EP4330535A1 - Luftfilteranordnung zur reinigung eines luftstroms für ein nutzfahrzeug - Google Patents

Luftfilteranordnung zur reinigung eines luftstroms für ein nutzfahrzeug

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EP4330535A1
EP4330535A1 EP22724685.7A EP22724685A EP4330535A1 EP 4330535 A1 EP4330535 A1 EP 4330535A1 EP 22724685 A EP22724685 A EP 22724685A EP 4330535 A1 EP4330535 A1 EP 4330535A1
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EP
European Patent Office
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filter
air
air filter
arrangement according
fine
Prior art date
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Pending
Application number
EP22724685.7A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Ming Parker Yuen
Alexander Berg
Phouphadeth Sananikone
Silvia JANOUSCHEK
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Deere and Co
Original Assignee
Deere and Co
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Filing date
Publication date
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Publication of EP4330535A1 publication Critical patent/EP4330535A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • F02M35/164—Heavy duty vehicles, e.g. trucks, trains, agricultural or construction machines

Definitions

  • Air filter arrangement for cleaning an air flow for a utility vehicle
  • the invention relates to an air filter arrangement for cleaning an air flow for a commercial vehicle, in particular for an agricultural tractor, comprising a pre-filter communicating with an air inlet and a first fine filter downstream of the pre-filter in the direction of the air flow.
  • the first fine filter is followed by a redundant second fine filter, which is assigned to an air filter section running horizontally in a predetermined installation position of the air filter arrangement.
  • Such multi-stage air filter assemblies are usually used in areas where the ambient air is heavily contaminated with dust. This is particularly the case with commercial vehicles from the forestry and agricultural sectors, but also from the construction sector.
  • the ambient air to be cleaned is typically fed here to an intake tract of a diesel-powered internal combustion engine.
  • the individual filters are housed as cartridges that can be removed individually for maintenance or cleaning purposes in a common filter housing that is installed horizontally in the commercial vehicle. If the cartridges are removed, this prevents dust particles that have penetrated the filter housing from being able to reach the subsequent intake tract of the combustion engine unhindered. This risk would exist above all if the filter housing were installed on the right.
  • the air filter arrangement for cleaning an air flow for a commercial vehicle, in particular for an agricultural tractor comprises a pre-filter communicating with an air inlet and a first fine filter which is downstream of the pre-filter in the direction of the air flow and which, together with the pre-filter, is part of an air filter section which runs vertically in a predetermined installation position is assigned, with the first fine filter being followed in the direction of the air flow by a redundant second fine filter, which is assigned to an air filter section running horizontally in the specified installation position, the horizontally running air filter section being part of a siphon-like line area which starts from the redundant second fine filter arcuately increases in the direction of an air outlet.
  • Pre-filter and the first fine filter are therefore arranged together in the vertically running air filter section un indirectly one after the other.
  • Pre-filter and first fine filter form the main filter of the air filter assembly.
  • the redundant second fine filter which is present for reasons of operational safety, is merely an additional filter and can therefore be located at a distance from the main filter in the following horizontally running air filter section.
  • Such a structure takes into account the structural conditions prevailing in common commercial vehicles from the agricultural, forestry and construction machinery sectors, because here it is conceivable, among other things, to design the vertically running air filter section in the form of an intake snorkel located outside of an engine compartment, whereas the horizontal one running air filter section in an area below a combustion engine can enter the side of the engine compartment.
  • the use of an intake snorkel allows an increase in the distance between the air intake and the ground and thus an intake of ambient air with a correspondingly lower dust load.
  • the air filter arrangement according to the invention therefore makes it possible to make better use of the installation space that is typically available in a commercial vehicle.
  • the installation position of the two air filter sections can be specified on the basis of an imaginary vehicle level. gene, which is spanned by a first axis oriented essentially in the longitudinal direction of the utility vehicle and a second axis oriented essentially in the transverse direction of the utility vehicle. Relative to this vehicle level, the vertically running air filter section is upright and the horizontal air filter section is arranged lying on the utility vehicle.
  • the pre-filter is preferably designed as a centrifugal separator for separating coarse particles contained in the intake air flow.
  • the centrifugal separator comprises a large number of air inlets, which are connected to a respective individual separator, which causes the air flow passing through to undergo a whirling motion in such a way that the coarse particles contained therein are thrown into a collection area surrounding the individual separators due to the centrifugal forces that occur.
  • the collection area provided within the centrifugal separator communicates with a vacuum line for continuous suction of the separated coarse particles.
  • the vacuum line can open into an intake region on the low-pressure side of an axial fan arrangement included in an engine cooling system, or it can be connected to a separate vacuum generator.
  • the vertically running air filter section is connected to the horizontally running air filter section via a flexible bellows.
  • the flexible bellows allow operational movements or vibrations to be compensated for between the two sections.
  • the use of a flexible bellows also makes it possible to attach the vertically running air filter section to a driver's cab that is suspended in a spring-loaded manner in relation to a supporting vehicle chassis.
  • At least one fastening element for mounting on a supporting structure of the driver's cab of the commercial vehicle can be seen easily on the vertically running air filter section.
  • the fastening element is, for example, a holder that is formed in one piece on a plastic housing that is included in the air filter arrangement.
  • the first fine filter comprises a folded nonwoven filter fabric as the filter-active element. During operation, dust particles become lodged in them, which cannot be removed even by cleaning, for example by blowing out with compressed air. In order to prevent degradation of the filter performance, the first fine filter can therefore be designed as a replaceable disposable filter cartridge.
  • the disposable filter cartridge can also be equipped with a sensor-detectable individual identification feature, on the basis of which further use of the disposable filter cartridge after a specified period of use has expired is excluded.
  • the identification mark sometimes it is an RFID tag, for example, which can be read using an on-board RFID receiver.
  • the read identification feature is transmitted to a control unit which, based on an operating hours counter started for the relevant disposable filter cartridge, determines whether the specified service life has been exceeded. If this is the case, the control unit prevents the commercial vehicle from being started up again, while at the same time issuing corresponding driver information.
  • the arcuately rising line area can be designed as an elastic shear air hose. This consists of a heat-resistant rubber compound, such as Viton. A possible transmission of operational movements of a connected vehicle assembly to the components of the vertically running air filter section can be largely ruled out.
  • a connecting piece for connection to an intake tract of a vehicle assembly designed as an internal combustion engine is typically provided at the air outlet.
  • the connection piece can be formed directly on the elastic air hose as part of the arcuately rising line area.
  • the connecting piece is mounted in an airtight manner, for example by means of a hose clamp, on a connecting flange of the internal combustion engine communicating with the intake tract.
  • air filter arrangement does not have to be limited to cleaning an air flow to be supplied to an internal combustion engine. Rather, other applications are also possible, where reliable filtering of the ambient air is required, for example in the case of air conditioning in a driver's cab that is hermetically sealed to protect against pesticides to be applied.
  • Fig. 1 shows an embodiment of the air filter assembly according to the invention for cleaning an air flow for a commercial vehicle
  • FIG. 2 shows a commercial vehicle designed as an agricultural tractor, comprising the air filter arrangement shown in FIG.
  • Fig. 1 shows an embodiment of the air filter assembly 10 according to the invention, the structure and operation of which will be explained below with reference to the built-in state shown in FIG.
  • the multi-stage air filter arrangement 10 comprises a pre-filter 16 communicating with an air inlet 14 and a first fine filter 20 downstream of the pre-filter 16 in the direction of an air flow 18 to be cleaned.
  • the first fine filter 20, together with the pre-filter 16, is in a predetermined installation position 22 vertically running Lucasfil terabites 24 assigned.
  • the first fine filter 20 is followed by a redundant second fine filter 26 in the direction of the air flow 18 to be cleaned.
  • the redundant second fine filter 26 is assigned to a horizontal section 28 in the PRE-surrounded installation position 22 Heilfilterab.
  • the horizontally extending air filter section 28 is part of a siphon-like area 30 which, starting from the redundant second Feinfil ter 26 in the direction of an air outlet 32, from which the cleaned air flow 18 emerges, rises in an arc.
  • an imaginary vehicle plane 34 is taken as a basis, which consists of a first axis 36 oriented essentially in the longitudinal direction of the agricultural tractor 12 and a first axis 36 oriented essentially in the transverse direction of the agricultural tractor 12 oriented second axis 38 is clamped. Relative to this vehicle level 34 of the verti cal running air filter section 24 is upright and the hori zontal running air filter section 28 lying on the agricultural tractor 12 is arranged.
  • the actual filtering of the air flow 18 is carried out by means of the pre-filter 16 and the first fine filter 20, these are therefore cut together in the vertically extending Gutfilterab 24 housed immediately one after the other. Upstream of filter 16 and the first fine filter 20 form the main filter 40 of the air filter assembly 10.
  • the redundant second fine filter 26, which is present for operational safety reasons, is simply an additional filter and is located at a distance from the main filter 40 in the subsequent horizontal air filter section 28. As can best be seen in Fig.
  • the vertically running air filter section 24 is, for example, in the form of an intake snorkel 44 located outside of an engine compartment 42 of the agricultural tractor 12, whereas the horizontally running air filter section 28 is in an area 46 below a out formed as an internal combustion engine 48 vehicle assembly laterally enters the engine compartment 42 enters.
  • the use of an intake snorkel 44 allows an increase in the distance between the air inlet 14 and the ground 50 and thus an intake of ambient air with a correspondingly lower dust load.
  • the vertically running air filter section 24 comprised by the intake snorkel 44 is connected to the horizontally running air filter section 28 via a flexible bellows 52 .
  • the flexible bellows 52 enables operational movements or vibrations to be compensated for between the two sections 24, 28, particularly in the event that the vertically running air filter section 24, as here, is attached to a driver's cab 56 which is sprung and suspended in relation to a supporting vehicle chassis 54.
  • At least one fastening element 58 for mounting on a support structure 60 of the driver's cab 56 of the agricultural tractor 12 is provided on the vertical section 24 of the air filter.
  • the fastening element 58 is a holder 62 which is formed in one piece on a plastic housing 64 comprised by the air filter arrangement 10 in the area of the intake snorkel 44 .
  • the arcuately rising line area 30 is designed as an elastic air hose 66 shear. This consists of one heat-resistant rubber compound, for example made of Viton.
  • a connecting piece 68 for connection to an intake tract 70 of the internal combustion engine 48 is provided at the air outlet 32 .
  • the connecting piece 68 is formed directly on the elastic air hose 66 as part of the arcuately rising Lei processing area 30 and is airtight by means of a hose clamp 72 on a communicating with the intake manifold 70 connecting flange 74 of the internal combustion engine 48 mon benefits.
  • the pre-filter 16 is inserted into the plastic housing 64 in the form of a cassette-like insert 76 in an end region 78 of the intake snorkel 44 so that it is accessible from the outside.
  • the cassette-like insert 76 is constructed in several parts and can be removed by hand for the purpose of disassembling and cleaning it.
  • the pre-filter 16 is designed as a centrifugal separator 80 for separating out coarse particles contained in the intake air flow 18 .
  • the centrifugal separator 80 includes a large number of air inlet openings 82, which are connected to a respective individual separator 84, which sets the air flow 18 passing through in a whirling motion in such a way that the coarse particles contained therein are transported to a collection area 86 surrounding the individual separators 84 due to the centrifugal forces that occur be thrown.
  • the collection area 86 provided within the centrifugal separator 80 communicates with a vacuum line 88 for continuous suction of the separated coarse particles.
  • the Vacuum line 88 here opens into an intake area 90 on the low-pressure side of an axial fan arrangement (not shown) comprised by an engine cooling system.
  • the first fine filter 20 comprises a folded filter fleece (not shown) as the active filter element. During operation, dust particles settle in it, which can no longer be removed even by cleaning, for example by blowing out with compressed air.
  • the first fine filter 20 is therefore designed as a replaceable disposable filter cartridge 92 .
  • the disposable filter cartridge 92 is located in a receiving area within the plastic housing 64 that can be closed airtight by means of a cover 94.
  • the arranged in the vertically extending line section 24 second fine filter 26 also forms an existing plastic transition piece 96, at one end of the flexible bellows 52 and the other end of the elastic air hose 66 is being introduced. If necessary, the transition piece 96 can be removed for the purpose of cleaning or replacing the second fine filter 26 or a filter-active element arranged therein, whereby the elastic air hose 66 rising in the direction of the air outlet 32, due to the force of gravity, allows the dust particles released in the process to pass over possibly have accumulated in this area, in the direction of the intake tract 70 largely excludes.
  • the second fine filter 26 is preferably located at the lowest point of the siphon-like line area 30.
  • the air filter arrangement 10 provides that the disposable filter cartridge 92 contained by the first fine filter 20 is equipped with an individual identification feature 98 that can be detected by sensors, on the basis of which further use of the disposable filter cartridge 92 after a specified period of use is excluded.
  • the identification feature 98 is an RFID tag 100 which can be read out by means of an RFID receiver 102 on the vehicle.
  • the read identification feature 98 is transmitted to a control unit 104 which, based on an operating hours counter started for the disposable filter cartridge 92 in question, determines whether the specified service life has been exceeded. If this is the case, then the control unit 104 prevents the agricultural tractor 12 from being put back into operation while at the same time outputting corresponding driver information. The latter takes place via a user interface 106 which is connected to the control unit 104 and is located in the driver's cab 56 of the agricultural tractor 12 .

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Abstract

Luftfilteranordnung zur Reinigung eines Luftstroms für ein Nutzfahrzeug Luftfilteranordnung (10) zur Reinigung eines Luftstroms (18) für ein Nutzfahrzeug, insbesondere für einen landwirtschaftli-chen Traktor (12), umfassend einen mit einem Lufteinlass (14) kommunizierenden Vorfilter (16) und einen dem Vorfilter (16) in Richtung des Luftstroms (18) nachgeschalteten ersten Feinfilter (20), der gemeinsam mit dem Vorfilter (16) einem in einer vorgegebenen Einbaulage (22) vertikal verlaufenden Luft-filterabschnitt (24) zugeordnet ist, wobei auf den ersten Feinfilter (20) in Richtung des Luftstroms (18) ein redundan-ter zweiter Feinfilter (26) folgt, der einem in der vorgegebe-nen Einbaulage (22) horizontal verlaufenden Luftfilterabschnitt (28) zugeordnet ist, wobei der horizontal verlaufende Luftfilterabschnitt (28) Bestandteil eines syphonartigen Lei-tungsbereichs (30) ist, der ausgehend von dem redundanten zweiten Feinfilter (26) in Richtung eines Luftauslasses (32) bogenförmig ansteigt.

Description

Luftfilteranordnung zur Reinigung eines Luftstroms für ein Nutzfahrzeug
Die Erfindung betrifft eine Luftfilteranordnung zur Reinigung eines Luftstroms für ein Nutzfahrzeug, insbesondere für einen landwirtschaftlichen Traktor, umfassend einen mit einem Luf teinlass kommunizierenden Vorfilter und einen dem Vorfilter in Richtung des Luftstroms nachgeschalteten ersten Feinfilter.
Auf den ersten Feinfilter folgt in Richtung des Luftstroms ein redundanter zweiter Feinfilter, der einem in einer vorgegebe nen Einbaulage der Luftfilteranordnung horizontal verlaufenden Luftfilterabschnitt zugeordnet ist.
Derartige mehrstufige Luftfilteranordnungen finden üblicher weise in Bereichen Verwendung, in denen die Umgebungsluft er heblich durch Staub belastet ist. Dies ist vor allem bei Nutz fahrzeugen aus dem forst- und landwirtschaftlichen Bereich, aber auch dem Baubereich der Fall. Die zu reinigende Umge bungsluft wird hier typischerweise einem Ansaugtrakt eines dieselbetriebenen Verbrennungsmotors zugeführt. Die einzelnen Filter sind als zu Wartungs- bzw. Reinigungszwecken einzeln entnehmbare Kartuschen in einem gemeinsamen Filtergehäuse un tergebracht, das liegend im Nutzfahrzeug eingebaut ist. Hier durch wird für den Fall der Entnahme der Kartuschen vermieden, dass in das Filtergehäuse eingedrungene Staubpartikel ungehin dert in den nachfolgenden Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors gelangen können. Dieses Risiko würde vor allem bei einer auf rechten Montage des Filtergehäuses bestehen.
Sowohl die Notwendigkeit des liegenden Einbaus wie auch die Unterbringung der einzelnen Filter in einem gemeinsamen und damit vergleichsweise sperrigen Filtergehäuse stehen einer op timalen Nutzung des fahrzeugseitig zur Verfügung stehenden Bauraums entgegen.
Angesichts dessen ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine bezüglich der Nutzung des in einem Nutzfahrzeug typi scherweise zur Verfügung stehenden Bauraums verbesserte Luft filteranordnung der eingangs genannten Art anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch eine Luftfilteranordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die Luftfilteranordnung zur Reinigung eines Luftstroms für ein Nutzfahrzeug, insbesondere für einen landwirtschaftlichen Traktor, umfasst einen mit einem Lufteinlass kommunizierenden Vorfilter und einen dem Vorfilter in Richtung des Luftstroms nachgeschalteten ersten Feinfilter, der gemeinsam mit dem Vor filter einem in einer vorgegebenen Einbaulage vertikal verlau fenden Luftfilterabschnitt zugeordnet ist, wobei auf den ers ten Feinfilter in Richtung des Luftstroms ein redundanter zweiter Feinfilter folgt, der einem in der vorgegebenen Ein baulage horizontal verlaufenden Luftfilterabschnitt zugeordnet ist, wobei der horizontal verlaufende Luftfilterabschnitt Be standteil eines syphonartigen Leitungsbereichs ist, der ausge hend von dem redundanten zweiten Feinfilter in Richtung eines Luftauslasses bogenförmig ansteigt.
Auf diese Weise ist eine baulich aufgeteilte Anordnung von Vorfilter und erstem Feinfilter einerseits sowie redundantem zweiten Feinfilter andererseits möglich, wobei der syphonartig ansteigende Leitungsbereich verhindert, dass Staubpartikel bei ausgebautem redundanten zweiten Filter ungehindert in den da hinter liegenden Bereich in Richtung des Luftauslasses gelan gen können.
Die eigentliche Filterung des Luftstroms erfolgt mittels des Vorfilters sowie des ersten Feinfilters, diese sind daher ge meinsam in dem vertikal verlaufenden Luftfilterabschnitt un mittelbar aufeinanderfolgend angeordnet. Vorfilter und erster Feinfilter bilden den Hauptfilter der Luftfilteranordnung. Der aus Gründen der Betriebssicherheit vorhandene redundante zweite Feinfilter stellt lediglich einen Zusatzfilter dar und kann sich daher beabstandet zum Hauptfilter in dem nachfolgen den horizontal verlaufenden Luftfilteranschnitt befinden. Ein derartiger Aufbau trägt den bei gängigen Nutzfahrzeugen aus dem Land-, Forst- bzw. Baumaschinenbereich herrschenden bauli chen Verhältnissen Rechnung, denn hier ist es unter anderem vorstellbar, den vertikal verlaufenden Luftfilterabschnitt in Gestalt eines außerhalb eines Motorraums liegenden Ansaug schnorchels auszubilden, wohingegen der horizontal verlaufende Luftfilterabschnitt in einem Bereich unterhalb eines Verbren nungsmotors seitlich in den Motorraum eintreten kann. Die Ver wendung eines Ansaugschnorchels erlaubt hierbei eine Vergröße rung des Abstands zwischen Lufteinlass und Erdboden und damit eine Ansaugung von Umgebungsluft mit entsprechend geringerer Staubbelastung. Im Ergebnis ermöglich es die erfindungsgemäße Luftfilteranordnung daher, den insoweit in einem Nutzfahrzeug typischerweise zur Verfügung stehenden Bauraum besser nutzen zu können.
Die Vorgabe der Einbaulage der beiden Luftfilterabschnitte kann unter Zugrundelegung einer gedachten Fahrzeugebene erfol- gen, die durch eine im Wesentlichen in Längsrichtung des Nutz fahrzeugs orientierte erste Achse und eine im Wesentlichen in Querrichtung des Nutzfahrzeugs orientierte zweite Achse aufge spannt wird. Bezogen auf diese Fahrzeugebene ist der vertikal verlaufende Luftfilterabschnitt aufrecht und der horizontal verlaufende Luftfilterabschnitt liegend am Nutzfahrzeug ange ordnet.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Luftfilter anordnung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Vorzugsweise ist der Vorfilter als Zentrifugalabscheider zur Absonderung von im angesaugten Luftstrom enthaltenen Grobpar tikeln ausgebildet. Der Zentrifugalabscheider umfasst eine Vielzahl von Lufteinlässen, an die sich ein jeweiliger Einzel abscheider anschließt, die den hindurchtretenden Luftstrom derart in eine Wirbelbewegung versetzt, dass die darin enthal tenen Grobpartikel aufgrund der auftretenden Zentrifugalkräfte in einen die Einzelabscheider umgebenden Sammelbereich ge schleudert werden.
Um eine gleichbleibende Filterleistung sicherzustellen, be steht die Möglichkeit, dass der innerhalb des Zentrifugalab scheiders vorgesehene Sammelbereich mit einer Unterdrucklei tung zur kontinuierlichen Absaugung der abgesonderten Grobpar tikel kommuniziert. Die Unterdruckleitung kann hierbei in ei nen niederdruckseitigen Ansaugbereich einer von einem Motor kühlsystem umfassten Axiallüfteranordnung münden oder aber an einem separaten Unterdruckerzeuger angeschlossen sein. Des Weiteren ist es vorstellbar, dass der vertikal verlaufende Luftfilterabschnitt mit dem horizontal verlaufenden Luftfil terabschnitt über einen flexiblen Balg verbunden ist. Der fle xible Balg ermöglicht einen Ausgleich betriebsbedingter Bewe gungen bzw. Vibrationen zwischen den beiden Abschnitten. Die Verwendung eines flexiblen Balgs erlaubt es zudem, den verti kal verlaufenden Luftfilterabschnitt an einer gegenüber einem tragenden Fahrzeugchassis gefedert aufgehängten Fahrerkabine anzubringen .
Zu diesem Zweck kann an dem vertikal verlaufenden Luftfilter abschnitt wenigstens ein Befestigungselement zur Montage an einer Tragestruktur der Fahrerkabine des Nutzfahrzeugs vorge sehen sein. Bei dem Befestigungselement handelt es sich bei spielweise um einen Halter, der einstückig an einem von der Luftfilteranordnung umfassten Kunststoffgehäuse ausgeformt ist.
Typischerweise umfasst der erste Feinfilter als filteraktives Element ein gefaltetes Filtervlies. Während des Betriebs set zen sich darin Staubpartikel fest, die sich selbst im Wege ei ner Reinigung, beispielsweise durch Ausblasen mit Druckluft, nicht mehr entfernen lassen. Um einer Degradation der Filter leistung vorzubeugen, kann der erste Feinfilter daher als aus tauschbare Einweg-Filterpatrone ausgebildet sein.
Insbesondere kann die Einweg-Filterpatrone auch mit einem sen sorisch erfassbaren individuellen Identifikationsmerkmal aus gestattet sein, auf dessen Grundlage eine Weiterverwendung der Einweg-Filterpatrone nach Ablauf einer spezifizierten Ge brauchsdauer ausgeschlossen wird. Bei dem Identifikationsmerk- mal handelt es sich zum Beispiel um einen RFID-Tag, der mit tels eines fahrzeugseitigen RFID-Empfängers auslesbar ist. Das ausgelesene Identifikationsmerkmal wird an eine Kontrollein- heit übermittelt, die auf Grundlage eines für die betreffende Einweg-Filterpatrone gestarteten Betriebsstundenzählers ermit telt, ob die spezifizierte Gebrauchsdauer überschritten ist. Ist dies der Fall, so unterbindet die Kontrolleinheit eine er neute Inbetriebnahme des Nutzfahrzeugs unter gleichzeitiger Ausgabe einer entsprechenden Fahrerinformation.
Der bogenförmig ansteigende Leitungsbereich kann als elasti scher Luftschlauch ausgebildet sein. Dieser besteht aus einer hitzebeständigen Gummimischung, beispielsweise aus Viton. Eine mögliche Übertragung betriebsbedingter Bewegungen eines daran angeschlossenen Fahrzeugaggregats auf die Komponenten des ver tikal verlaufenden Luftfilterabschnitts kann so weitgehend ausgeschlossen werden.
Typischerweise ist an dem Luftauslass ein Anschlussstück zur Verbindung mit einem Ansaugtrakt eines als Verbrennungsmotor ausgebildeten Fahrzeugaggregats vorgesehen. Das Anschlussstück kann unmittelbar an dem elastischen Luftschlauch als Bestand teil des bogenförmig ansteigenden Leitungsbereich ausgeformt sein. Das Anschlussstück wird beispielsweise mittels einer Schlauchschelle an einem mit dem Ansaugtrakt kommunizierenden Anschlussflansch des Verbrennungsmotors luftdicht montiert.
Abschließend sei angemerkt, dass eine Verwendung der erfin dungsgemäßen Luftfilteranordnung nicht auf die Reinigung eines einem Verbrennungsmotor zuzuführenden Luftstroms beschränkt sein muss. Vielmehr kommen auch andere Anwendungen in Frage, bei denen eine sichere Filterung der Umgebungsluft erforder lich ist, so zum Beispiel im Falle der Klimatisierung einer zum Schutz vor auszubringenden Pflanzenschutzmitteln herme tisch abgeschlossenen Fahrerkabine.
Die erfindungsgemäße Luftfilteranordnung zur Reinigung eines Luftstroms für ein Nutzfahrzeug wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Hierbei beziehen sich identische Bezugszeichen auf übereinstimmende oder bezüglich ihrer Funktion vergleichbare Komponenten. Es zeigen:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Luft filteranordnung zur Reinigung eines Luftstroms für ein Nutzfahrzeug, und
Fig. 2 ein als landwirtschaftlicher Traktor ausgebildetes Nutzfahrzeug, umfassend die in Fig. 1 dargestellte Luftfilteranordnung .
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Luftfilteranordnung 10, deren Aufbau bzw. Funktionsweise nach folgend unter Bezugnahme auf den in Fig. 2 dargestellten ein gebauten Zustand an einem als landwirtschaftlicher Traktor 12 ausgebildeten Nutzfahrzeug erläutert werden soll.
Die mehrstufig aufgebaute Luftfilteranordnung 10 umfasst einen mit einem Lufteinlass 14 kommunizierenden Vorfilter 16 und ei nen dem Vorfilter 16 in Richtung eines zu reinigenden Luft stroms 18 nachgeschalteten ersten Feinfilter 20. Der erste Feinfilter 20 ist gemeinsam mit dem Vorfilter 16 einem in ei ner vorgegebenen Einbaulage 22 vertikal verlaufenden Luftfil terabschnitt 24 zugeordnet. Auf den ersten Feinfilter 20 folgt in Richtung des zu reini genden Luftstroms 18 ein redundanter zweiter Feinfilter 26.
Der redundante zweite Feinfilter 26 ist einem in der vorgege benen Einbaulage 22 horizontal verlaufenden Luftfilterab schnitt 28 zugeordnet. Der horizontal verlaufende Luftfilter abschnitt 28 ist Bestandteil eines syphonartigen Leitungsbe reichs 30, der ausgehend von dem redundanten zweiten Feinfil ter 26 in Richtung eines Luftauslasses 32, aus dem der gerei nigte Luftstrom 18 austritt, bogenförmig ansteigt.
Gemäß Fig. 2 wird zur Vorgabe der Einbaulage 22 der beiden Luftfilterabschnitte 24, 28 eine gedachte Fahrzeugebene 34 zu grunde gelegt, die durch eine im Wesentlichen in Längsrichtung des landwirtschaftlichen Traktors 12 orientierte erste Achse 36 und eine im Wesentlichen in Querrichtung des landwirt schaftlichen Traktors 12 orientierte zweite Achse 38 aufge spannt wird. Bezogen auf diese Fahrzeugebene 34 ist der verti kal verlaufende Luftfilterabschnitt 24 aufrecht und der hori zontal verlaufende Luftfilterabschnitt 28 liegend am landwirt schaftlichen Traktor 12 angeordnet.
Die eigentliche Filterung des Luftstroms 18 erfolgt mittels des Vorfilters 16 sowie des ersten Feinfilters 20, diese sind daher gemeinsam in dem vertikal verlaufenden Luftfilterab schnitt 24 unmittelbar aufeinanderfolgend untergebracht. Vor filter 16 und erster Feinfilter 20 bilden den Hauptfilter 40 der Luftfilteranordnung 10. Der aus Gründen der Betriebssi cherheit vorhandene redundante zweite Feinfilter 26 stellt le diglich einen Zusatzfilter dar und befindet sich beabstandet zum Hauptfilter 40 in dem nachfolgenden horizontal verlaufen den Luftfilteranschnitt 28. Wie am besten in Fig. 2 zu erkennen ist, ist der vertikal ver laufende Luftfilterabschnitt 24 beispielsgemäß in Gestalt ei nes außerhalb eines Motorraums 42 des landwirtschaftlichen Traktors 12 liegenden Ansaugschnorchels 44 ausgebildet, wohin gegen der horizontal verlaufende Luftfilterabschnitt 28 in ei nem Bereich 46 unterhalb eines als Verbrennungsmotor 48 ausge bildeten Fahrzeugaggregats seitlich in den Motorraum 42 ein- tritt. Die Verwendung eines Ansaugschnorchels 44 erlaubt hier bei eine Vergrößerung des Abstands zwischen Lufteinlass 14 und Erdboden 50 und damit eine Ansaugung von Umgebungsluft mit entsprechend geringerer Staubbelastung.
Der von dem Ansaugschnorchel 44 umfasste vertikal verlaufende Luftfilterabschnitt 24 ist mit dem horizontal verlaufenden Luftfilterabschnitt 28 über einen flexiblen Balg 52 verbunden. Der flexible Balg 52 ermöglicht einen Ausgleich betriebsbe dingter Bewegungen bzw. Vibrationen zwischen den beiden Ab schnitten 24, 28, insbesondere für den Fall, dass der vertikal verlaufende Luftfilterabschnitt 24 wie hier an einer gegenüber einem tragenden Fahrzeugchassis 54 gefedert aufgehängten Fah rerkabine 56 angebracht ist.
Zu diesem Zweck ist an dem vertikal verlaufenden Luftfilterab schnitt 24 wenigstens ein Befestigungselement 58 zur Montage an einer Tragestruktur 60 der Fahrerkabine 56 des landwirt schaftlichen Traktors 12 vorgesehen. Bei dem Befestigungsele ment 58 handelt es sich um einen Halter 62, der einstückig an einem von der Luftfilteranordnung 10 umfassten Kunststoffge- häuse 64 im Bereich des Ansaugschnorchels 44 ausgebildet ist.
Der bogenförmig ansteigende Leitungsbereich 30 ist als elasti scher Luftschlauch 66 ausgebildet. Dieser besteht aus einer hitzebeständigen Gummimischung, beispielsweise aus Viton. An dem Luftauslass 32 ist ein Anschlussstück 68 zur Verbindung mit einem Ansaugtrakt 70 des Verbrennungsmotors 48 vorgesehen. Das Anschlussstück 68 ist unmittelbar an dem elastischen Luft schlauch 66 als Bestandteil des bogenförmig ansteigenden Lei tungsbereich 30 ausgeformt und wird mittels einer Schlauch schelle 72 an einem mit dem Ansaugtrakt 70 kommunizierenden Anschlussflansch 74 des Verbrennungsmotors 48 luftdicht mon tiert.
Der Vorfilter 16 ist in Gestalt eines kassettenartigen Ein schubs 76 in einem Endbereich 78 des Ansaugschnorchels 44 von außen zugänglich in das Kunststoffgehäuse 64 eingesetzt. Der kassettenartige Einschub 76 ist mehrteilig aufgebaut und lässt sich zum Zwecke seiner Zerlegung und Reinigung von Hand ent nehmen.
Vorliegend ist der Vorfilter 16 als Zentrifugalabscheider 80 zur Absonderung von im angesaugten Luftstrom 18 enthaltenen Grobpartikeln ausgebildet. Der Zentrifugalabscheider 80 um fasst eine Vielzahl von Lufteinlassöffnungen 82, an die sich ein jeweiliger Einzelabscheider 84 anschließt, die den hin durchtretenden Luftstrom 18 derart in eine Wirbelbewegung ver setzt, dass die darin enthaltenen Grobpartikel aufgrund der auftretenden Zentrifugalkräfte in einen die Einzelabscheider 84 umgebenden Sammelbereich 86 geschleudert werden.
Um eine gleichbleibende Filterleistung sicherzustellen, kommu niziert der innerhalb des Zentrifugalabscheiders 80 vorgese hene Sammelbereich 86 mit einer Unterdruckleitung 88 zur kon tinuierlichen Absaugung der abgesonderten Grobpartikel. Die Unterdruckleitung 88 mündet hierbei in einen niederdruckseiti gen Ansaugbereich 90 einer von einem Motorkühlsystem umfassten Axiallüfteranordnung (nicht gezeigt).
Der aus dem Zentrifugalabscheider 80 austretende vorgereinigte Luftstrom 18 wird anschließend dem ersten Feinfilter 20 zuge führt. Zur Beseitigung darin verbliebener Staubpartikel um fasst der erste Feinfilter 20 als filteraktives Element ein gefaltetes Filtervlies (nicht gezeigt). Während des Betriebs setzen sich darin Staubpartikel fest, die sich selbst im Wege einer Reinigung, beispielsweise durch Ausblasen mit Druckluft, nicht mehr entfernen lassen. Um einer Degradation der Filter leistung vorzubeugen, ist der erste Feinfilter 20 daher als austauschbare Einweg-Filterpatrone 92 ausgebildet. Die Einweg filter-Patrone 92 befindet sich in einem mittels eines Deckels 94 luftdicht verschließbaren Aufnahmebereich innerhalb des Kunststoffgehäuses 64.
Der in dem vertikal verlaufenden Leitungsabschnitt 24 angeord nete zweite Feinfilter 26 bildet zugleich ein aus Kunststoff bestehendes Übergangsstück 96, an dem einenends der flexible Balg 52 und andernends der elastische Luftschlauch 66 ange bracht ist. Das Übergangsstück 96 lässt sich bei Bedarf zum Zwecke der Reinigung bzw. des Austauschs des zweiten Feinfil ters 26 bzw. eines darin angeordneten filteraktiven Elements ausbauen, wobei der in Richtung des Luftauslasses 32 anstei gende elastische Luftschlauch 66 schwerkraftbedingt einen Übertritt dabei freigesetzter Staubpartikel, die sich möglich erweise in diesem Bereich angesammelt haben, in Richtung des Ansaugtrakts 70 weitgehend ausschließt. Der zweite Feinfilter 26 befindet sich hierzu bevorzugt an der am tiefsten gelegenen Stelle des syphonartigen Leitungsbereichs 30. Eine optionale Weiterbildung der Luftfilteranordnung 10 sieht vor, dass die von dem ersten Feinfilter 20 umfasste Einweg- Filterpatrone 92 mit einem sensorisch erfassbaren individuel len Identifikationsmerkmal 98 ausgestattet ist, auf dessen Grundlage eine Weiterverwendung der Einweg-Filterpatrone 92 nach Ablauf einer spezifizierten Gebrauchsdauer ausgeschlossen wird. Bei dem Identifikationsmerkmal 98 handelt es sich um ei nen RFID-Tag 100, der mittels eines fahrzeugseitigen RFID-Emp- fängers 102 auslesbar ist. Das ausgelesene Identifikations merkmal 98 wird an eine Kontrolleinheit 104 übermittelt, die auf Grundlage eines für die betreffende Einweg-Filterpatrone 92 gestarteten Betriebsstundenzählers ermittelt, ob die spezi fizierte Gebrauchsdauer überschritten ist. Ist dies der Fall, so unterbindet die Kontrolleinheit 104 eine erneute Inbetrieb nahme des landwirtschaftlichen Traktors 12 unter gleichzeiti ger Ausgabe einer entsprechenden Fahrerinformation. Letzteres erfolgt über eine mit der Kontrolleinheit 104 in Verbindung stehende Nutzerschnittstelle 106, die sich in der Fahrerkabine 56 des landwirtschaftlichen Traktors 12 befindet.

Claims

Patentansprüche
1. Luftfilteranordnung zur Reinigung eines Luftstroms für ein Nutzfahrzeug, insbesondere für einen landwirtschaft lichen Traktor, umfassend einen mit einem Lufteinlass (14) kommunizierenden Vorfilter (16) und einen dem Vor filter (16) in Richtung des Luftstroms (18) nachgeschal teten ersten Feinfilter (20), der gemeinsam mit dem Vor filter (16) einem in einer vorgegebenen Einbaulage (22) vertikal verlaufenden Luftfilterabschnitt (24) zugeord net ist, wobei auf den ersten Feinfilter (20) in Rich tung des Luftstroms (18) ein redundanter zweiter Fein filter (26) folgt, der einem in der vorgegebenen Einbau lage (22) horizontal verlaufenden Luftfilterabschnitt (28) zugeordnet ist, wobei der horizontal verlaufende Luftfilterabschnitt (28) Bestandteil eines syphonartigen Leitungsbereichs (20) ist, der ausgehend von dem redun danten zweiten Feinfilter (26) in Richtung eines Luft auslasses (32) bogenförmig ansteigt.
2. Luftfilteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass der Vorfilter (16) als Zentrifugalab scheider (80) zur Absonderung von im Luftstrom (18) ent haltenen Grobpartikeln ausgebildet ist.
3. Luftfilteranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, dass ein innerhalb des Zentrifugalabscheiders (80) vorgesehener Sammelbereich (86) mit einer Unter druckleitung (88) zur kontinuierlichen Absaugung der ab gesonderten Grobpartikel kommuniziert.
4. Luftfilteranordnung nach wenigstens einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der ver tikal verlaufende Luftfilterabschnitt (24) mit dem hori zontal verlaufenden Luftfilterabschnitt (28) über einen flexiblen Balg (52) verbunden ist.
5. Luftfilteranordnung nach wenigstens einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem vertikal verlaufenden Luftfilterabschnitt (24) wenigs tens ein Befestigungselement (58) zur Montage an einer Tragestruktur (60) einer Fahrerkabine (56) des Nutzfahr zeugs (12) vorgesehen ist.
6. Luftfilteranordnung nach wenigstens einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Feinfilter (20) als filteraktives Element ein gefaltetes Filtervlies umfasst.
7. Luftfilteranordnung nach wenigstens einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Feinfilter (20) als austauschbare Einweg-Filterpatrone (92) ausgebildet ist.
8. Luftfilteranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, dass die Einweg-Filterpatrone (92) mit einem sensorisch erfassbaren individuellen Identifikations merkmal (98) ausgestattet ist.
9. Luftfilteranordnung nach wenigstens einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der bo genförmig ansteigende Leitungsbereich (30) als elasti scher Luftschlauch (66) ausgebildet ist.
10. Luftfilteranordnung nach wenigstens einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Luftauslass (32) ein Anschlussstück (68) zur Verbindung mit einem Ansaugtrakt (70) eines als Verbrennungsmotor (48) ausgebildeten Fahrzeugaggregats vorgesehen ist.
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