SE538030C2 - Anordning för förrening av luft samt luftintagssystem försett med sådan anordning - Google Patents

Abstract

538 0 SAMMANDRAG En anordning for forrening av luft i en luftkanalledning uppstroms om ett filter for rening av luft innefattar en cyklonuppsattning (7) med cykloner (8) som tillsammans tacker luftkanalledningens tvarsnittsarea och luften har att passera igenom pa sin vag till filtret for att avskilja partiklar fran luften. Omedelbart nedstroms om ett utlopp (9) fran uppsattningen (7) finns en krok (10) som definierar en riktningsforandring av namnda ledning. Vid uppsattningens (7) utlopp (9) är ett kanalelement (12) anordnat och utformat att frail utloppet definiera ett kanalparti (13) som luften har att passera igenom och som avgransas av bort fran utloppet mot en centrumaxel (14) hos detta konvergerande vaggar (15).

Description

538 0 ANORDNING FOR FORRENING AV LUFT SAMT LUFTINTAGSSYSTEM FORSETT MED SADAN ANORDNING UPPFINNINGENSTEKNISKAOMRADEOCH 5 BAKGRUNDSTEKNIK Foreliggande uppfinning avser en anordning for forrening av luft i en luftkanalledning uppstroms om ett filter for rening av luft, varvid anordningen innefattar en cyklonuppsattning med en eller flera cykloner som tillsammans tacker luftkanalledningens tvar- snittsarea och luften har att passera igenom pa sin vag till filtret for att via denna uppsattning avskilja fasta partiklar fran luften, samt varvid anordningen innefattar en omedelbart nedstroms om ett utlopp fran namnda cyklonuppsattning belagen krok pa 15 luftkanalledningen som definierar en riktningsforandring av namnda ledning med atminstone 60°, samt ett luftintagssystem enligt ingressen hos bifogade systempatentkrav.

Sadana anordningar anvands for att i mojligaste man undvika el- ler i vart fall forlanga intervallen med vilka byte av ett namnt filter eller underhall darav maste Mims, eftersom dessa atgarder är kostsamma att utfora. Av denna anledning är anordningar av detta slag speciellt intressanta i det fall luftkanalledningens inlopp är avsett att vara belaget i smutsiga och dammiga miljber, eftersom en god forrening av luften innan denna nar namnda fil- ter da är mycket vasentlig.

I uppfinningen exemplifierande och darmed belysande men pa intet satt begransande syfte kommer nu fallet av en namnd an- ordning i ett luftintagssystem for en forbranningsmotor i tunga 1 538 0 lastbilar att beskrivas. Anordningen kan dock vara anordnad i luftintagssystem som vare sig är applicerade i motorfordon eller är forbundna med nagon forbranningsmotor. 5 Tunga lastbilar är ofta verksamma i smutsiga och dammiga miljoer, och for att motorerna hos dessa lastbilar inte ska ta skada av alit damm anvands ett namnt filter med mycket hog verkningsgrad och i miljoer med sarskilt hoga halter av damm anvands ocksa en namnd forreningsanordning. Antalet cykloner i forre- ningsanordningens cyklonuppsattning kan vara en enda, men är typiskt sett nagra fa stora eller manga sma, som genom centrifugalverkan separerar damm fran luften. Den "centrifugerade" luften gar sedan vidare till filtret och renas ytterligare, medan dam-met kastas tillbaka till atmosfaren fran cyklonerna. Ju hogre verkningsgrad hos cyklonuppsattningen desto langre kan tiden bli mellan namnda kostsamma filterbyte och underhall. Det har dock visat sig att cyklonuppsattningens verkningsgrad är beroende av hur uppsattningen är anordnad i luftkanalledningen, och att den kan avvika vasentligt fran den verkningsgrad som har faststallts vid prover utforda i laboratoriemiljo. Exempelvis har det visat sig att en namnd cyklonuppsattning som provats i en "rak kanal", d v s en luftkanalledning som stracker sig rakt in mot cyklonuppsattningen och aven fran cyklonuppsattningens utlopp rakt bort fran cyklonuppsattningen, kan uppvisa en verkningsgrad av cirka 25 80%, men att denna verkningsgrad kan sjunka sa langt ner som till cirka 10% om cyklonuppsattningen sedan anordnas i en luftkanalledning, som omedelbart nedstroms om cyklonuppsattningens utlopp uppvisar en kraftig krok eller boj. Foljaktligen blir i ett sadant fall atminstone vissa av cyklonerna i cyklonuppsattningen i princip verkningslOsa. Just i verkliga fordonsinstallationer är det 2 538 0 ofta ornajligt att fa plats med idealiska langa ror eller ledningar fore- och efter cyklonuppsattningen och darmed blir prestandan lidande.

En anordning av det slag som definieras i inledningen, men utan en namnd krok omedelbart nedstroms om cyklonuppsattningens utlopp ar tidigare kand genom exempelvis US 2009/0151308 Al.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Syftet med foreliggande uppfinning är att tillhandahalla en anordning samt ett luftintagssystem av inledningsvis definierat slag, vilka är forbattrade i atminstone nagot hanseende relativt tidigare ' Detta syfte uppnas enligt uppfinningen vad galler anordningen genom att tillhandahalla en anordning av det slaget med de i den kannetecknande delen hos patentkrav 1 uppraknade sardragen. Uppfinningen grundar sig pa insikten att namnda krok belagen 20 omedelbart nedstroms om cyklonuppsattningens utlopp skapar en snedfordelning av luftflodet genom cyklonerna, sa att vissa av dessa far for hoga och vissa av cyklonerna for laga floden darigenom i jamforelse med det idealflode vid vilket respektive cykIon har en maximal verkningsgrad. Aven i fallet av en enda cyk- 25 Ion kommer genom namnda krok luftflodet igenom denna att vara betydligt hogre i vissa regioner an i andra och darmed cyklonens verkningsgrad att kraftigt sattas ned. Genom anordnandet av namnda kanalelement med kanalpartiet avgransat av konvergerande vaggar vid utloppet hos cyklonuppsattningen kommer luft- flOdet direkt nedstroms om cyklonuppsattningen att styras att bli 3 538 0 vasentligen jamnt fOrdelat over namnda kanalpartis tvarsnittsarea och darigenom vasentligen jamnt fordelat aver cyklonuppsattningens tvarsnittsarea, sa att i fallet av flera cykloner fladet kommer att vara vasentligen detsamma igenom var och en av 5 dessa och darmed ha den storleksordning som motsvarar en optimal verkningsgrad hos respektive cyklon. Detta innebar att intervallen mellan kostsamma filterbyten och underhall av filter kan forlangas hogst vasentligt hos en uppfinningsenlig anordning i forhallande till tidigare ' Enligt en utf6ringsform av uppfinningen är namnda kanalparti väsentligen rotationssymmetriskt eller rotationssymmetriskt i forhallande till namnda centrumaxel. Vid en sadan utformning av kanalpartiet erhaller luftflodet igenom cyklonuppsattningen genom forekomsten av namnda kanalparti en speciellt jamn fordelning Over cyklonuppsattningens tvarsnittsarea. Darvid har det visat sig vara fordelaktigt att kanalpartiet uppvisar vasentligen formen av en stympad kon eller formen av en stympad kon, vilket är foremal f6r en ytterligare utf6ringsform av uppfinningen.

Enligt en annan utforingsform av uppfinningen bildar namnda vaggar en vinkel av 10°-60°, 20°-60° eller 30°-50° med namnda centrumaxel. Detta är passande vinklar pa konvergensen hos kanalpartiet for att uppna ett Over cyklonuppsattningens 25 tvarsnittsarea vasentligen likformigt fordelat luftflade igenom denna uppsattning.

Enligt en annan utforingsform av uppfinningen uppvisar cyklonuppsattningen flera i namnda luftkanalledning parallellt anord- nade cykloner, fler an tva cykloner, atminstone fyra cykloner eller 4 538 0 atminstone tio cykloner. Uppfinningen uppnar en speciellt markant forbattrad verkningsgrad hos en cyklonuppsattning som uppvisar ett flertal cykloner, speciellt ett storre antal cykloner, som da alla kommer att uppvisa en hog verkningsgrad, aven de 5 som i franvaro av namnda kanalparti skulle ha en i det narmaste forsvinnande lag verkningsgrad.

Enligt en annan utforingsform definierar namnda krok en namnd riktningsforandring av 70-10, 80-1000, vasentligen 900 eller 90°. NormaIt forbinder en namnd krok luftkanalledningspartier som forloper vasentligen i rat vinkel relativt varandra.

Det uppfinningsenliga syftet uppnas vad avser luftintagssystemet genom tillhandahallande av ett luftintagssystem enligt bifogade sjalvstandiga luftintagssystempatentkrav. Fordelarna med ett sa- dant system framgar med all onskvart tydlighet av beskrivningen ovan av den uppfinningsenliga anordningen.

Uppfinningen avser aven ett motorfordon som uppvisar ett luftin- tagssystem enligt uppfinningen.

Ytterligare fordelar med samt fordelaktiga sardrag has uppfinningen framgar av den nedan foljande beskrivningen. 25 KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Har nedan beskrivs en sasom exempel anford utforingsform av uppfinningen under hanvisning till bifogade ritningar, pa vilka: 538 0 Fig 1är en mycket fOrenklad vy illustrerande ett luftintags- system far en forbranningsmotor hos ett motorfordon av det uppfinningsenliga slaget, Fig 2illustrerar schematiskt en anordning av det slag som foreliggande uppfinning avser, och Fig 3är en Fig 2 motsvarande vy av en anordning enligt en utforingsform av uppfinningen.

DETALJERAD BESKRIVNING AV EN UTFORINGSFORM AV UPPFINNINGEN I Fig 1 illustreras mycket schematiskt den allmanna uppbyggna- den av ett luftintagssystem 1 for en forbranningsmotor av den typ som foreliggande uppfinning avser och vilket innehaller en anordning for forrening av luft av det slag som avenledes foreliggande uppfinning avser. Luftintagssystemet är anordnat i ett schematiskt antytt motorfordon 2 och innefattar ett luftinlopp 3 i form av en s k grill via vilket omgivningsluft är avsedd att sugas in i luftintagssystemet. Systemet innefattar vidare en luftkanalledning 4 for ledning av den via luftinloppet insugna luften till den ytterst schematiskt antydda forbranningsmotorn 5, vilken kan vara av godtyckligt slag och t ex uppvisa godtyckligt antal cylind- rar. Systemet uppvisar vidare ett i luftkanalledningen 4 anordnat filter 6 for rening av luften och ett i namnda ledning i luftens vag mot forbranningsmotorn uppstroms om filtret anordnad cyklonuppsattning 7 med ett start antal, t ex tio, parallellt anordnade cykloner 8 som tillsammans tacker luftkanalledningens tvar- snittsarea och luften har att passera igenom for avskiljande av 6 538 0 fasta partiklar fran luften. Cyklonerna kan ha godtycklig utformning.

Omedelbart nedstroms om ett utlopp 9 fran cyklonuppsattningen 7 är en krok 10 pa luftkanalledningen 4 anordnad, och denna krok definierar en riktningsforandring av ledningen med 90°. Just i motorfordon, sasom tunga lastbilar, kan det ibland vara nodvandigt att anordna en sadan krok efter en namnd cyklonuppsattning pa grund av den platsbrist som raider.

Under ideala forhallande uppvisar typiskt sett cyklonerna 8 hos en namnd cyklonuppsattning en verkningsgrad av cirka 70-80% for en viss danrimstorlek, d v s de avlagsnar tillsammans 70-80% av de fasta partiklarna i luften i det fall luftflodet igenom cyklon- uppsattningen 7 är likformigt fordelat Over cyklonerna. Detta är fallet om cyklonuppsattningen är anordnad i en "rak kanal", d v s en luftkanalledning som vid cyklonuppsattningens utlopp fortsatter i samma riktning som den hade vid inloppet. De partiklar som sedan är kvar tar filtret 6 i stort sett helt hand om. Detta innebar att hastigheten med vilken filtret 6 blir fullt är direkt beroende av verkningsgraden hos cyklonuppsattningen 7.

I Fig 2 illustreras vad som hander nar namnda luftflode passerar cyklonuppsattningen 7 och kroken 10 hos det i Fig 1 visade luft- 25 intagssystemet. Genom forekomsten av namnda krok 10 kommer luftflodet igenom cyklonuppsattningen 7 att fordela sig olikformigt Over cyklonerna 8, sa att ett forhojt luftflode kommer att resultera i cyklonerna 8 vars utlopp är belaget narmast luftkanalledningens fortsattning 11 efter kroken 10, medan ett forminskat luft- fliide kommer att resultera i cyklonerna 8" avlagsna fran denna 7 538 0 luftkanalledningsfortsattning 11. Skiljer sig namnda luftflade igenom en cyklon markant ifran det den är utformad far kan dess verkningsgrad sjunka till en brakdel av vad den är vid optimalt luftflode, sasom t ex ned till cirka 10%, aven for cykloner med ett forhojt luftflode igenom sig. Detta innebar da att tidsperioden tills filtret 6 är fullt kommer att forkortas vasentligt i forhallande till ett optimalt likformigt luftflode igenom hela cyklonuppsattningen, t ex till en fjardedel.

Foreliggande uppfinning tillhandahaller dock en losning pa detta problem, och en mojlig utforingsform av en anordning far forrening av luft illustreras schematiskt i Fig 3. Denna anordning är forsedd med ett vid cyklonuppsattningens 7 utlopp 9 anordnat kanalelement 12 utformat att fran utloppet definiera ett kanalparti 13 som luften har att passera igenom och som avgransas av bort fran utloppet mot en centrumaxel 14 hos detta, vilken är riktad i luftflodesriktningen genom cyklonerna 8, konvergerande vaggar 15.Kanalpartiet13ärforetradesvisvasentligen rotationssymmetriskt i forhallande till centrumaxeln 14, och i det i Fig 3 visade fallet galler detta, aven om kanalpartiet dar inte är helt rotationssymmetriskt, utan vaggpartier 16 narmast cykloner som ligger nara namnda luftkanalledningsfortsattning 11 narmar sig progressivt namnda centrumaxel 14, medan vaggpartier 17 som utgar fran cyklonen mest avlagsen fran namnda fortsattning 11 stracker sig ratlinjigt under bildande av en oforanderlig vinkel (har ca 45°) med centrumaxeln 14.

Foljaktligen uppvisar kanalpartiet 13 vasentligt formen av en stympad kon. De pa detta satt konvergerande vaggarna hos kanalpartiet 13 kommer att leda det luftflode som lamnar cyklo- 8 538 0 nerna 8 mot en nedstroms belagen Oppning 18 hos kanalpartiet, vilken genomtrangs vasentligen centralt av centrumaxeln 14. Harigenom kommer inte luftflodet att favoriseras igenom nagon av cyklonerna, utan vasentligen samma luftflode kommer att pas- 5 sera igenom var och en av cyklonerna, som darigenom kommer att uppvisa en verkningsgrad som är nara den under ideala forhallanden, d v s vad som yore fallet om luftkanalledningen skulle fortsatta rakt fram utan flagon krok efter cyklonuppsattningens 7 utlopp 9. Kanalelementet 12 uppvisar vidare en del 19 som an- sluter till kanalpartiet 13 vid dess oppning 18 for att i samverkan med partier 20 hos luftkanalledningen som dar definierar kroken bilda ett ledningsparti 21 med en tvarsnittsarea som vasentligen motsvarar den tvarsnittsarea som luftkanalledningen har i sin fortsattning 11 efter kroken.

Uppfinningen är givetvis inte pa nagot satt begransad till den ovan beskrivna utforingsformen, utan en mangd mojligheter till modifikationer darav torde vara uppenbara for en fackman pa omradet utan att denne for den skull avviker fran uppfinningens ram sadan denna definieras i bifogade patentkrav.

Som redan tidigare namnts kan kanalpartiet ha skiftande konvergensgrad och langd i beroende av hur kroken ser ut. Avvikelser frail rotationssymmetrin kan aven vara anpassade till respektive forhallanden for att uppna namnda likformiga fordelning av luft- flodet Over cyklonuppsattningens tvarsnittsarea och darmed maximal sammanlagd verkningsgrad hos uppsattningens reningsfunktion. 9

Claims (9)

538 0

1. Patentkrav 1Anordning for forrening av luft i en luftkanalledning (4) upp- stroms om ett filter (6) for rening av luft, varvid anordningen innefattar en cyklonuppsattning (7) med en eller flera cykloner (8) som tillsammans tacker luftkanalledningens tvarsnittsarea och luften har att passera igenom pa sin vag till filtret far att via denna uppsattning avskilja fasta partiklar fran luften, samt varvid anordningen innefattar en omedelbart nedstroms om ett utlopp (9) fran namnda cyklonuppsattning (7) belagen krok (10) pa luftkanalledningen (4) som definierar en riktningsforandring av namnda ledning med atminstone 600 , kannetecknad darav, att anordningen innefattar ett vid namnda utlopp (9) hos cyklonuppsattningen (7) anordnat kanalelement (12) utformat att fran utloppet definiera ett kanalparti (13) som luften har att passera igenom och som avgransas av bort fran utloppet (9) mot en centrumaxel (14) hos detta, vilken är riktad i luftflodesriktningen genom cyklonerna (8), konvergerande vaggar (15).

2. Anordning enligt krav 1, kannetecknad darav, att namnda kanalparti (13) är vasentligen rotationssymmetriskt eller rotationssymmetriskt i forhallande till namnda centrumaxel (14).

3. Anordning enligt krav 1 eller 2, kannetecknad darav, att namnda kanalparti (13) uppvisar vasentligen formen av en stympad kon eller formen av en stympad kon. 538 0

4. Anordning enligt nagot av foregaende krav, kannetecknad darav, att namnda vaggar (15) bildar en vinkel av 0-600 , 0-600 eller 0-50° med namnda centrumaxel (14).

5. Anordning enligt nagot av foregaende krav, kannetecknad darav, att namnda cyklonuppsattning (7) uppvisar flera i namnda luftkanalledning (4) parallellt anordnade cykloner (8), fler an tva cykloner, atminstone 4 cykloner eller atminstone 10 cykloner.

6. Anordning enligt nagot av foregaende krav, kannetecknad darav, att namnda krok (10) definierar en namnd riktningsforandring av 70-110°, 80-1000, vasentligen 90° eller 90°.

7. Luftintagsystem for en forbranningsmotor (5) innefattande ett luftinlopp (3) via vilket omgivningsluft är avsedd att sugas in i luftintagssystemet, en till luftinloppet ansluten luftkanalledning (4) for ledning av den via luftinloppet insugna luften till forbranningsmotorn (5), ett i namnda ledning anordnat filter (6) f6r rening av luften och ett i namnda ledning (4) i luftens vag mot forbranningsmotorn (4) uppstroms om filtret (6) anordnad cyklonuppsattning (7) med en eller flera cykloner (8)somtillsammanstackerluftkanalledningens tvarsnittsarea och luften har att passera igenom for avskiljande av fasta partiklar fran luften, varvid luftkanalledningen (4) omedelbart nedstroms om namnda cyklonuppsattning (7) uppvisar en krt.* (10) som definierar en riktningsforandring av ledningen med atminstone 60°, 11 538 0 kannetecknat darav, att systemet innefattar ett vid cyklonuppsattningens (7) utlopp (9) anordnat kanalelement (12) utformat att fran utloppet definiera ett kanalparti (13) som luften har att passera igenom och som avgransas av bort fran utloppet (9) mot en centrumaxel (14) hos detta, vilken är riktad i luftflodesriktningen genom cyklonerna (8), konvergerande vaggar (15).

8. Motorfordon, kannetecknat darav, att det innefattar ett luft- intagssystem (1) enligt krav 7.

9. Motorfordon enligt krav 8, kannetecknat darav, att det är ett hjulburet motorfordon (2), sasom en lastbil eller buss, ett pa larvfotter gaende fordon eller en bat. 12 538 0