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Einrichtung zur Reinigung der Verbrennungsluft einer Brennkraftmaschine
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Reinigung der Verbrennungsluft
einer Brennkraftmaschine mittels eines aus Filtersieben bestehenden Reinigers.
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Der Zweck der Erfindung besteht darin, die Reinigungswirkung der Filtersiebe
zu verbessern und insbesondere dafür zu sorgen, daß sie länger als bisher sauber
bleiben, so daß die Säuberung der Filtersiebe in größeren Zeitabständen als bisher
erfolgen kann.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Filtersiebe mit
dem Schwungrad der Brennkraftmaschine verbunden werden, so daß sie mit diesem zusammen
umlaufen. Dies hat verschiedene günstige Wirkungen.
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Einerseits wird durch die Drehung der Filtersiebe erreicht, daß ihre
ganze Fläche auch in dem Fall, daß der Luftdurchtritt an einzelnen Filterstellen
stärker als an anderen ist, gleichmäßig ausgenutzt wird, da ja bei der Drehung der
Siebe ihre sämtlichen Flächenteile auch an den von der Luft bevorzugten Stellen
wirksam werden.
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Andererseits wird die in der Umgebung der Filtersiebe und des Schwungrades
befindliche Luft durch die Reibung an den genannten Teilen in eine Drehbewegung
versetzt, die eine Ausschleuderung des Staubes und somit eine Vorentstäubung der
in das Filter eintretenden Verbrennungsluft zur Folge hat. Bei Anwendung ebener,
parallel zum Schwungrad angeordneter Filtersiebe haben auch die niemals völlig ausgleichbaren
Stöße, die die Kolben der Brennkraftmaschine auf die Kurbelwelle und somit auch
auf das Schwungrad und auf die von letzterem getragenen Filtersiebe ausüben, eine
günstige Wirkung. Denn durch diese Stöße wird erreicht, daß die von den Filtersieben
angehaltenen Staubteilchen an der Stelle, an der sie auf der Filterfläche erstmalig
aufgetroffen sind, nur lose haften, so daß sie unter der Wirkung der Zentrifugalkraft,
die bei der Rotation der Filtersiebe auftritt, nach dem Filterrand zu wandern können.
Dort sammeln sie sich an, während die Mittelfläche der Filtersiebe wesentlich länger
sauber bleibt als bei Anordnung eines Filters, das nicht mit dem Schwungrad verbunden
ist.
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Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung besteht darin,
daß die Filtersiebe im Schwungrad der Brennkraftmaschine senkrecht und konzentrisch
zur Schwungradachse angeordnet sind und von der zu reinigenden Verbrennungsluft
parallel zu der Schwungradachse durchströmt werden. Durch diese Anordnung wird erreicht,
daß die Filtersiebe keinerlei zusätzlichen Platz beanspruchen.
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Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung werden konzentrisch
zu den Filtersieben
auf dem über die Siebe hinausragenden Randteil
des Schwungrades an sich bekannte, von der Schwungradperipherie nach der Schwungxadachse
zu gerichtete Kanäle vorgesehen, welche die Verbrennungsluft entgegen der Zentrifugalkraft
durchströmen muß, ehe sie zu den Filtersieben gelangt. Besonders empfehlenswert
ist es, diese Kanäle in zwei Serien anzuordnen, die in Richtung der Schwungradachse
nebeneinanderliegen, so daß die Verbrennungsluft die genannten Kanäle zweimal hintereinander
entgegen der Zentrifugalkraft durchströmen muß. Auf diese Weise wird eine sehr wirksame
Vorreinigung der Luft erzielt, bevor diese mit dem Filter in Berührung kommt.
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In der Zeichnung ist eine erfindungsgemäß ausgebildete Einrichtung
beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigt die Zeichnung die Luftreinigungseinrichtung
im Axialschnitt.-Die Brennkraftmaschine selbst kann, abgesehen von der Reinigungseinrichtung,
in beliebiger Weise ausgebildet sein. Was die Reinigungseinrichtung anbelangt, so
besteht sie aus einer unter Verwendung der Zentrifugalkraft arbeitenden Einrichtung
i, bei der die Verbrennungsluft entgeengesetzt zu der wirkenden Zentrifugalkraft'
angesaugt wird. Hinter dieser Reinigungseinrichtung i sind weitere Reinigungsmittel
vorgesehen, um die Reinigung der angesaugten Luft noch zu verbessern. Der genannte,
unter Verwendung der Zentrifugalkraft arbeitende Reiniger i kann auf dem Schwungrad
a der Brennkraftmaschine angeordnet werden: - Wenn es sich um eine Brennkraftmaschine-
mit einer Kühleinrichtung, beisp.ielswdse miteinemKühler3, handelt, durch welchen
die Luft mittels eines ' Zentrifugalventilators 4 durchgesaugt wird, der. ebenfalls
auf dem Schwungrad a angeord net ist, so wird der mit Hilfe der Zentrifugalkraft
arbeitende Reiniger seitlich neben dem Ventilator angeordnet, und zwar vorzugsweise
auf der Außenseite des Schwungrades, d. h. auf derjenigen Seite, die von der Brennkraftmaschine
abgewandt liegt.
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Die hinter den Reiniger i geschalteten° weiteren Reinigungsmittel
können aus einem zweiten, unter Verwendung der Zentrifugalkraft arbeitenden Reiniger
oder aus einem Filter oder aus beiden Einrichtungen bestehen. «\NTenn die weitere
Reinigungseinrichtung ein mit Hilfe der Zentrifugalkraft arbeitender Reiniger ist,
so gibt man ' diesem zweckmäßigerweise einen Durchmesser, der gleich dem Durchmesser
des ersten Reinigers ist, und fügt ihn an den ersten Reiniger derart an, daß auch
der zweite von dem Schwungrad getragen wird. Wenn der zweite Reiniger auf der Außenseite
des Schwungrades angeordnet ist, so kann die Leitung, welche die gereinigte Luft
dem Motor zuführt, auf der genannten Außenseite münden, in welchem Fall ein außenliegendes
Rohrsystem vorzusehen ist, welches die Verbrennungsluft dem Motor zuführt. Die Leitung,
welche die gereinigte Luft dem Motor zuführt, kann aber auch auf der Innenseite
des Schwungrades münden, in welchem Fall die Verbrennungsluft durch das Schwungrad
hindurchströmen muß, und zwar mit Hilfe von Leitungen, die mit dem Lufteintritt
in den Motor in Verbindung stehen.
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Durch die zwei in Serie geschalteten Luftreiniger wird eine Einrichtung
geschaffen, durch welche die Luft längs eines sinusförmigen Weges hindurchströmen
muß. Hierbei nähert sich die Luft zuerst der Rotationsachse, wobei sie zwischen
Schaufeln o. dgl. des ersten Zentrifugalreinigers - hindurchströmt. Dann. entfernt
sich die Luft von .der Achse, wobei sie durch eine Art von Diffusor hindurchströmt,
hierauf nähert sich die Luft wieder der Rotationsachse, wobei sie zwischen Schaufeln
o. dgl. .des zweiten Reinigers hindurchströmt, und gelangt zu .den Leitungen, welche
die Luft dem Motor zuführen.
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Wenn ein Filter verwendet wird, so kann man dieses Filter an einem
beliebigen Punkt des Weges anordnen, welchen die Luft zurücklegt, nachdem sie den
Zentrifugalregler durchströmt hat. Wenn es sich um einen Motor mit einem Schwungrad
handelt, ist es zweckmäßig, für die Anordnung und Ausbildung des Filters die nachstehend
beschriebenen Maßnahmen zu ergreifen, welche vorzugsweise in Kombination mit den
oben beschriebenen. Maßnahmen verwendet werden, jedoch aber auch für sich angewendet
werden können. Gemäß der in Rede stehenden Anordnung wird dafür gesorgt, daß das
Filter zum mindesten zum Teil (vorzugsweise jedoch im ganzen) innerhalb der Grenzen
des von dem Schwungrad eingenommenen Be--eichs, gesehen in Richtung der Rotationssachse
des Schwungrades, liegt. Weiterhin strömt die Verbrennungsluft parallel zu der genannten
Rotationsachse durch das Filter hindurch. Wenn man auch-das Filter seitlich neben
dem Schwungrad anordnen kann, ohne daß das Schwungrad mit dem Filter im Drehsinn
gekuppelt ist, so ist es jedoch zweckmäßig, das Filter in dem Schwungrad anzuordnen
in der Art einer die Speichen ersetzenden Scheibe, wie man sie häufig bei Schwungrädern
findet. Im vorliegenden Fall wird naturgemäß die Nabe mit dem Umfang des Schwungrades
nicht durch eine volle Scheibe verbunden, sondern durch Arme, welche zwischen sich
Durchtrittsöffnungen für die Verbrennungsluft frei lassen, die den Filter durchströmt.
Wenn
das in Rede stehende Filter zugleich mit den oben beschriebenen einfachen oder doppelten
Reinigungseinrichtungen angewendet wird und die Luft, die schon durch diese Reinigungseinrichtungen
weitgehend entstaubt ist, an der Außenseite des Schwungrades aus den genannten Reinigungseinrichtungen
austritt, so wird zweckmäßigerweise eine Wand vorgesehen, welche die Außenseite
des Schwungrades abschließt und die Luft nach dem zentralen Teil des Schwungrades
hinführt, damit sie das in dessen zentralem Teil angeordnete Filter durchströmt.
Das Filter wird zweckmäßigerweise, gleichgültig, ob es für sich allein oder in Kombination
mit den anderen Einrichtungen verwendet wird, an der Außenseite des Schwungrades
demontierbar befestigt, damit man es leicht reinigen kann.
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Um eine möglichst vollkommene Reinigung zu erzielen, werden zweckmäßigerweise
die drei beschriebenen Reinigungs- und Filtriereinrichtungen gleichzeitig angewendet.
Der größte Teil der Verunreinigungen wird dann schon in dem ersten Zentrifugalreiniger
festgehalten. Der zweite Zentrifugalreiniger hält dann in seinem peripherischen
Teil einen großen Teil der restlichen Verunreinigungen fest, welche man in Intervallen
von entsprechender Länge entfernt. Das Filter schließlich eliminiert diejenigen
Partikelchen, welche die beiden Reiniger durchströmt haben, und bewirkt so eine
praktisch vollkommene Entstaubung der Verbrennungsluft. Da das Filter nur die Rolle
einer letzten Reinigung hat, verschmutzt es nur sehr langsam. Wenn es in geeigneten
Intervallen, die sehr weit auseinander liegen können, gereinigt wird, bietet es
dem Durchgang der Luft niemals einen wesentlichen Widerstand, der bei Filtern, zu
denen die Außenluft unmittelbar gelangt, schon nach sehr kurzer Betriebszeit im
starken Maße auftreten würde.
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Es ist selbstverständlich, daß die beschriebenen Einrichtungen in
der verschiedensten Weise ausgeführt werden können. Eine besondere zweckmäßige Ausführungsform
ist in der Zeichnung dargestellt. Gemäß der Zeichnung weist das Schwungrad 2 eine
in radialer Richtung verhältnismäßig breite Felge auf, die mit der Nabe 5 durch
Arme 6 verbunden ist. In der Felge sind in üblicher Weise die Kanäle eines Zentrifugalventilators
4 angeordnet, der die Kühlluft durch den Kühler 3 saugt. Die Kanäle sind beispielsweise
mit Schaufeln versehen, um die Kühlluft mitzunehmen, und münden auf der Rückseite
des Schwungrades in einer ringförmigen Öffnung 7, die mit einem Raum 8 in Verbindung
steht, welcher mit dem Austritt der Luft aus dem Kühler kommuniziert. Auf der Außenseite
des Schwungrades z ist der Zentrifugalreiniger i angeordnet. Dieser besitzt in bekannter
Weise Leitungen, die beispielsweise zwischen Schaufeln gebildet sind und sich nach
dem Zentrum des Schwungrades hin erstrecken. Diese Leitungen haben eine verhältnismäßig
kurze Länge, z. B. gleich einem Viertel des Schwungradradius. Sie sind derart gekrümmt,
daß sie mit ihrem der Rotationsachse zunächst liegenden Ende auf der Außenseite
des Schwungrades münden. Zur Erleichterung der Herstellung werden die genannten
Leitungen beispielsweise dadurch gebildet, daß man an dem Umfangsteil der Außenseite
des Schwungrades eine ringförmige Platte 9 befestigt. Diese bildet die eine der
Wandungen der Leitungen, und ihr innerer Rand stellt die äußere Begrenzung für die
ringförmige Mündung io der in Rede stehenden Leitungen dar, welche Mündung auf der
Außenseite des Schwungrades liegt. Am inneren Rande der Mündung io ist eine ringförmige
Ablenkwand i i vorgesehen, welche zweckmäßigerweise mit der Platte 9 verbunden ist.
Die Ablenkwand lenkt die Luft, welche den Reiniger i durchströmt hat, an die Peripherie
des Schwungrades zurück.
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Zwischen der Platte 9 und der Umlenkwand i i sind zweckmäßigerweise
Schaufeln 12 vorgesehen, welche die in den Reiniger i hineingedrungene Luft in Umdrehung
halten. Auf der Außenseite des Schwungrades ist eine Art Trommel 13 angeordnet,
die beispielsweise aus gekümpeltem Blech besteht. Diese Trommel besitzt einen Umfangsteil,
der beispielsweise zylindrisch ist und dessen Durchmesser gleich dem Durchmesser
des Schwungrades ist. Der Umfangsteil ist mit dem äußeren Rande der Platte 9 verbunden.
Weiterhin weist die Trommel 13 einen ringförmigen Flansch auf, der die Außenseite
des Schwungrades abschließt und die Luft, welche zwischen den Schaufeln i2 hindurchgeströmt
ist, von neuem in Richtung auf die Rotationsachse hinführt, und zwar durch die ringförmige
Durchtrittsöffnung 14 hindurch, welche zwischen dem Trommelflansch und der Umlenkwand
i i vorhanden ist. Im Inneren der Trommel 13, und zwar in ihrem Umfangsteil, sind
Schaufeln 15 vorgesehen, die mit den Schaufeln i2 zusammenarbeiten, um die im Inneren
der Trommel befindliche Luft in Drehung zu halten.
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Wenn man sich auf die Anwendung der vorstehend beschriebenen Maßnahmen
beschränkt, so steht die Durchtrittsöffnung 14 unmittelbar _ mit dem Raum zwischen
den Armen 6 des Schwungrades in Verbindung. Es genügt dann die Anbringung einer
ringförmigen Wand 16, welche zwischen dem Gehäuse 17 der Brennkraftmaschirie und
° dem
inneren Rand g8 der Felge eine Kammer 19 bildet, welche einen
Sammelraum für die Verbrennungsluft darstellt, die nunmehr dem Motor durch Leitungen
2o zugeführt-wird. Wenn die Reinigungseinrichtung noch mit einem Filter ausgerüstet
werden soll, so wird dieses zweckmäßigerweise in dem kreisförmigen Raum, der im
Inneren der Ablenkwand i i vorhanden ist, angeordnet. Dieser kreisförmige Raum hat
in Anbetracht der geringen Länge der Leitungen des Reinigers i einen verhältnismäßig
großen Durchmesser, der z. B. dreiviertel des Durchmessers des Schwungrades beträgt.
Das Filter erhält dann zweckmäßigerweise die Form einer Kreisscheibe, die an wenigstens
einer Schicht eines Filtriermaterials,welches z. B. aus Gewebe besteht, gebildet
wird. Diese Schicht wird durch einen Außenring 2i gespannt gehalten, der in eine
Ausnehmung des Schwungrades hineingesetzt wird.
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Auf diese Weise ist die Luft, welche durch die beiden in Serie geschalteten
Zentrifugalreiniger hindurchgeströmt ist, gezwungen, auch noch den Filter zu durchströmen,
ehe sie in die Kammer i9 gelangt.
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Um die ganze Einrichtung leicht demontierbar zu machen, ist die Trommel
13 abnehmbar, so daß sie leicht gereinigt und das Filter herausgenommen werden kann.
Zweckmäßigerweise ist die Trommel mit Federn 22 o. dgl. versehen, die einen Druck
auf das Filter ausüben, um es in seiner Ausnehmung zu halten, solange sich die Trommel
an ihrem Platz befindet. Die Trommel 13 ist zu dem Zweck mit einer zentralen Öffnung
versehen, in welcher sich eine gekordelte Mutter 23 befindet, welche auf eine Verlängerung
24 der Motorwelle aufschraubbar - ist: Wenn die Mutter angezogen wird, übt sie auf
die Trommel 13 einen Druck aus, durch den der Rand der Trommel gegen den Rand der
Ringplatte 9 gelegt wird. Das -Filter ist ebenfalls mit einer zentralen Öffnung
versehen, mit. der es über eine Hülse 25 geschoben wird, .durch deren Inneres die
Verlängerung 24 hindurchragt.
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Wie sich aus vorstehendem ergibt, kann man nach der Abnahme der Trommel
13 das Ende der Hülse 25 ergreifen und das Filter herausziehen, um es zu reinigen.
Die Reinigung des Filters braucht nur sehr selten zu geschehen, wie oben dargelegt
worden ist. Dagegen muß der Umfangsteil der Trommel 13, in dem sich diejenigen Verunreinigungen
ansammeln, die den Reiniger i passiert haben, öfter gereinigt werden. Die Verunreinigungen
haften an dem Umfangsteil, gegen den sie durch die Zentrifugalkraft geschleudert
werden. Ihr Haften wird noch verstärkt, wenn man -den Umfangsteil mit einer Flüssigkeit
oder Paste, z. B. Öl, überzieht. Wenn man die Trommel 13 abnimmt und die Staubteilchen
herabfallen, so können sie wegen des Filters dennoch nicht in den Motor gelangen.
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Wenn der Motor eine Anlasserkurbe126 besitzt, so kann diese außerhalb
der beschriebenen Einrichtung auf der Verlängerung 24 befestigt werden.
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Wie sich von selbst versteht und auch aus den obigen Darlegungen hervorgeht,
ist die Erfindung keineswegs auf die beschriebenen Ausführungsformen und Anwendungsarten
beschränkt. Sie umfaßt vielmehr zahlreiche Varianten. So kann das Filter z. B. konisch
oder wellenförmig ausgebildet sein oder mit radialen oder konzentrischen Falzen
versehen sein.