden Luftfiltern hat gezeigt, daß ungeachtet aller veranstalteter Vorsichtsmaßnahmen dennoch Fremdstoffe in das Filterelement und nachgeschaltete Bereiche

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eines Mähdreschers eindringen, wobei von diesen Fremdstoffen insbesondere die länglichen Grannen von Gerste und anderen Getreide- und Grassorten zu Schwierigkeiten führen. Die Längsabmessungen solcher Grannen übertreffen den Durchmesser der öffnungen des Filterelementes, während Jedoch ihr Durchmesser kleiner ist als der Öffnungsdurchmesser. Man kann annehmen, daß Luftturbulenzen im Bereich der Außenseite des Filterelementes größtenteils dafür verantwortlich sind, daß weiterhin Fremdstoffe in den Filter eindringen. Die Erfahrung hat außerdem gezeigt, daß bei Überschreitung eines bestimmten Grienzwertes bei der Umfangsgeschwindigkeit des rotierenden Filterelementes die in das Filterelement eindringenden Fremdstoffe sich nicht länger in Richtung der Luftströmung bewegen, sondern an der Innenseite des Filterelementes verbleiben. Obwohl offensichtlich bei diesem Vorgang die Zentrifugalkräfte einen gewissen Einfluß ausüben, konnte eine genaue und vollständige Erklärung dafür nicht gefunden werden.

Darüber hinaus haben Messungen gezeigt, daß die Saugkraft an der Saugseite des Gebläses mit geringer werdendem Abstand zum Gebläse hin zunimmt, so daß in das Filterelement eindringende Fremdstoffe gewöhnlich auch in Richtung des Gebläses angesaugt werden. Falls auf der Innenseite des Filterelementes irgend ein Hindernis vorgesehen ist, an dem sich Fremdstoffe aufbauen können, so besteht die Wahrscheinlichkeit dafür, daß dadurch Fremdstoffe In den Luftstrom eintreten und bis zu dem zu kühlenden Gegenstand, z.B. einem Kühler heranbefördert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorbeschriebenen Nachteile bekannter rotierender Luftfilter zu beseitigen oder zu verringern. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Luftdrehfilter mit einer hohlen rotierenden Anordnung, bei der

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ein mit Öffnungen versehenes rotierendes Filterelement auf der Saugseite eines Gebläses angeordnet ist, das durch das Filterelement hindurch Luft ansaugt, dadurch gelöst, daß die rotierende Anordnung eine innere in Längsrichtung der Anordnung verlaufende, im allgemeinen glatte, von Erhebungen freie Oberfläche aufweist, und daß in der Nähe des Gebläses eine Abgabeöffnung vorgesehen ist, die im wesentlichen auf die glatte bzw. von Erhebungen freie Innenfläche ausgerichtet ist.

Aufgrund dieses Vorschlages werden Fremdstoffe, die ungeachtet sonstiger Abhilfemaßnahmen in den Luftfilter eindringen sollten, größtenteils durch die Abgabeöffnung abgeführt, bevor sie in Richtung auf andere oder nachgeschaltete Anordnungsteile weitergeleitet werden.

Das Filterelement ist vorzugsweise im allgemeinen zylindrisch ausgebildet und besitzt ein im wesentlichen geschlossenes Ende an der dem Gebläse abgewandten Seite, jedoch kann hier ein konischer oder kegelstumpfförmiger Querschnitt vorgesehen sein, wobei der kleinere Durchmesser des Kegelstumpf-Querschnittes in Richtung zum Gebläse angeordnet ist. In Jedem Fall sollten keine nach innen vorspringenden Kanten oder dergleichen die Bewegung von Fr^md toffen an der Innenseite des rotierenden Filterö-ementes in Richtung zum Gebläse hin versperren. Vorzugsweise ist die Abgabeöffnung durch einen ringförmigen Abstand zwischen dem rotierenden Luftfilter und einem ortsfesten Bauteil verwirklicht. Dieser ringförmige Abstand kann entweder in der gleichen Ebene wie das Gebläse oder vorzugsweise unter einem kleinen Abstand vom Gebläse auf dessen Druckseite angeordnet sein.

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Die Abgabeöffnung ersetzt die bisher üblicherweise angewendeten Abdichteinrichtungen zwischen dem rotierenden Filterlement und der benachbarten ortsfesten Anordnung und verhindert somit im Betrieb das Eindringen von Premdstoffen in diesen Bereich. Die ringförmige Abgabeöffnung kann, im Querschnitt gesehen, verjüngt ausgeführt sein, so daß ein relativ breiter Eintrittsquerschnitt sicherstellt, daß sämtliche Fremdstoffe eindringen können, während ein verhältnismäßig schmaler Austritt die Druckverluste klein hält.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen senkrechten Axialschnitt durch einen bekannten Luft-Drehfilter in Zuordnung zu einem Kühler eines

Verbrennungsmotors,
Fig. 2 einen Luftdrehfilter nach der Erfindung in ähnlicher

Darstellung wie in Fig. 1,
Fig. 3 einen Teilschnitt entsprechend dem in Fig. 2 an der Stelle III umrandeten Abschnitts, in Verbindung

mit einem Schaubild für den Druckverlauf und Fig. h einen Teilschnitt entsprechend dem in Fig. 2 an der Stelle IV umrandeten Abschnitt, Jedoch bei einem anderen Ausführungsbeispiel.

Entsprechend Fig. 1 ist ein Kühler 1 vorgesehen, durch den das Kühlmedium für einen Verbrennungsmotor 2 strömt. Der Kühler 1 ist in einem Gehäuse 3 untergebracht, das seinerseits auf einem nicht gezeigten Rahmen befestigt ist und eine kreisförmige Vorderöffnung 4 enthält, die an der äußeren Vorderseite durch einen umlaufenden Flansch 5 gebildet wird. Innerhalb des Gehäuses sind Tragteile 6 für die Lagerung des einen Endes einer dazu senkrecht verlaufenden und vor dem Kühler angeordneten fest-

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stehenden Welle 7 vorgesehen. Eine Nabe 8 eines Flügel 10 tragenden Gebläses 9 ist mit Hilfe eines Lagers 11 auf der Welle 7 drehbar abgestützt. Das Gebläse 9 ist vor der öffnung angeordnet und besitzt gegenüber dieser einen etwas größeren Durchmesser. Der Antrieb des Gebläses 9 erfolgt über einen Keilriemen 12 und eine Riemenscheibe 13·

Ein Ringbauteil 14 mit umgebogenen Rändern 15» 16 ist durch ein Armkreuz oder Speichen 17 gehaltert, die an Flanschansätzen 18, 19 einer Nabe 20 befestigt sind. Die Nabe ist ihrerseits auf Lagern 21 der ortsfesten Welle 7 drehbar gelagert. Der Durchmesser des Ringbauteils I¹* ist etwas größer als der Durchmesser des Gebläses, so daß er in einer das Gebläse mit Abstand umgebenden Beziehung gehaltert wird, wobei der umgebogene Rand 15 in Verbindung mit dem Flansch 5 einen verhältnismäßig engen Schlitz 22 bilden. An dem Ringbauteil 14 ist ein konisch aufgeweiteter Ring 23 befestigt oder angeschweißt, dessen freie Kante 24 als Zentrlerlippe für das perforierte Filterelement 25 ausgebildet ist. Die Zentrierlippe 24 und das Filterelement 25 haben einen etwas größeren Durchmesser als derjenige des Ringbauteils 14. Das Filterelement 25 besteht hauptsächlich aus einem perforierten zylindrischen Körper mit einem umgebogenen oder eingerollten Rand 27, der mit der Zentrierlippe 24 des konischen Ringteils 23 zusammenwirkt und aus einem perforierten Frontabschnitt 28 am gegenüberliegenden Ende. Der Frontabschnitt 28 ist mit einem zentrischen nicht perforierten Konusabschnitt 29 versehen und über diesen mittels eines Lagers 30 auf einer Welle 31 drehbar gelagert. Die Welle 31 besitzt ein nicht gezeigtes Gewindeende, das in eine nicht gezeigte Gewindebohrung in die ortsfeste Welle 7 eingeführt wird, während am anderen Ende der Welle ein Handrad

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sitzt, mit dem das perforierte Filterelement 25 auf der Welle befestigt wird. Auf diese Weise läßt sich das Filterelement 25 leicht lösen und wieder auf der Welle befestigen. Innerhalb und in der Näheties unteren Abschnittes des Zylinders 26 ist eine Abschirmung entsprechend dem Stand der Technik angeordnet.

Wenn im Betrieb das Gebläse 9 über den Keilriemen 12 angetrieben wird, saugt es Luft durch das Filterelement 25 an und bläst sie gegen den Kühler ein. Das Filterelement 25 wird über einen den Ringbauteil 14 umgebenden Riemen 59 angetrieben. Größere Fremdstoffpartikel, wie Spreu, und Stroh im Fall der Anwendung bei einem Mähdrescher werden an das Filterelement 25 herangesaugt, jedoch aufgrund dessen Drehbewegung auch über den Bereich der inneren Abschirmung 33 geführt, wobei die Saugwirkung unterbrochen ist, so daß die Fremdstoffe dann herabfallen. Kleinere Staubpartikel u.dgl. werden durch die Drehbewegung des Filterelementes 25 abgewiesen, da solche Staubteile in diesem Fall nur mit geringer Wahrscheinlichkeit durch die öffnungen hindurchtreten, während gleichzeitig die Zentrifugalkraft die Staubteile wieder abwirft. Da die Ringöffnung 22 auf der Druckseite des Gebläses 9 ageordnet ist, wird dauernd ein Luftstrom von innen nach außen vorgesehen, so daß auch hierdurch Staubund Schmutzteile usw. dabei zwangsläufig an einem Eindringen in den Filter in diesemBereich gehindert sind, obwohl eine mechanische Abdichtung fehlt.

Bei Benutzung dieses bekannten Luftfilters hat sich herausgestellt, daß einige Fremdstoffe, z.B. lange Grannen oder Fruchthülsen von Gerste, doch noch über die Per-forationen in das Filterelement 25 gelangen. Solche Fremdstoffe legen sich an die Innenfläche des Zylinderkörpers 26 an, wenn die

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Umfangsgeschwindigkeit des rotierenden Filterelementes 25 einen bestimmten Grenzwert übersteigt. Messungen haben gezeigt, daß der in Fig. 3 dargestellte Verlauf der Saugkraft größere Werte im Zylinderkörper 26 in unmittelbarer Nähe des Gebläses 9 aufweist als in dem der Frontwand 28 benachbarten Bereich. Demzufolge versuchen in das Filterelement 25 gelangte Fremdstoffe sich längs der Innenfläche des Zylinderkörpers 26 in Richtung auf das Gebläse 9 hin zu bewegen. Die sich kreisringförmig am Innenumfang erstreckende Tasche 41 bei dem bekannten Aufbau nach Fig. 1 unterbricht diese Axialbewegung, so daß sich Fremdstoffe dort ansammeln. Dies führt dann automatisch dazu, daß Fremdstoffe in den in Richtung auf den Kühler 1 gerichteten Luftstrom abgelenkt werden, sobald sich die Tasche aufgefüllt hat.

Bei dem erfindungsgemäßen Luft-Drehfilter nach Fig. 2 besitzt der im wesentlichen zylindrische Körper 26 des Filterelementes 25 einen Durchmesser, der demjenigen des Ringbauteils 14 gleich ist oder diesen leicht unterschreitet. Auf der Außenseite des Zylinderkörpers 26 ist unter einer geringen Entfernung von der dem Gehäuse 3 zugekehrten Kante 43 ein ringförmiger Verstärkungsteil 42 befestigt. Die Bauteile des Filterelementes 25 sind so angeordnet, daß die Kante oder der Rang 43 innerhalb des Ringbauteils 14 mit einem Drucksitz oder Preßsitz aufgenommen wird und andererseits dann der Verstärkungsring 42 an dem umgebogenen Rand 16 des Ringbauteils 14 anliegt. Auf diese Weise erhält das Filterelement eine von der Frontwand 28 in Richtung auf den Kühler 1 axial gesehene Innenfläche 44 ohne Erhebungen.

Beim Betrieb des GErätes bewegen sich daher Fremdstoffe, die dennoch in das Filterelement 25 gelangt sind, ohne

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Behinderungen an der Innenfläche 44 des Filterkörpers in Richtung auf den Kühler 1 und bei dieser Bewegung außen am Gebläse 9 vorbei, und zwar unter Berücksichtigung des in Flg. 3 gezeigten Saugdruckverlaufes 40. Die Fremdstoffe werden aus dem Filterelement 25 durch die ringförmige Abgabeöffnung 22 in Richtung des Pfeiles 45 aufgrund der dort hindurchgehenden Abdichtluft nach außen befördert. Es hat sich gezeigt, daß die innerhalb des Ringbauteils 14 angeordneten Speichen 17 diese Bewegung der Fremdstoffe in Richtung auf die Abgabeöffnung nicht behindern. Auf diese Weise wird die Gefahr der Drosselung der Kühlwirkung des Kühlers 1 wirksam beseitigt. Gleichzeitig bldbt die einfache Montage und Abnehmbarkeit des Filterelementes erhalten, da die Bedienungsperson nur unter Verwendung des Handrades 32 die Welle abschrauben muß, so daß dann das Filterelement 25 ab-genommen werden kann. Beim Zusammenbau sorgt der umgebogene Rand 16 des Ringbauteils 14 für die richtige Positionierung des Filterelementes, so daß durch Festziehen des Handrades 32 das Filterelement 25 und insbesondere der Anschlag 42 in Eingriff mit der Kante 16 gebracht wird.

Bei einer anderen Ausfuhrungsform der Erfindung gemäß Fig. 4 ist das Gehäuse mit einem nach außen geneigten umgebogenen Rand 50 versehen, der etwa in der gleichen Ebene wie die dem Kühler 1 zugekehrte Stirnfläche des Gebläses 9 liegt. Der Ringbauteil 14 besitzt einen nach außen eingerollten Rand 51, der das Gebläse 9 mit Abstand umgibt und dem Randabschnitt 50 gegenüberliegt und zusammen mit diesem einen Ringförmigen Abgabeschlitz 52 bildet, um durch die damit gebildete öffnung zusammen mit der Abdichtluft Fremdstoffe nach außen abzuführen. Der Abstand zwischen

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den Randabs chnitten 50 und 51 ist am Eingang 5H dieser Ringöffnung größer als am Ausgang 55» um sicherstellen, daß einerseits die größtmögliche Menge von Fremdstoffen in den Abgabeschlitz 52 umgelenkt wird und um andererseits Druckverluste kleinzuhalten.

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Claims

Dip·-.-Ing. W«lfrio BAECK PATENTANWALT 7 STUTTGART 1, MOSERSTRASSE 8 · TELEFON (0711) 244003 CLAYSON N.V., Zedelgem / Belgien - S 470 - Patentansprüche

1. Luft-Drehfilter, bestehend aus einer hohlen drehbaren Anordnung mit einem perforierten drehbaren Filterelement, das auf der Einlaß- oder Saugseite eines Gebläses angeordnet ist, über das Luft durch das Filterelement angesaugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbare Anordnung (26) eine im allgemeinen glatte, von Erhebungen freie Innenfläche (44) aufweist, und daß im Bereich des Gebläses (9) eine Auslaßöffnung angeordnet ist, die im wesentlichen in Längsrichtung hinter der glattwandigen Innenseite (44) angeordnet ist.

2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement (25) im wesentlichen zylindrisch und mit einem vom Gebläse (9) abgelegenen im wesentlichen geschlossenen Endabschnitt (28) versehen ist.

3. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement Kegelform aufweist, wobei sich die Basisfläche des Kegels dem Gebläse (9) benachbart befindet.

4. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement die Form eines Kegelstumpfes aufweist, dessen Basisfläche dem Gebläse (9) benachbart ist.

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ORIGINAL INSPECTED

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5. Filter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Gebläse benachbarte Seite der rotierenden Anordnung einen nach außen gebogenen Rand (15; 51) aufweist, der zusammen mit einem Rand (5» 50) eines ortsfesten Gehäuses (3) die Abgabeöffnung bildet.

6. Filter nach Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, daß die Randkante (50) des ortsfesten Gehäuses und der umgebogene Rand (51) der rotierenden Anordnung so geformt sind, daß die dadurch gebildete Auslaßöffnung (52) einen verhältnismäßig breiten Eintrittsquerschnitt (5*0 und einen verhältnismäßig engen Austrittsquerschnitt (55) aufweist.

7. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnung auf der Druckseite des Gebläses angeordnet ist.

8. Filter nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die rotierende Anordnung zweiteilig ausgeführt ist, wobei der eine das Gebläse (9) umgebende Ringbauteil (I¹J) nach außen gebogene bzw. nach außen eingerollte Ränder (15» 16) aufweist, während der andere Bauteil das Filterelement (25) bildet, das mit Drucksitz bzw. Preßsitz in dem benachbarten Ende des Ringbauteils (1*0 aufgenommen ist und ein äußeres Verstärkungsglied (42) aufweist, das als Anschlag an dem benachbarten eingerollten Rand (16) des Ringbauteils (14) anliegt.

9. Filter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die rotierende Anordnung mit Hilfe eines Riemens (59) angetrieben ist,der über den Ringbauteil (14) geführt ist.

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10. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Filterelementes (25) eine ortsfeste Abschirmung (33) angeordnet ist, die in dem jeweilig abgeschirmten Bereich des Filterelementes die dort hindurchgehende Luftströmung verhindert,

11. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Filter einem Kühlsystem zugeordnet und bezüglich diesem so angeordnet ist, daß das Kühlsystem auf der Druckseite des GeTbläses (1) liegt.

12. Filter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der nach außen gebogene Rand (50) des Gehäuses an seinem radial inneren Ende einen kleineren Durchmesser aufweist als der Durchmesser der axial gegenüberliegenden Innenwand (¹I¹O der drehbaren Anordnung (I¹J, 25).

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