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Info
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- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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- B01D45/12—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces
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Abstract
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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
説明される。
ン用モジュールの斜視図である。
の断面図である。
図である。
ルを装着した状態を示す断面図である。
に装着した状態を示す斜視図である。
状のマルチセルサイクロンの俯瞰図である。
Claims (11)
- 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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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