EP1049866B1 - Mit dämpferglied versehenes luftfilter zu brennkraftmaschinen - Google Patents

Mit dämpferglied versehenes luftfilter zu brennkraftmaschinen Download PDF

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EP1049866B1
EP1049866B1 EP99901801A EP99901801A EP1049866B1 EP 1049866 B1 EP1049866 B1 EP 1049866B1 EP 99901801 A EP99901801 A EP 99901801A EP 99901801 A EP99901801 A EP 99901801A EP 1049866 B1 EP1049866 B1 EP 1049866B1
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silencer
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    • F02M35/0207—Details, e.g. sensors or measuring devices on the clean air side
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    • F02M35/024—Air cleaners using filters, e.g. moistened
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    • F02M35/02483—Cylindrical, conical, oval, spherical or the like filter elements; wounded filter elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M35/12—Intake silencers ; Sound modulation, transmission or amplification
    • F02M35/1205—Flow throttling or guiding
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    • F02M35/1205—Flow throttling or guiding
    • F02M35/1216—Flow throttling or guiding by using a plurality of holes, slits, protrusions, perforations, ribs or the like; Surface structures; Turbulence generators

Definitions

  • the invention relates to an air filter for internal combustion engines, which air filter from one with one to suck in the atmospheric Air suitable inlet connection and with a for Removal of the cleaned air provided with suitable outlet connections House, as well as a filter insert that can be placed in the house, Furthermore, the inlet nozzle is close to one of the end faces of the house, arranged on the outer side wall of the house, in which between the air filter insert and the outlet nozzle located part of the house with an outlet nozzle damper insert provided towards the diffuser channel is.
  • Venturi tubes have been used for a long time used to silence engines and compressors.
  • a these solutions are known from DE 16 69 265 U1, where such the formed against the suction opening "tapered tubes" are either directly to the intake openings the engine blocks arranged or in a common manifold are inserted.
  • the manifold is with branches to the individual Blocks connected.
  • the Venturi tube can also be designed as a tube bundle, the tube bundle either from interlaced, coaxial and in the axial direction conical rings or from side by side Venturi tubes is formed.
  • the filter or between the filter and the internal combustion engine is arranged.
  • the attenuation before the filter and also according to the filter is the attenuation before the filter and also according to the filter.
  • the venturi tube is in a plate filter containing filter housing arranged after the filter.
  • the object of the invention is to eliminate the deficiencies mentioned and to find a solution, besides the noise reduction also the important reduction in pressure vibration for the filters enabled, but the space requirement is not expanded, as well as their production and use is economical.
  • the basis of the invention is the knowledge that the damping of the Air vibrations caused by the engine with a between Venturi tube inserted into the filter and the motor Arrangement can be carried out most effectively and in the case cylindrical ring-shaped inserts is one possibility such vibration damper in the filter house, inside the To arrange use, which in addition to soundproofing Damping of air vibrations caused by the motor is suitable is.
  • the essence of the invention is that the, preferably the full Flow cross section of the house filling damper insert, consisting of several damper insert elements, in the form of inside the cylindrical surface of the filter insert arranged cylindrical Has body and between the damper insert elements in each case an annular gap-shaped opening into a diffuser channel Opening is formed.
  • FIG. 1 shows an axial section of a cylindrical air filter provided with the filter insert manufactured according to one embodiment of the invention
  • FIG 2 shows an axial section of a cylindrical air filter provided with the filter insert manufactured according to another embodiment of the invention
  • in 3 shows an enlarged partial section of the axial section shown in FIG. 2 of the air filter according to the invention you can see.
  • Fig.1 shows a cylindrical house (1). Between the house (1) and one over one of those perpendicular to the axis (2) of the house Cross-section with a smaller cross-section, with the house (1) a coaxial damper insert (3) a filter insert (4) is arranged. To introduce the polluted air to be filtered one at an end face (5) of the house (1), through the side wall of the house (1) leading inlet nozzle (6), also for the The filtered clean air is removed from the other face (7) the house (1) from inside the damper insert (3) Executing outlet nozzle (8) arranged.
  • the cylindrical outer surface of the damper insert is (3) with several in the direction of the axis (9) of the damper insert (3) shifted annular gap-shaped openings (10).
  • the annular gap-shaped opening (10) extends further in the direction of an axis (9) of the damper insert (3), wherein Both edges of the opening (10) are in two trimmed cones continue forming lateral surfaces (11, 12).
  • the angle ( ⁇ ) between the lateral surface (11) closer to the inlet connection (6) and the axis (9) is greater than the angle ( ⁇ ) between the to Inlet nozzle (6) removed outer surface (12) and the axis (9).
  • the annular gap Openings are concentric, i.e. that through the annular gap Openings (10) separate damper insert elements (3a, 3b, ... ..3n) attached to each other, as well as the width of the annular gap Openings (10) can be set separately.
  • the damper insert elements (3a, 3b, ... 3n) can be made hollow so that the axis (9) of the damper insert (3) approach Edges between the two lateral surfaces (11, 12) with cylindrical or conical lateral surfaces (14) are blocked so that the cavities of the damper insert elements (3a, 3b, ... 3n) through the Establishing the ratio between the size of the cordon off Shell surfaces (14) designed opening (s) (15) and the space between the lateral surfaces (11, 12) resonance space (16) be formed.
  • the locking bracket are not shown on the pictures, but the damper insert (3) was interpreted in a form where the locking bracket can be used.
  • Section of a damper insert element (3a, 3b, .. ..3n) takes a teardrop shape after rounding the annular gap Opening (10).
  • the solution is that the damper insert elements (3a, 3b, ... 3n) with a Tool manufactured and with any gap setting can be assembled.
  • the top of the "drop" than that Openings of the damper insert elements (3a, 3b, ... 3n) can be open left, or be decided with restricted area (17), the Openings (15) on the locking surface (17) in the on Fig.1 itself related description can be formed can.
  • venturi tube-like diffuser openings can be dimensioned arbitrarily and in comparison can the larger cross section of the "pipe" between expanded Borders are changed. You have no further space requirements and can be submitted in the types already used.

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Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Luftfilter für Brennkraftmaschinen, welches Luftfilter aus einem mit einem zum Einsaugen der atmosphärischen Luft geeigneten Einlaufstutzen und mit einem zur Abfuhr der gereinigten Luft geeigneten Austrittstutzen versehenen Haus, sowie aus einem in das Haus stellbaren Filtereinsatz besteht, ferner ist der Einlaufstutzen nahe der einen der Stirnflächen des Hauses, an der äußeren Seitenwand des Hauses angeordnet, wobei in dem zwischen dem Luftfiltereinsatz und dem Austrittstutzen befindlichen Teil des Hauses mit einem sich zum Austrittstutzen hin verbreitenden Diffusorkanal versehener Dämpfereinsatz angeordnet ist.
Wie bekannt ist, wurden bereits viele Methode zur Dämpfung des Geräusches der Brennkraftmaschinen, sowie der durch diese eingesaugten Luft verwendet. Zur Minderung der Verunreinigung der eingesaugten Luft, und des infolge dieser entstehenden Verschleißes des Motors - wie allgemein bekannt - werden die Luftfilter angewendet, so wird der Schalldämpfer mit dem Luftfilter über eine Rohrleitung in Reihe geschaltet in den Weg der eingesaugten verschmutzten Luft und der in den Motor gelangenden gereinigten Luft verlegt. Ein Nachteil dieser Lösung ist zunächst der ziemlich große Raumbedarf und die überflüssig große Anzahl der Bestandteile.
Seit lange wurden Venturirohre, bzw. Venturirohr-mäßigen Rohre zur Schalldämpfung von Motoren und Kompressoren verwendet. Eine dieser Lösungen ist aus DE 16 69 265 U1 bekannt, wo solche die gegen die Ansaugöffnung "sich düsenartig verjüngende Rohre" ausgebildet sind, die entweder unmittelbar zu den Ansaugöffnungen der Motorblocks angeordnet oder in einem gemeinsamen Sammelrohr eingelegt sind. Der Sammelrohr ist mit Abzweigungen zu den einzelnen Blocks angeschlossen. Im letzteren Fall kann der Venturirohr auch als ein Rohrbündel ausgestaltet werden wobei der Rohrbündel entweder aus ineinander eingelegten, koaxialen und in Achsenrichtung konischen Ringen oder aus nebeneinander eingelegten Venturirohren ausgebildet ist.
Es wurden ziemlich rasch solche Lösungen entstanden, wo die Luftfilter schon mit den zur Verminderung des durch die eingesaugte Luft verursachten Geräusches dienenden Geräten zusammengebaut wird. Eine derartige Lösung beschreibt die DE 38 42 248 A1, wo ein Venturirohr zur Schalldämpfung verwendet wurde. Der Dämpferglied wurde neben dem Filter angeordnet und mit einem Raum verbindet, wo die Luft sich in 180° verdreht. Nach dem Filter ist noch ein kleinerer Venturirohr vor dem Austrittstutzen verlegt wurde. Durch diese Lösung werden die Geräusche mit den vor und nach der Filter ausgestalteten Dämpferleitungen und -räumen wesentlich vermindert werden, aber der Luftwiderstand und auch der Raumbedarf des Filters dadurch bedeutend erhöht wird.
Bei den oben erwähnten Lösungen ist es aus dem Gesichtspunkt der Geräuschdämpfung völlig gleichgültig, daß der Dämpferglied vor der Filter oder zwischen der Filter und der Brennkraftmaschine angeordnet ist. Nach der in der Patentschrift DE 38 42 248 A1 beschriebenen Lösung ist die Dämpfung vor der Filter und auch nach der Filter zu befinden. In einer anderen Lösung, wie z.B. in FR 2.243.342, wird der Venturirohr in einem ein Plattenfilter enthaltenden Filtergehäuse nach dem Filter angeordnet.
In solchen zylinderförmigen Filtereinsätzen, wo die Richtung der Strömung von der äußeren Mantelfläche der Zylinder sich her nach innen gerichtet ist, kann der Venturirohr in das Innere des Filters angeordnet werden.
Sind auch solche Lösungen, wo selbst die Luftfilter als Dämpferglied verwendet wird und das Mißverhältnis zwischen den verschiedenen Betriebsverfahren, bzw das Geräusch wegen der Mißverhältnisse mit der Einstellung eines vor das Filter gestellten Schmetterlingsschiebers geregelt wird. Eine solche Lösung ist in der DE 38 01 153 A1 zu finden.
Das einzige Ziel dieser Lösungen ist die Geräuschdämpfung und die in den verschiedenen Betriebsverfahren auftretenden Druckschwingungen, die die Qualität der Filtration bedeutend beschädigen und die Lebensdauer der Filter vermindern, werden unbeachtet gelassen. Zum Beispiel bei den Auffüllmotoren, wo besonders im Falle einer Teilbelastung und eines Schubbetriebes wesentliche Druckschwingungen zu beobachten sind, wird die je größere Verminderung des Saugwiderstandes als Hauptziel wegen des großen Saugraumstromes betrachtet und dadurch Rohre mit großen Querschnitten verwendet werden.
Die Aufgabe der Erfindung ist die erwähnten Mängel abzuschaffen und eine Lösung zu schöpfen, dadurch außer dem Geräuschverminderung auch die für die Filter wichtige Verminderung der Druckschwingung ermöglicht, aber der Raumaufwand nicht erweitert wird, sowie deren Herstellung und Benutzung wirtschaftlich ist.
Grundlage der Erfindung ist die Erkenntnis, daß die Dämpfung der durch den Motor verursachten Luftschwingungen mit einer zwischen dem Filter und dem Motor eingebrachten Venturirohr-mäßigen Anordnung am wirksamsten durchgeführt werden kann und im Falle zylinderringförmiger Einsätze ist eine Möglichkeit gegeben einen solchen Schwingungsdämpfer im Filterhaus, in der Innere des Einsatzes anzuordnen, der außer der Schalldämpfung auch zur Dämpfung der durch den Motor erregten Luftschwingungen geeignet ist.
Das Wesen der Erfindung ist, daß der, vorzugsweise den vollen Strömungsquerschnitt des Hauses ausfüllender Dämpfereinsatz ein, aus mehreren Dämpfereinsatzelementen bestehender, in Form von innerhalb der Zylinderfläche des Filtereinsatzes angeordneter zylindrischer Körper hat und zwischen den Dämpfereinsatzelementen jeweils eine in einen Diffusorkanal mündende ringspaltförmige Öffnung ausgebildet ist.
Die Erfindung wird detaillierter mit Hilfe der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben, wobei in
Fig.1 ein Achsenschnitt eines mit dem nach einer Ausführungsform der Erfindung verfertigten Filtereinsatz versehenen zylindrischen Luftfilters, in
Fig.2 ein Åchsenschnitt eines mit dem nach einer anderen Åusführungsform der Erfindung verfertigten Filtereinsatz versehenen zylindrischen Luftfilters, und in
Fig.3 ein vergrößerter Teilschnitt des in Fig.2 gezeigeten Achsenschnittes des erfindungsmäßigen Luftfilters
zu sehen ist.
Fig.1 zeigt ein zylindrisches Haus (1). Zwischen dem Haus (1) und einem über einen von dem auf die Achse (2) des Hauses senkrechten Querschnitt kleineren Querschnitt verfügenden, mit dem Haus (1) koaxialen Dämpfereinsatz (3) ist ein Filtereinsatz (4) angeordnet. Zur Einführung der zu filtrierenden beschmutzten Luft ist ein bei einer Stirnfläche (5) des Hauses (1), durch die Seitenwand des Hauses (1) führender Einlaufstutzen (6), ferner für die Abfuhr der filtrierten reinen Luft ein bei der anderen Stirnfläche (7) des Hauses (1) aus dem Inneren des Dämpfereinsatzes (3) ausführender Austrittstutzen (8) angeordnet.
Dem Beispiel gemäß ist die zylindrische Mantelfläche des Dämpfereinsatzes (3) mit mehreren in Richtung der Achse (9) des Dämpfereinsatzes (3) verschobenen ringspaltförmigen Öffnungen (10) versehen. Die ringspaltförmige Öffnung (10) erstreckt sich weiter in Richtung auf eine Achse (9) des Dämpfereinsatzes (3), wobei beiden Ränder der Öffnung (10) sich in zwei abgestutzten Kegel bildenden Mantelflächen (11,12) fortsetzen. Der Winkel (α) zwischen der zum Einlaufstutzen (6) näheren Mantelfläche (11) und der Achse (9) ist größer, als der Winkel (β) zwischen der zum Einlaufstutzen (6) entfernten Mantelfläche (12) und der Achse (9). D.h. die Entfernung wird zwischen den Mantelflächen der beiden abgestutzten Kegel von der ringspaltförmigen öffnung (10) in Richtung auf die Achse des Dämpfereinsatzes (3) sich erstreckt und ein Diffusorkanal gebildet. Die ringspaltförmigen Öffnungen sind rundlaufend, d.h. daß die durch die ringspaltförmigen Öffnungen (10) getrennten Dämpfereinsatzelemente (3a,3b,... ..3n) untereinander befestigt, sowie die Breite der ringspaltförmigen Öffnungen (10) gesondert eingestellt werden kann. Dem Beispiel gemäß wird die Befestigung mit auf die äußeren Mantelflächen des Dämpfereinsatzes (3) in Richtung der Mantellinie aufgebrachten Laschen oder durch in innerhalb des Dämpfereinsatzes (3), an den an den Mantelflächen (11,12), in Richtung der Mantelfläche des Dämpfereinsatzes (3) angeordneten Öffnungen geführte Stöcke (13) erfolgt.
Die Dämpfereinsatzelemente (3a,3b,...3n) können hohl hergestellt werden so, daß die zur Achse (9) des Dämpfereinsatzes (3) näheren Ränder zwischen den beiden Mantelflächen (11,12) mit zylindrischen oder konischen Mantelflächen (14) abgesperrt sind so, daß die Hohlräume der Dämpfereinsatzelemente (3a,3b,...3n) durch die Feststellung des Verhältnisses zwischen der Größe der an den absperrenden Mantelflächen (14) ausgestalteten Öffnung(en) (15) und des Raumes zwischen den Mantelflächen (11,12) Resonanzraum (16) gebildet werden.
Bei einigen Fällen ist eine mit einem in Richtung des Austrittstutzens (8) ausdehnenden Querschnitt verfügende Feststellkonsole innerhalb des Dämpfereinsatzes (3) angeordnet. In solchen Fällen ist es erforderlich die Länge der Mantelflächen (11,12) veränderbar zu halten. D.h. je näher sind die Mantelflächen (11,12) zum Austrittstutzen (8) desto weniger Raum steht zur Verfügung, in anderen Worten desto kürzer sind die Mantelflächen (11,12). Da sind die Mantelflächen (14) auch konisch, undzwar in Richtung des Austrittstutzens (8) ausdehnend herzustellen. Die Feststellkonsole sind an den Abbildungen nicht dargestellt, aber der Dämpfereinsatz (3) wurde in einer Form interpretiert wo die Feststellkonsole eingesetzt werden kann.
Einer weiteren Ausführung gemäß, die in Fig.2 gezeigt wird, bilden die Mantelflächen (11,12) eine in Richtung des Diffusorkanals sich ausbuchtende Kegelmantelfläche und so ein die Achse (9) enthaltender Schnitt jeweils eines Dämpfereinsatzelementes (3a,3b,.. ..3n) nimmt eine Tropfenform nach Abrundung bei der ringspaltförmigen Öffnung (10) auf. Ein außerordentlich großer Vorteil dieser Lösung ist, daß die Dämpfereinsatzelemente (3a,3b,...3n) mit einem Werkzeug hergestellt und mit einem beliebigen Spalteinstellung montiert werden können. Die Spitze der "Tropfen", als die Öffnungen der Dämpfereinsatzelemente (3a,3b,...3n) können offen gelassen, oder mit Sperrfläche (17) beschlossen werden, wobei die Öffnungen (15) an der Sperrfläche (17) auf in der auf Fig.1 sich beziehenden Beschreibung dargestellter Weise ausgebildet werden können.
Der Vorteil der Erfindung, daß die Venturirohr-gemäßen Diffusoröffnungen beliebig bemessen werden können und im Vergleich dazu kann der gößeren Querschnitt des "Rohres" zwischen erweiterten Grenzen verändert werden. Sie haben keine weitere Raumbedarf und können in die bereits genutzten Typen eingereicht werden.

Claims (4)

  1. Luftfilter für Brennkraftmaschinen, welches Luftfilter aus einem mit einem zum Einsaugen der atmosphärischen Luft geeigneten Einlaufstutzen (6) und mit einem zur Abfuhr der gereinigten Luft geeigneten Austrittstutzen (8) versehenen Haus (1), sowie aus einem in das Haus stellbaren Filtereinsatz (4) besteht, ferner ist der Einlaufstutzen nahe der einen der Stirnflächen des Hauses, an der äußeren Seitenwand des Hauses angeordnet, wobei in dem zwischen dem Luftfiltereinsatz und dem Austrittstutzen befindlichen Teil des Hauses mit einem sich zum Austrittstutzen hin verbreitenden Diffusorkanal versehener Dämpfereinsatz (3) angeordnet ist,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    der, vorzugsweise den vollen Strömungsquerschnitt des Hauses ausfüllender Dämpfereinsatz (3) ein, aus mehreren Dämpfereinsatzelementen (3a,3b,...3n) bestehender, in Form von innerhalb der Zylinderfläche des Filtereinsatzes (4) angeordneter zylindrischer Körper hat und zwischen den Dämpfereinsatzelementen (3a,3b,...3n) jeweils eine in einen Diffusorkanal mündende ringspaltförmige Öffnung (10) ausgebildet ist.
  2. Luftfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ringspaltförmige Öffnung (10) sich weiter in Richtung auf eine Achse (9) des Dämpfereinsatzes (3) erstreckt, wobei beiden Ränder der Öffnung (10) sich in zwei abgestutzten Kegel bildenden Mantelflächen (11,12) fortsetzen so, daß die Mantelflächen (11,12) der jeweiligen Dämpfereinsatzelemente (3a,3b,... ..3n) in Richtung der Achse (9) hin einen sich verengenden Raum bilden.
  3. Luftfilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume der Dämpfereinsatzele-mente (3a,3b,...3n) der zur Achse (9) des Dämpfereinsatzes (3) näheren Ränder zwischen den beiden Mantelflächen (11,12) mit zylindrischen oder konischen Mantelflächen (14) abgesperrt sind so, daß Hohlräume durch die Feststellung des Verhältnisses zwischen der Größe der an den absperrenden Mantelflächen (14) ausgestalteten Öffnungen (15) und der Räume zwischen den Mantelflächen (11,12) Resonanzräume (16) gebildet werden.
  4. Luftfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung der Dämpfereinsatzelemente (3a,3b,...3n) untereinander, sowie die Einstellung der Breite der ringspaltförmigen Öffnungen (10) mit auf die äußeren Mantelflächen des Dämpfereinsatzes (3) aufgebrachten Laschen oder durch in innerhalb der Dämpfereinsatzelementen (3a,3b,...3n) in Richtung der Mantelfläche des Dämpfereinsatzes (3) angeordneten Öffnungen geführte Stöcke (13) erfolgt.
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