JP2003144978A - マルチセルサイクロン及びその製作方法 - Google Patents

マルチセルサイクロン及びその製作方法

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JP2003144978A JP2002249528A JP2002249528A JP2003144978A JP 2003144978 A JP2003144978 A JP 2003144978A JP 2002249528 A JP2002249528 A JP 2002249528A JP 2002249528 A JP2002249528 A JP 2002249528A JP 2003144978 A JP2003144978 A JP 2003144978A
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01D45/00—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces
    • B01D45/12—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C3/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex flow following a screw-thread type line remains unchanged ; Devices in which one of the two discharge ducts returns centrally through the vortex chamber, a reverse-flow vortex being prevented by bulkheads in the central discharge duct
    • B04C3/04—Multiple arrangement thereof

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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】妥当なコストで最適な分離効果と持続期間が得
られる複数のサイクロンセルを備えたマルチセルサイク
ロンとその製作方法を提供する。 【解決手段】 マルチセルサイクロンのサイクロンセル
はグループで組み付けられ、該グループは通路構成部を
介して吸引される。これにより、よりよい吸引のコント
ロールが達成される。吸引は、例えば、グループサイク
ロンセルのグループ２１に設けられた共通の開口１９を
通して行われる。さらに、サイクロンセルグループはモ
ジュールとして作製され、該モジュールは、例えば２つ
の部品１２、１３を組み付けて構成することができる。
その際、サイクロンセルグループの同じような構成要素
は１つの部品に統合される。これにより、少ない組立て
時間と製作費用で分離成果を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、特許請求範囲１に
記載したような、多くのサイクロンセルを並列に接続し
たマルチセルサイクロンに関する。さらに本発明は、特
許請求範囲８に記載したような、前記サイクロンセルグ
ループを製作する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】このようなマルチセルサイクロンは、例
えばＤＥ２９８１９３３５Ｕ１により公知である。この
文書によると、前記マルチセルサイクロンはエアフィル
ターで粒子状物質を予め分離するのに使用される。前記
文書の図１にはマルチセルサイクロンのモジュール構成
が示されており、サイクロンセル２０は２個の穴付き板
１９の間に取り付けられ、両穴付き板の間は分離された
粒子状物質の集合室となり、分離された粒子状物質は分
離物出口２６から排出される。サイクロンセル２０は標
準部品であり、大量生産によって安価に製作することが
できる。該サイクロンセルを集積することにより、可能
な体積流量に対して構造容積が比較的小さい安価なサイ
クロン分離器を実現できる。勿論、１個のマルチセルサ
イクロンに集積されるサイクロンセルの数に制限がある
わけではない。取り付けるサイクロンセルの数が多い
程、分離された物質が分離物搬出口から遠くなるという
問題がある。このことは、作動中における個々のサイク
ロンセルの閉塞を惹起し、それによりマルチセルサイク
ロンの分離効果およびサイクロンにより生じる圧力損失
に不利に影響する。サイクロンセルの数を多くすると分
離物出口も多くしなければならず、それによって追加の
製作費用が発生し、このような構成のマルチセルサイク
ロンの経済性を損なうことになる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、した
がって妥当なコストで最適な分離効果と持続期間が得ら
れるマルチセルサイクロンを提供することである。この
課題は請求項１および８の特徴によって解決される。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明のマルチセルサイ
クロンは、清浄にされる流体の入口と清浄にされた流体
の出口を共通に有する個々のサイクロンセルから周知の
方法で作製される。さらに、分離された物質が吸引され
る分離物搬出口が設けられる。このために通常は清浄に
すべき流体の部分流が分離物質と共に吸引されるように
負圧が生じさせられる。この吸引のためにハウジング内
にはサイクロンセルが設けられて該サイクロンセルでの
分離物質に富んだ外周領域が前記ハウジングに開口して
いる。サイクロンセルの清浄側出口は中間筒を通して形
成されており、該中間筒は、サイクロンセル内に沈んで
いて、ろ過すべき流体の前記中間筒内側部の容積流を取
り込む。マルチセルサイクロンは、物質を液体から分離
するのにも気体から分離するのにも利用することができ
る。マルチセルサイクロンの一用途としては内燃機関の
エアフィルタにおける前分離器として用いられる。
【０００５】本発明の特徴は、サイクロンセルがグルー
プとして配設されていることである。夫々のグループは
分離された物質が分離物搬出口の方に搬出され易いよう
な通路構成部が形成されるように配置される。その際、
該通路構成部は、１つのグループ内での互いのサイクロ
ンセル間隔に比較して分離された物質を通過させる断面
を広く利用できるように形成される。これにより、与え
られた吸引性能において全サイクロンセルから均等な吸
引が行われる。かくして、分離物搬出口から遠いサイク
ロンセルからも吸引される。この方法によりサイクロン
セルの閉塞が効果的に防止され、低いコストで多数のサ
イクロンセルを1つのマルチセルサイクロンに装着する
ことができる。
【０００６】サイクロンセルのグループは、通路構成部
により完全に分割されたサイクロンセル群と定義され
る。特別な実施形態では、グループ内の隣接するサイク
ロンセルは互いにぶつかり合うように配置される。これ
によりサイクロンセルの壁が通路構成部の壁を形成し、
閉じた通路構成部が形成される。さらに、該通路構成部
は分離された物質を外部吸引するための空間を仕切るハ
ウジングによって形成される。
【０００７】本発明の他の実施形態では、サイクロンセ
ルグループが夫々のモジュールに組み込まれる。これら
のモジュールはモジュールハウジングを有し、該モジュ
ールハウジング自身は分離された物質のための小さな集
合室を形成している。これら集合室はハウジングの通路
構成部に通じる開口を備えている。このようにして、マ
ルチセルサイクロンは多数の小さなマルチセルサイクロ
ンでモジュールに構成される。モジュールは好ましくは
４から１０個のセルを有するのがよい。この数量のサイ
クロンセルならば共通の集合室を介しての吸引でも全く
問題がないからである。モジュールの開口部は全てのモ
ジュールが分離物搬出口に向かって同じように吸引され
るように前記した通路構成部に向かって開口される。各
モジュールの閉塞は、したがって前記したのと同じよう
に効果的に防止される。
【０００８】好ましい実施形態としては、サイクロンセ
ルのグループ（前記したモジュールであってもよいので
あるが）を規則的に配置するのがよい。ここに規則的配
置とは、特に中心対称あるいは軸対称配置を意味する。
対称配置によりハウジング内の流れを規則正しい状態に
することができる効果がある。これにより、分離物排出
による清浄化効果を予測することができ、マルチセルサ
イクロンの信頼性が向上される。
【０００９】本発明の特に好ましい実施形態では、全部
のサイクロングループを取り囲む環状通路で通路構成部
を囲むのがよい。この環状通路を通して分離層を分離物
搬出口の方に吸引させることができる。特に、モジュー
ルを用いる場合、モジュールをその開口部が環状通路に
向かって外向きに開口するように配置することができ
る。
【００１０】これにより、分離された物質を直接に搬送
する短い通路が形成されることになる。この場合、した
がって環状通路の他にさらに通路構成部を形成する必要
はない。勿論、環状通路をマルチセルサイクロン内に通
じてサイクロンセルをグループに分割する通路構成部と
連通させてもよい。
【００１１】いくつかのサイクロンセルを所謂ダミーパ
イプで置き換えることによって本発明のマルチセルサイ
クロンの分離効果を向上することもできる。ダミーパイ
プにより通路構成部と吸入口が直接に連通され、ダミー
パイプに置き換えられたサイクロンセルを通ってハウジ
ングに導かれる場合よりも少ない圧力損失で流体がダミ
ーパイプを通ってハウジングに導かれる。したがって、
通路構成部の形成にも拘わらず分離機能が他のマルチセ
ルサイクロンよりも問題となるマルチセルサイクロンの
領域にダミーパイプを用いるとよい。１つのサイクロン
セルを置き換えられるダミーパイプを設けることによ
り、マルチセルサイクロンの閉構造に応じてその構造に
基本的な変更を加えることなしに分離効果の最適化を図
ることができる。したがって、ダミーパイプの使用によ
り低コストの代替品を製作することができる。例えば、
単体として製作されるマルチセルサイクロンを、実験あ
るいは既得の結果を適用して最適化することができる。
【００１２】本発明のサイクロンセルグループの製作方
法では、少なくともサイクロンセルに必要不可欠な構成
要素が１つの部品に一体化されて製作される。これは、
例えば噴入鋳造によって行われる。その際、サイクロン
セルのグループ全体が一つの部品となるように、１つの
グループの同様な構成要素は全て１つの工程手順によっ
て製作される。この解決法は、組付け時間が大幅に節減
できるので、特に経済的である。
【００１３】本発明の有効な実施形態の１つでは、１つ
のサイクロンセルグループは１つの本体と１つの補助体
で構成される。本体は清浄にされるべき流体を通過させ
るためのパイプ状構造部を有する。該本体は、分離され
た物質が送り出される場所まで吸入口から延設される。
補助体は中間筒で形成された清浄にされた流体の出口側
を有する。該中間筒は、前記本体内に沈んでいて、筒部
が半径方向外側領域を形成し、清浄にされた流体が該領
域で分離された物質の層から分かたれる。
【００１４】本発明のさらに他の実施形態では、案内羽
根が本体と一体に作製される。そのため、該案内羽根は
前記本体の流路方向に関してアンダーカット部がないよ
うに形成される。該流路方向は、前記本体に一体化され
ているパイプ状構造部に基づいて本体を鋳造する際の型
抜き方向と正確に一致する。したがって、案内羽根を一
体化することによって、本体は２つの形状部のみが必要
でなる。
【００１５】本発明の他の実施形態では、前記した方法
で製作された部品で既に述べた構造に対応するモジュー
ルを構成する。このことは、前記本体が補助体と共にモ
ジュール内で分離物層の集合室を持つモジュールハウジ
ングを構成しなければならないことを意味する。該モジ
ュールハウジングは、前記本体と補助体を組み付けると
いう簡単な方法で構成され、その際開口部は本体と補助
体の間の境界部に設けることができる。これにより、製
作コストが低廉なモジュールを得ることができ、既に述
べたようなユニットシステムを構成するのに貢献するこ
とができる。
【００１６】上記およびその他の本発明の好ましい特徴
が、請求項、また明細書及び図面から案出され、個々の
特徴がそれ自身あるいは多くは本発明の実施形態を組合
せた形態でおよび他の分野で実現される有利かつそれ自
身保護され得る実施形態を示すことができ、それらに対
して茲に保護を要請するものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】図１にはモジュール１０が矢印１
１にしたがって組立てられる前の状態で示されている。
該モジュールは本体１２と補助体１３からなる。前記本
体にはサイクロンセル１５の管側開口部をなす吸入口１
４が形成されている。該開口部には案内羽根１６が認め
られ、該案内羽根は前記本体１２と一体にバックテ−パ
状に形成されている。図示の部品は噴入鋳造技術によっ
て２つの形状品に作製して矢印１１の方向に取り付け
る、あるいは噴入鋳造後に再び取外すようにすることが
できる。このことは補助体１３についても同様である。
【００１８】補助体１３には出口側１７が形成され、該
出口側は同時に、前記本体に形成された、図１には見え
ない集合室１８を閉じる蓋となる。こうして生じる前記
蓋と本体の間の境界部には開口部１９形成され、前記集
合室の分離物層が前記開口部１９を通ることができる。
分離物層は、サイクロンセル１５を出て、図１に示すよ
うに上方に向いた中間筒２０がサイクロンセル内に沈む
ことによって形成されたリング状間隙を通って前記開口
部１９に達する。前記中間筒の内側は出口側１７の穴を
形成し、該穴は清浄にされた流体が通る穴となる。本体
１２および補助体１３の外側がモジュールハウジング２
１をなす。
【００１９】図２は図１のモジュールを収容するための
取付け部２３を有するハウジング２２を示す。該ハウジ
ングには前記モジュールのスリット２５（図１参照）に
相当するリブ２４が形成されている。前記取付け部には
さらに貫通口２６が設けられ、該貫通口は前記モジュー
ルの開口部１９に連通しており、該開口部をモジュール
を囲む環状通路２７に連通させる。ハウジングには、図
には示されていないハウジングカバーを取り付けるため
にフランジ結合部２８が設けられている。モジュール１
０を組み付けたハウジングが図４に示されている。
【００２０】図３および４は、モジュール１０を組み付
けたハウジング２２を示す。図３は前記吸入口１４を有
するハウジング２２の俯瞰図である。同図からモジュー
ル１０を取り付ける前に保護網２９が前記取付け部に敷
いてあることが明らかである。さらに、８個のモジュー
ルを囲み分離物搬出口３０で終る環状通路２７が認めら
れる。
【００２１】前記防護網は、大きな粒子がサイクロンセ
ルに吸込まれて前記案内羽根１６を損傷しマルチセルサ
イクロンの機能の耐久性が損なわれるのを防ぐ。これら
部品の働きは図４により理解することができる。前記網
２９はモジュール１０の取付け部２３の開いた底に敷か
れている。それに続いて前記モジュールが取付け部に挿
入されている。さらに、前記中間筒２０によって形成さ
れる集合室１８が認められる。モジュール１０をハウジ
ング２２に挿入後、カバー３１が取り付けられ、該カバ
ーは前記環状通路を前記出口側１７からシール部材３２
を介して分かつ。
【００２２】清浄にされるべき、および清浄にされた流
体の流れは図４に実線矢印で示されている。この流れは
前記吸入口からサイクロンセル１５に入り、そこから前
記中間筒２０を通って前記カバー３１の内側の前記出口
側１７に達する。サイクロンセル内における旋回により
分離すべき物質に富んだ傍流が図３および４に破線矢線
で示されるように分かれる。図４から、該傍流は前記中
間筒２０の外周縁部を通って前記集合室１８に入り、そ
こから前記開口部１９と貫通口２６を通って前記環状通
路２７に達する。図３から、該環状通路は分離された物
質を前記貫通口２６から均等に分離物搬出口３０の方に
吸い出すことが分る。
【００２３】図５は、図３および４のマルチセルサイク
ロンの一応用例を示し、マルチセルサイクロンがエアフ
ィルタのプレフィルタとして装着されている。そのため
にマルチセルサイクロンがハウジング２２によってエア
フィルタハウジング３４にフランジ止めされており、該
エアフィルタハウジングが図４におけるカバー３１の役
目を果たしている。これにより、予備清浄化された流
体、この場合においては空気がそのままエアフィルタハ
ウジング３４内に装着されたフィルタエレメントに導か
れ、該エレメントを通って清浄空気の出口３５に達す
る。
【００２４】図６には図３と似ているがサイクロンセル
が中心対称に配置されたマルチセルサイクロンの俯瞰図
が示してある。サイクロンセルがハウジング２２ａに装
着された状態で示されていて、サイクロンセル１５ａは
通路構成部３６ａが形成されるように配置されており、
特に分離物搬出口３０ａに通じる円環状の環状通路２７
ａが形成されていることが分る。各グループのサイクロ
ンセル１５ａは隣接するセルの壁が接触するように互い
に密着している。したがって、通路構成部３６ａは夫々
のまとまった通路構成部に形成されており、これら通路
構成部を通して分離された物質を直接に導き出すことが
できる。図には現れていない各サイクロンセルからの分
離物出口が前記通路構成部３６ａに向かって開いてい
る。
【００２５】マルチセルサイクロンの上部の前記分離物
搬出口３０ａから最も遠い領域にダミーパイプ３７ａが
夫々サイクロンセルの代わりに配設されている。これに
より、通路構成部３６ａのこの領域には付加的な空気が
導入され、該空気は分離された物質の搬出を助けるとと
もに最も閉塞が発生し易いこれら二つのサイクロンセル
がダミーパイプによって置き換えられることになる。と
いうのは、図示のように分離物搬出口３０ａが下方に設
けられる場合、分離された物質は重力に逆らって搬出し
なければならないことがあるからである。
【００２６】ここに示したマルチセルサイクロンは、異
なるサイクロンセルグループからなる１つのモジュール
として構成してもよいし、あるいはサイクロンセルの夫
々のグループをモジュールとして配設してもよい。例え
ば、マルチセルサイクロンを一点鎖線３８で示すように
扇形に区切ることも考えられる。マルチセルサイクロン
は締付けねじ３９ａでハウジング２２ａに保持される。
【００２７】
【図面の簡単な説明】
本発明のさらに詳細は、実施例を示す概略図を参照して
説明される。
【図１】 本体と補助体からなるマルチセルサイクロ
ン用モジュールの斜視図である。
【図２】 図１のモジュールが装着されるハウジング
の断面図である。
【図３】 図２のハウジングの閉じた状態を示す俯瞰
図である。
【図４】 図２に示したハウジングに図１のモジュー
ルを装着した状態を示す断面図である。
【図５】 図３のハウジングを円筒形のエアフィルタ
に装着した状態を示す斜視図である。
【図６】 マルチセルサイクロンの他の実施例で円形
状のマルチセルサイクロンの俯瞰図である。
【符号の説明】
１０ モジュール １２ 本体 １３ 補助体 １４ 流体の吸入口 １５、１５ａ サイクロンセル １６ 案内羽根 １７ 流体の出口 １８ 集合室 １９ 開口 ２０ 中間筒 ２１ モジュールハウジング ２２、２２ａ ハウジング ２７、２７ａ 環状通路 ３０、３０ａ 分離物搬出口 ３６ａ 通路構成部 ３７ａ ダミー管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フォルカー グライフ ドイツ連邦共和国、ハルトハウゼン 67376、アム タバークシュッペン ３ (72)発明者 クレメンス ドボラチェク ドイツ連邦共和国、エーディンゲン 68535、フリードリッヒスフェルダー シ ュトラッセ 47ｆ (72)発明者 ジェンス ハーン ドイツ連邦共和国、ハイデルベルク 69120、ベルク シュトラッセ ４ (72)発明者 マリオン ハルトマン ドイツ連邦共和国、ノイルスハイム 68809、ケーニッヒスベルガー シュトラ ッセ ６ Ｆターム(参考） 4D053 AA03 AB01 BA04 BB08 BC03 BD01 CA22 CD11 CG00

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】複数のサイクロンセル（１５、１５ａ）、
    清浄にすべき流体の吸入口（１４）、清浄にされた流体
    の出口（１７）、および前記流体から分離された物質を
    排出する分離物搬出口（３０、３０ａ）を備えたハウジ
    ング（２２、２２ａ）を含むマルチセルサイクロンにお
    いて、 前記サイクロンセル（１５、１５ａ）は前記ハウジング
    内にグループごとに配設されて夫々のグループが通路構
    成部３６ａを介して前記分離物搬出口につながり、 前記通路構成部は、分離された物質を通過させるため
    の、一つのグループ内での互いのサイクロンセル間隔に
    比較して広い断面を有することを特徴とするマルチセル
    サイクロン。
  2. 【請求項２】前記サイクロンセル（１５、１５ａ）のグ
    ループが互いに隣接するサイクロンセルが接触して閉じ
    た通路構成部を形成するように配設されていることを特
    徴とする請求項１記載のマルチセルサイクロン。
  3. 【請求項３】前記サイクロンセル（１５、１５ａ）のグ
    ループをまとめて一つのモジュール（１０）とし、該モ
    ジュールは夫々モジュールハウジング（２１）を有し、
    該モジュールハウジングには集合室（１８）が形成され
    てこれら集合室は前記ハウジング（２２、２２ａ）の通
    路構成部（３６ａ）への開口（１９）を夫々少なくとも
    １つ有することを特徴とする請求項１記載のマルチセル
    サイクロン。
  4. 【請求項４】前記モジュール（１０）は個々に前記ハウ
    ジング（２２、２２ａ）に装着できることを特徴とする
    請求項３記載のマルチセルサイクロン。
  5. 【請求項５】前記サイクロンセルグループが互いに中心
    対称あるいは軸対称に配置されていることを特徴とする
    前記請求項のいずれか１項に記載のマルチセルサイクロ
    ン。
  6. 【請求項６】サイクロンセル（１５、１５ａ）の全グル
    ープを囲み前記分離物搬出口（３０、３０ａ）に連通す
    る環状通路（２７、２７ａ）が前記通路構成部（３６
    ａ）を囲むことを特徴とする前記請求項のいずれか１項
    に記載のマルチセルサイクロン。
  7. 【請求項７】１つのグループの少なくとも１つのサイク
    ロンセルが、ダミー管（３７ａ）で置き換えられ、該ダ
    ミー管（３７ａ）は前記吸入口（１４）と通路構成部
    （３６ａ）とを連通しその管内流路抵抗が置換されたサ
    イクロンセルのそれよりも小さいことを特徴とする前記
    請求項のいずれか１項に記載のマルチセルサイクロン。
  8. 【請求項８】サイクロンセル（１５、１５ａ）の構成要
    素の少なくとも夫々の一部が１つの部品に、特に噴入鋳
    造で、該部品がグループの同様な構成要素を全て含んで
    いるように作製されたことを特徴とするサイクロンセル
    グループの製作方法。
  9. 【請求項９】前記部品の１つが清浄にされるべき流体を
    通過させるための吸入口（１４）を有する本体（１２）
    に形成され、前記部品の他の１つが清浄にされた流体を
    分離物の層から分かつ出口側（１７）および中間筒（２
    ０）を有する補助体（１３）に形成されたことを特徴と
    する請求項８記載の製作方法。
  10. 【請求項１０】前記サイクロンセル（１５、１５ａ）の
    案内羽根（１６）が前記本体（１２）の流路方向に関し
    てアンダーカット部がないように該本体と一体に形成さ
    れることを特徴とする請求項９記載の製作方法。
  11. 【請求項１１】本体（１２）と補助体（１３）を組み付
    けて請求項３記載の形態のモジュールハウジング（２
    １）を備えたモジュール（１０）を構成し、該モジュー
    ルハウジングは分離物層を搬出する開口（１９）を有す
    ることを特徴とする請求項９あるいは１０に記載の製作
    方法。
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