DE2738293A1 - Luftfiltereinrichtung - Google Patents

Luftfiltereinrichtung

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charge air
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Franz Edmaier
Guenther Dipl Ing Kiefer
Robert Dr Ing Schulmeister
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Rolls Royce Solutions GmbH
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MTU Friedrichshafen GmbH
MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/02Air cleaners
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B29/00Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
    • F02B29/04Cooling of air intake supply
    • F02B29/0406Layout of the intake air cooling or coolant circuit
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

MOTOREN- UND TURBINEN-UNION
PRIEDRICHSHAPEN GMBH
Friedrichshafen
Luftfiltereinrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Luftfiltereinrichtung für eine Brennkraftmaschine entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruches.
Der Zweck dieser Luftfiltereinrichtung ist die Versorgung einer Brennkraftmaschine mit staubfreier Verbrennungsluft für verschleißarmen Betrieb.
Es sind Luftfiltereinrichtungen bekannt, die einen vor dem Ladeluftkühler angeordneten Trockenluftfilter aufweisen. Bei einer derartigen Anordnung ist der Filtereinsatz des Trockenluftfliters der hohen, infolge der Druckerhöhung durch den Ladeluftverdichter sich in der geförderten Verbrennungsluft ergebenden Temperatur ausgesetzt. Je nach Ausmaß der Druckerhöhung sind dabei nach dem Ladeluftverdichter Lufttemperaturen bis über 200° C vorhanden. Filtereinsätze von Trockenluftfiltern, die diesen hohen Lufttemperaturen bei ausreichender Standzeit widerstehen, erfordern die Verwendung teurer Werkstoffe. Eine zusätzliche Verteuerung derartiger Filtereinsätze ergibt sich noch dadurch, daß temperaturbeständiger FiI-
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terwerkstoff nicht ausreichend eigenstabil ist und einer Stütz- und Halteeinrichtung bedarf. Außerdem ergeben sich bei Verwendung eines Filtereinsatzes mit einer solchen Stütz- und Halteeinrichtung große Außenabmessungen des gesamten Trockenluftfilters.
Der wegen Verschmutzung erforderliche Austausch der Filtereinsätze im Zuge der allfälligen Wartung der Luftfiltereinrichtung ist daher ein nicht unerheblicher Kostenfaktor, insbesondere dann, wenn wegen Betrieb der Brennkraftmaschine in staubreicher Umgebung ein häufiger Filterwechsel erforderlich ist.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Luftfiltereinrichtung zu schaffen, die bei zuverlässiger Betriebssicherheit für die Brennkraftmaschine Kompaktheit mit geringen Wartungskosten verbindet.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Fliehkraft-Staubabscheider auf der Saugseite des Ladeluftverdichters und der Trockenluftfilter dem Ladeluftkühler nachfolgend angeordnet ist. Durch die Abkühlung der Verbrennungsluft im Ladeluftkühler ist die thermische Belastung für den Filtereinsatz des Trockenluftfilters wesentlich geringer als bei seiner Anordnung vor dem Ladeluftkühler. Dadurch ist es möglich, einen weniger temperaturbeständigen, dafür aber preiswerten und eigenstabilen Werkstoff für den Filtereinsatz des Trockenluftfilters zu verwenden.
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Erfindungsgemäß besteht der Filtereinsatz des Trockenluftfilters aus filzartigem Papier. Damit ergibt sich eine vorteilhafte Verringerung des Bauvolumens für den Filtereinsatz, da Papierfilz ohne Stütz- und Halteeinrichtung verwendet werden kann. Bei einem Filtereinsatz, der zur Erzielung einer großen Filterfläche aus mehrfach im Zick-Zack gefaltetem Filterwerkstoff besteht, ist bei Verwendung von Papierfilz außerdem eine engere Faltenlage möglich als mit dem vorerwähnten temperaturbeständigen Filterwerkstoff.
Ein Filtereinsatz aus Papierfilz hat daher bei gleichem Bauvolumen eine größere Filterfläche als ein Filtereinsatz aus temperaturbeständigem Filterwerkstoff, oder, bezogen auf gleichen Luftvolumenstrom, ergibt ein Filtereinsatz aus Papierfilz eine kleinere Filterbaugröße des Trockenluftfilters als bei Verwendung des temperaturbeständigeren Filterwerkstoffes.
Zudem bewirkt die Abkühlung der Verbrennungsluft im Ladeluftkühler eine Dichteerhöhung und damit eine Verringerung des Luftvolumenstromes der Verbrennungsluft, was sich zusätzlich auf eine Verkleinerung der Filterbaugröße des Feinfilters hin auswirkt.
Um eine hohe Betriebssicherheit, insbesondere für Ladeluftverdichter und Ladeluftkühler, zu gewährleisten, ist der Fliehkraft-Staubabscheider gemäß der Erfindung zweistufig ausgebil det. Damit wird ein hoher Abscheidegrad im Vorreiniger erreicht, so daß ein verschleißarmer Betrieb des LadeluftVerdichters möglich ist und ein Zusetzen der Luftkanäle im Ladeluftkühler verhindert wird.
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Die Kompaktheit der Luftfiltereinrichtung wird erfindungsgemäfi noch dadurch verbessert, daß LadeluftkUhler und Trockenluftfilter eine Baueinheit bilden.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß neben der erstrebten Senkung der Wartungs kosten auch die Investitionskosten auf Grund der erzielbaren Verkleinerung der Filterbaugröße gesenkt werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Eine Luftfiltereinrichtung für eine mit einem Zylinder angedeutete Brennkraftmaschine 14 besteht aus einem Fliehkraft-Staubabscheider 11 als Vorabscheider mit Staubabsauggebläse 15, der auf der Saugseite eines Ladeluftverdichters 13 angeordnet ist. Der Ladeluftverdichter 13 wird z.B. von einer Ab- gasturbine 16 angetrieben.
Ein Trockenluftfilter 12, der einen aus filzartigen Matten gefalteten Filtereinsatz 18 enthält, ist auf der Druckseite des Ladeluftverdichters I3, einem LadeluftkUhler I7 nachfolgend, angeordnet.
Auf diese Weise ist der Filtereinsatz 18 nur einer geringen thermischen Belastung ausgesetzt, weil die Verbrennungsluft im LadeluftkUhler 17 von der hohen, bis über 200° C betragenden Verdichtungstemperatur auf etwa 90 bis 100° C abgekühlt wird. Bei diesen Temperaturen lassen sich auch Filtereinsätze aus kostengünstigem Papierfilz verwenden. Um eine kompakte Bauweise der Luftfiltereinrichtung zu erreichen, ist der Ladeluft-
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kühler 17 und der Trockenluftfilter 12 zu einer Baueinheit zusammengefaßt.
Durch die Verwendung eines Fliehkraft-Staubabscheiders 11 mit hohem Abscheidevermögen, das mit Sicherheit durch eine zweistufige Ausbildung des Fliehkraft-Staubabscheiders 11 erreicht wird, ist ein verschleißarmer Betrieb des Ladeluftverdichters 13 möglich, und es wird das Zusetzen der Luftkanäle des Ladeluftkühlers vermieden.
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Claims (1)

  1. MOTOREN- UND TURBINEIi-UNION
    Friedrichshafen
    Patentansprüche
    Luftfiltereinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Ladeluftverdichter und Ladeluftkühler, wobei die Luftfiltereinrichtung einen Fliehkraft-Staubabscheider und einen Trockenluftfilter mit auswechselbarem Piltereinsatz umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß der Fliehkraft-Staubabscheider (11) auf der Saugseite des Ladeluftverdichters (13) und der Trockenluftfilter (12) dem Ladeluftkühler (17) nachfolgend angeordnet ist.
    2. Luftfiltereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Filtereinsatz (18) des Trockenluftfilters (12) aus an sich bekanntem filzartigem Papier besteht.
    3. Luftfiltereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fliehkraft-Staubabscheider (11) zweistufig ausgebildet ist.
    4. Luftfiltereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Ladeluftkühler (17) und Trockenluftfilter (12) eine Baueinheit bilden.
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