DE2903832A1

DE2903832A1 - Luftfilter fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2903832A1
Application number: DE19792903832
Authority: DE
Inventors: Robert K Catterson
Original assignee: Briggs and Stratton Corp
Current assignee: Briggs and Stratton Corp
Priority date: 1978-08-30
Filing date: 1979-02-01
Publication date: 1980-03-20
Also published as: US4233043A; JPS5532980A

Description

Kurzfassung

Ein Luftfilter, insbesondere für die Verwendung an kleinen Einzylinder-Brennkraftmaschinen enthält ein im wesentlichen ringförmiges Filterelement aus trockenem Papier, welches auswechselbar so im Filtergehäuse untergebracht ist, das es dieses Gehäuse in eine innere und eine äußere Kammer unterteilt, welch letztere zur Abgabe der gereinigten Luft mit dem Luftansaugstutzen des Vergasers verbindbar ist. Eine die zu reinigende Luft in die innere Kammer einleitende Luftführung ist so augebildet, daß in ihr der Luftstrom vor Erreichen der inneren Kammer einen plötzlichen Richtungswechsel erfahren muß und die vom Luftstrom mitgeführten festen Schmutzpartikel wegen ihrer Tendenz, die anfängliche Bewegungsrichtung beizubehalten, die Luftführung über einen zusätzlichen in entsprechender Richtung angeordneten Auslaß verlassen und somit von der Luft getrennt werden, bevor diese die innere Kammer erreicht. Der Einlaß der Luftführung liegt im Hochgeschwindigkeitsbereich des Lüftergehäuses der Brennkraftmaschine in solcher Lage,

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daß die aus dem Lüftergehäuse in die Luftführung strömende Luft plötzlich ihre Strömungsrichtung ändern muß, so daß Schmutz und feste Bestandteile des Luftströmes am Einlaß der Luftführung vorbeigeleitet werden.

Die Erfindung betrifft Luftfilter für Brennkraftmaschinen, insbesondere für Einzylinder-Brennkraftmaschinen, wie sie sehr häufig für Motorrasenmäher und ähnliche Geräte verwendet werden.

Es ist bekannt, daß immer dann, wenn die dem Vergaser der Brennkraftmaschine zugeführte Luft nicht von Schmutz und Staub befreit wird, die mitgeführten Schmutzstoffe in die Brennkraftmaschine hineingelangen und Teil des Ölfilmes werden, welcher zwischen den sich bewegenden Maschinenteilen vorhanden ist. Auf diese Weise entsteht ein schmirgelndes Gemisch, das äußerst schädlich für die Brennkraftmaschine ist. Aus diesem Grunde ist ein verlässlicher und wirkungsvoller Luftfilter unabdingbarer Bestandteil einer jeden Brennkraftmaschine.

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Luftfilter für Brennkraftmaschinen gibt es bereits in vielen unterschiedlichen Bauarten. Für Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschinen verwendet man im allgemeinen Filterelemente oder -Patronen in Form eines Ringkörpers aus gewelltem, luftdurchlässigem Filterpapier. Kleine Einzylinder-Brennkraftmaschinen verwenden im allgemeinen einen ölgetränkten Urethanschaumstoff-Filter, wie er beispielsweise in der DE-PS Λ 229 781 beschrieben ist.

Da die Wirksamkeit aller Luftfilter offensichtlich von der Reinheit des Filterelementes abhängt, muß für einen verlässlichen Maschinenbetrieb das Filterelement periodisch aus dem Gehäuse herausgenommen und gereinigt werden. Bei Urethanschaumstoff-Filtern wäscht man diese in Kerosen oder einem flüssigen Lösungsmittel und Wasser. Die Häufigkeit, mit der diese relativ schmutzige Arbeit getan werden muß, hängt von der Umgebung ab, in der die Brennkraftmaschine betrieben wird, An trockenen und staubigen Orten kann sich diese Arbeit als äußerst störend erweisen, so daß man gerne Urethanschaumstoff-Filter

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durch eine Trockenpapierfilterpatrone ersetzen würde, vor allem, wenn unberücksichtigt bleiben könnte, daß eine solche Patrone nicht soviel Schmutz zurückhalten kann, wie ein ölgetränktes Schaumstoff-Filterelement und wenn man diesen Austausch vornehmen kann, ohne die äußeren Abmessungen und die Gestalt vorhandener Luftfiltergehäuse zu ändern.

Die Erfindung führt zu diesem erwünschten Ergebnis durch Anwendung besonderer Mittel, welche die Luft von einem erheblichen Teil des Schmutzes, von Spreu oder anderen festen Verunreinigungen befreit, bevor die Luft das eigentliche FilteaLement erreicht.

Dieses Ergebnis wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch erreicht, daß man die gesamte dem Luftfilter zugeführte Luft so lenkt, daß sie vor dem Erreichen des Filterelementes plötzliche Änderungen der Strömungsrichtung erleidet, und daß man die Luftführung, über die die Luft das Filterelement erreicht, mit einem zusätzlichen Auslaß versieht, der gegenüber der Richtungsänderungsstelle so angeordnet ist, daß wegen der durch Trägheit bedingten Tendenz der Fremdstoffe, die bisherige

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Strömungsrichtung beizubehalten, sie über den erwähnten Auslaß abgegeben werden und nicht der geänderten Richtung folgen, die die übrige Luft auf dem Weg zum Filterelement nimmt.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise veranschaulicht sind.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische, im Bereich des Lüftergehäuses aufgebrochene Ansicht einer luftgekühlten Einzylinder-Brennkraftmaschine mit vertikaler Kurbelwelle in Verbindung mit einem erfxndungsgemaßen Luftfilter,

Fig. 2 eine teilweise aufgebrochene Draufsicht auf den Luftfilter und den benachbarten Teil des Luftergehäuses,

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Fig. 3 einen Schnitt gemäß der Schnittlinie 3-3 der Fig. 2,

Fig. 4 einen Schnitt gemäß der Schnittlinie 4-4 der Fig. 3,

Fig. 5 eine zerlegte perspektivische Ansicht der Bauteile des Luftfilters und

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht eines gegenüber den Filterelementen gemäß Fig. 3 bis 5 abgewandelten Luftfilterelementes bzw. einer Filterpatrone.

Die in Fig. 1 dargestellte konventionell ausgebildete luftgekühlte Brennkraftmaschine 8 mit vertikaler Achse ist mit einem Luftfilter 7 versehen. Wie üblich, ist bei der Brennkraftmaschine das mit Lüfterflügeln 9 versehene Schwungrad von einem Lüftergehäuse 10 umgeben. Der Lüfter saugt über einen mit Sieb abgedeckten Einlaß 11 Luft in das Lüftergehäuse an und leitet diese über die heißen Oberflächen der Brennkraftmaschine. Zu diesem Zweck enthält das Lüftergehäuse einen nach unten offenen Mantel 12, durch den die Luft mit relativ

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hoher Geschwindigkeit hindurchströmt.

Der Mantel 12 des Lüftergehäuses 10 ist unterhalb des die Lüfterflügel und das Schwungrad umgebenden zylindrischen Abschnittes so ausgebildet, daß er neben der Seitenwand des Lüftergehäuses eine Ausnehmung für die Luftfilter bildet. Diese praktische Relativlage von Luftfilter und Lüftergehäuse, die man schon seit mehreren Jahren verwendet, wird durch die vorliegende Erfindung nicht beeinträchtigt, obwohl man nun dort einen Luftfilter anbringt, der ganz erheblich-wirkungsvoller arbeitet als die bisher verwendeten Luftfilter.

Außenabmessungen und Form des erfindungsgemäßen Luftfilters und auch der größte Teil des allgemeinen Aufbaues decken sich mit den vorbekannten Luftfiltern. So besteht der Luftfilter aus einem oben offenen in horizontaler Richtung langgestreckten Blechgehäuse 14 mit einem flachen Boden 15 und einer dort anschließenden ringsum laufenden Seitenwand 16. Ein Deckel 17 schließt das Gehäuse 14 von oben. Der dem Lüftergehäuse benachbarte Teil 16' der Gehäuseseitenwand 16 ist so geformt,

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daß er den Konturen der benachbarten Seitenwand 13 des Lüftergehäuses folgt. Wie sich noch nachfolgend zeigen wird, spielt dieses enge Aneinanderliegen der Seitenwände von Lüftergehäuse und Filtergehäuse 14 eine wichtige Rolle für die vorliegende Erfindung.

Am einen Ende des Filtergehäuses 14 weist dessen Boden eine Öffnung 18 auf, die den Reinluft-Auslaß des Luftfilters bildet, welchen man mit dem Lufteinlaß 19 des Vergasers verbindet, wenn man den Luftfilter an der Brennkraftmaschine montiert. Der Luftfilter ist mit einer Schraube 20 lösbar befestigt, welche eine Bohrung des Deckels 17 durchgreift und in einen Sockel am Vergasergehäuse eingeschraubt ist.

Wie bei allen Luftfiltern von Brennkraftmaschinen wird die zu reinigende Luft durch ein Filterelement 21 angesaugt, doch erreicht gemäß der vorliegenden Erfindung ein sehr beachtlicher Teil von im Luftstrom mitgeführten Schmutz- und festen Fremdstoffen nicht das Filterelement , sondern wird zuvor von der übrigen Luft getrennt. Somit bleibt das Filterelement wesentlich länger wirksam als dies bisher der Fall war. Aufgrund dieses

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Vorteiles ist es möglich, trockene Papierfilterelemente oder -Patronen anstelle der bisherigen Urethanschaumstoff-Filterelemente gemäß der DE-PS 1 229 zu verwenden. Diese vorbekannten ölgetränkten Schaumstoff-Filterelemente wurden, da die Ausbau- und Reinigungsarbeit sehr schmutzig ist, nur allzuoft nicht ordnungsgemäß gewartet, so daß der Vergaser infolge schmutzverkrustetem Filterelement durch Luftmangel arbeitsunfähig wurde.

Wie am besten aus Fig, 5 zu ersehen, bestehen die Filterelemente oder -Patronen 21 aus einer endlosen gewellten luftdurchlässigen Papierwand 22, welche den Innenraum des Filtergehäuses 14 in eine Einlaßkammer 23 und eine Auslaßkammer 24 unterteilt. Die Auslaßkammer 24 steht mit dem Vergaser über die Öffnung 18 im Boden 15 des Filtergehäuses 14 in Verbindung. Die sich ringförmig erstreckende Papierwand 22, die auch zylindrisch sein kann, erhielt eine elliptische Gestalt wegen einer möglichst großen Oberfläche bei Beibehaltung von Größe und Form der bisherigen Luftfiltergehäuse.

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Die gegenüberliegenden Ränder der Papierwand 22 und einer diese umgebenden Drahtgeflechtverstärkung 25 liegen in Flanschteilen 26 aus Gummi oder einem gummiartigen Werkstoff. Nach dem Einfügen von Filterelement oder -Patrone in das Gehäuse 14 gelangt der untere Flansch 26 in eine flache Ausnehmung des Gehäusebodens und wird hierdurch gegen seitliche Verschiebung gesichert.

Der obere Flansch 26 trägt einen inneren Deckel 28, der von einem langen Schraubbolzen 29 gehalten wird, dessen Kopf sich auf der Oberseite des Deckels 28 abstützt und dessen unteres mit Gewinde versehene Ende in eine Gewindebohrung im Boden 15 des Filtergehäuses eingeschraubt ist. Der innere Deckel 28, der Gehäuseboden 15 und die Innenfläche 30 der luftdurchlässigen Papierwand 22 begrenzen somit die innere Kammer 23. Die äußere Kammer 24 ist dann der Raum innerhalb des Filtergehäuses 14 außerhalb von Filterelement oder -Patrone.

Um zu verhindern, daß ungefilterte Luft in die äußere Kammer gelangt, befindet sich an der Unterseite des

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Deckels 17 oder mindestens an dessen Rand eine Abdichtung 31, die zwischen dem Deckel und dem oberen Rand des Filtergehäuses beim Anziehen einer Schraube 29' eingespannt wird, die den Deckel durchsetzt und in ein Gewinde eingeschraubt ist, welches sich im Kopf des Schraubbolzens 29 befindet. Die Schraube 20, mit der der Luftfilter am Vergaser gehalten wird, arbeitet mit der Schraube 29' zusammen, um den Deckel 17 gegen den oberen Rand des Filtergehäuses zu pressen.

Die zu filternde Luft gelangt vom Lüftergehäuse zur inneren Kammer 23 über einen neuartig ausgebildeten Einlaßkanal 32. Dieser Kanal 32 besteht aus einer an beiden Enden offenen Führung 33, die sich über die Unterseite des Filtergehäusebodens 15 und seitlich über den Seitenwandteil 16· hinaus soweit erstreckt, daß sie eine Öffnung 34 in der benachbarten Seitenwand 13 des Lüftergehäuses durchsetzen kann. Das offene Ende 35 an dieser vorragenden Luftführung 33 bildet den Eintrittsquer schnitt für den Einlaßkanal 32 an einer Stelle, an der die Luft im Lüftergehäuse mit hoher Geschwindigkeit strömt. Der Eintrittsquerschnitt ist so gerichtet, daß die Luft zum Eintritt in die Führung 33 die

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Strömungsrichtung plötzlich ändern muß. Aufgrund dieses Richtungswechsels strömt ein beachtlicher Teil des Schmutzes oder anderer vom Luftstrom mitgeführter fester Fremdstoffe am Eingang der Führung 33 vorbei.

Obwohl hierin ein Schritt in der richtigen Richtung liegt, genügt dieser Schritt noch nicht, um die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu erfüllen, da der Schmutz und die festen Fremdstoffe, die nicht am Eintrittsquerschnitt der Führung 33 vorbeigeführt werden, die innere Kammer 23 des Filters erreichen könnten, wenn nicht noch weitere Mittel vorgesehen würden, um dies zu verhindern. Das einleitend genannte Problem wird erst dadurch vollständig gelöst, daß man den Luftstrom noch einmal einem zweiten Richtungswechsel unterwirft, bevor er die innere Kammer des Filters erreichen kann, wobei dann an der Führung 33 ein zusätzlicher Auslaß 37 vorgesehen ist, über den Schmutz und feste Bestandteile, die diesen zweiten plötzlichen Richtungswechsel nicht mitmachen, abgeführt werden. Diese zweite Hürde für Verschmutzungsstoffe entsteht dadurch, daß die Führung 33 unmittelbar an der Unterseite des Filtergehäuses anliegt, so daß Filtergehäuseboden und Führung eine gemeinsame Wandung bilden, in der als einzige Verbindung zur inneren Kammer 23 Öffnungen 36 vorgesehen sind.

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Obwohl an diesen Öffnungen 36 ein erheblicher Saugluftstrom festgestellt werden kann, strömt der größte Teil des Schmutzes und der festen Bestandteile, die die Luft in der Führung 33 noch trägt, an den Öffnungen 36 vorbei, um dann die Führung 33 stromabwärts am Auslaß 37 zu verlassen.

Aufgrund der zuvor beschriebenen Hürden wird die Schmutzmenge, die letztlich an der von der Luft beaufschlagten Oberfläche von Filterelement oder -Patrone festgehalten wird, je Zeiteinheit ganz erheblich geringer als dies bei älteren Luftfiltern der Fall war. Trotz .allem ergibt sich selbstverständlich am Filterelement eine gewisse Schmutzablagerung. Wenn eine solche Schmutzablagerung am Filterelement besteht, ist die Ansaugkraft in der äußeren Kammer 24 in immer stärkerem Maße bestrebt, gegenüberliegende Seitenwände von Filterelement oder -Patrone nach außen und damit vom inneren Deckel 28 fortzuziehen. Um solche nachteiligen Folgen zu verhindern, ist der innere Deckel 28 mit nach unten ragenden hakenartigen Ansätzen 42 versehen, welche den oberen Rand 26 des Filterelementes beaufschlagen und dessen Auswärtsbewegung verhindern. Am Boden der Filter-

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patrone dient der Eingriff in die flache Ausnehmung 27 dem gleichen Zweck.

Um festzustellen, wie groß die Verbesserung durch die vorliegende Erfindung ist, wurde ein Versuch in trockener, staubiger Atmosphäre durchgeführt. Ein bisher übliches normales Urethan-Schaum-Filterelement, welches durch die vorliegende Erfindung ersetzt wird, verstopfte innerhalb von acht Stunden. Der trockene Papierfiltereinsatz der Erfindung wies dagegen keinerlei Spreu an der Innenfläche, d. h. an der Schmutzseite des-Filterelementes auf und es ergab sich selbst nach einem Betrieb von 115 Stunden in der gleichen trockenen und staubigen Umgebung ein normaler Brennkraftmaschinenlauf ,

Wenn auch die vorliegende Erfindung ihre besondere Bedeutung dadurch hat, daß sie die Verwendung von trockenen Papierfilterelementen oder -Patronen ermöglicht, deren weniger häufige Reinigung keinesfalls eine so schmutzige Arbeit ist, wie das Reinigen eines ölgetränkten Schaumstoff-Fitfcerelementes, so sollte doch darauf hingewiesen werden, daß die Erfindung auch die den Wirkungsgrad von Luftfiltern verbessert, die solche

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Schaumstoff-Filterelemente enthalten. Es besteht, wie Fig. 6 zeigt, ferner auch die Möglichkeit, ein Filterelement aus trockenem , gewelltem Filterpapier mit einem Schaumstoffmantel zu umgeben.

Für den Fachmann ist es offensichtlich, daß die vorliegende Erfindung auch gegenüber der vorstehenden Beschreibung abwandelbar ist.

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Claims

Luftfilter für Brennkraftmaschinen Patentansprüche

1.) Luftfilter für Brennkraft- und andere luftansaugende Maschinen mit einem in einem Filtergehäuse angeordneten, vom Luftstrom durchsetzten Filterelement, dadurch gekennzeichnet, daß der Lufteinlaßkanal(32) des Filtergehäuses (14) vor dem eigentlichen Filterelement (21) Strömungsumlenkstellen (36) enthält, an denen der Luftstrom seine Strömungsrichtung plötzlich im wesentlichen uia 90° ändert, und daß am Lüfteinlaßkanal (32) in ursprünglicher Strömungsriciitung hinter der Umlenkstelle (36) eine Aastrittsöffnung (37) vorgesehen ist, über die in der Luft enthaltene Fremdstoffe, die aufgrund ihrer Trägheit die Strömungsrichtungsänderung nicht machen, abströmen und das Filterelement (21) nicht erreichen.

2. Luftfilter nach Anspruch 1 mit einem aus Boden, Seitenwänden und abnehmbarem Deckel bestehenden Filtergehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement (21) eine endlose

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luftdurchlässige Wand (22) ist, deren obere und untere Ränder (26) an Gehäuseboden (15) und -Deckel (17) so anliegen, daß das Filtergehäuse (14) in innere und äußere Kammern (23, 24) unterteilt vird, wobei der Lufteinlaßkanal (32) und der Reinluft-Auslaßkanal (19) im Bereich der inneren Kammer (23) bzw. im Bereich der äußeren Kammer (24) über Öffnungen (36; 18) des Filtergehäusebodens (15) angeschlossen sind.

3. Luftfilter nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenseite des Filtergehäusebodens (15) eine den unteren Rand (26) des Filterelementes (21) dichtend und formschlüssig aufnehmende Ausnehmung (27) vorgesehen ist.

4. Filterelement nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Filtergehäusedeckel (17) und dem oberen Rand (26) des Filterelementes (21) ein innerer Deckel (28) angeordnet ist, welcher mit einer Halterung (29) dichtend gegen den oberen Rand (26) des Filterelementes (21) gepreßt wird.

5. Filterelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß am inneren Deckel (28) Widerlager (42) angebracht sind, die an gegenüberliegenden Stellen den oberen Rand (26) des Filterelementes (21) von außen beaufschlagen und zusammen

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mit der Ausnehmung (27) an der Innenseite des Filtergehäusebodens (15) das Filterelement (21) lage- und formbeständig halten.

6. Luftfilter nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Lufteinlaßkanal (32) eine am Filtergehäuseboden (15) unmittelbar anliegende und sich parallel zu diesem Gehäuseboden (15) erstreckende Luftführung (33) ist, wobei die gemeinsame Wand von Gehäuseboden (15) und Luftführung (33) zur Strömungsrichtungsänderung Durchtrittsöffnungen (36) zur inneren Kammer (23) aufweist.

7. Luftfilter nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement (21) ein trockener Papiereinsatz in Form eines endlosen ringförmigen luftdurchlässigen Bandes ist.

8. Luftfilter nach Anspruch 1 bis 7 für Brennkraftmaschinen mit einem Lüftergehäuse, durch das die Kühlluft mit relativ hoher Geschwindigkeit zu den heißen Oberflächen der Brennkraftmaschine strömt, dadurch gekennzeichnet, daß der Lufteinlaßkanal (32) zuströmseitig in das Lüftergehäuse (10) hineinragt und so geformt ist, daß die den Lufteinlaßkanal (32) aus dem Inneren des Lüftergehäuses (10) erreichende Luft einen plötzlichen Strömungsrichtungswechsel erleidet und ein erheblicher Teil der im Luftstrom des Lüftergehäuses (10) vorhandene Fremdstoffe am Lufteinlaßkanal (32) vorbeigeführt werden und diesen nicht erreichen.

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