WO2013023759A1 - Lufthutzen-zyklonfilteranordnung - Google Patents

Lufthutzen-zyklonfilteranordnung Download PDF

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air scoop
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Dagmar Neu
Ingmar Berger
Patrick SPENGLER
Timo STACHE
Dirk PFUDERER
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    • B01D45/08—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by utilising inertia by impingement against baffle separators
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F02M35/02—Air cleaners
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    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to a scoop cyclone filter assembly with an air scoop for Rohluft entry, which comprises an inlet opening, a deflection for Rohluftumlenkung and an outlet opening and with a cyclone filter for Rohluftcuri, which is connected in the flow direction of the scoop and airtight connected to the scoop, wherein in the cyclone filter Perforated plate is arranged as a filter inlet opening.
  • the air scoop cyclone filter assembly is arranged in the air path according to DE 27 38 293 A1.
  • the air scoop has an inlet opening, a deflection area for Rohluftumlenkung and an outlet opening.
  • the cyclone filter has a perforated plate as a filter inlet opening, a first outlet opening for the charge air and a second
  • the perforated plate in turn has a first, central passage area with a high number of holes and an impermeable
  • the invention is therefore based on the object to develop an improved air scoop cyclone filter assembly.
  • the improvement is achieved in that the perforated plate has a first passage area with a high number of holes, a second passage area low number of holes at the geodesic lowest point and a
  • baffle plate has baffle plate.
  • the baffle separates the first from the second passage area.
  • the baffle meets a double functionality. For one, it shares the
  • the baffle prevents so that the larger dust particles are torn into the first Rohluftströmung. From the collecting space then the dust particles on the second
  • the improved air scoop cyclone filter arrangement the degree of purity of the charge air, which is supplied to the compressor of the exhaust gas turbocharger, can be further improved. Even with negative environmental conditions, such a lifetime, here: compressor wheel of the exhaust gas turbocharger, can be guaranteed.
  • the air scoop cyclone filter assembly can be easily replaced with an already built. In the figures, a preferred embodiment is shown. Show it:
  • FIG. 1 shows a prior art air-duct cyclone filter arrangement
  • Figure 2 shows an improved air scoop cyclone filter assembly
  • FIG. 3 shows a section from FIG. 2.
  • FIG. 1 shows a sectional drawing of a prior art scupper cyclone filter assembly 1 as it is installed by the applicant in series.
  • the arrangement comprises an air scoop 2 for Rohluft operation and a cyclone filter 3 for cleaning the unfiltered air.
  • the air flows are indicated by arrows in the figure.
  • the air scoop 2 is designed I-shaped and has an inlet opening 4 for the unfiltered air RL, a
  • the air scoop 2 is connected downstream in the flow direction of the cyclone filter 3.
  • the two components are connected to each other airtight.
  • the cyclone filter 3 is formed in two stages in Figure 1 and comprises a perforated plate 8 as a filter inlet opening, a first outlet opening 9 for the charge air LL and a second outlet opening 10 for the dust SB.
  • a cyclone whistle is arranged, which are not shown for reasons of clarity.
  • the load air LL is from the compressor of a
  • Perforated plate 8 has a first, central passage region 11 with a high number of holes and an impermeable edge region 12.
  • the larger dust particles of the unfiltered air RL settle at the geodetically lowest point of the air scoop Zyklonfilteranordung. Due to the deflection of the unfiltered air RL, however, an air vortex forms in the region 14, which tears up the larger dust particles and feeds the flow discontinuously again. This discontinuous dust load in turn causes a higher
  • FIG. 2 shows a sectional view of an improved air scoop cyclone filter assembly 1.
  • the same components to Figure 1 are provided with the same reference numerals.
  • the further description is made together with the figure 3, which shows a section of the figure 2 in the region of the perforated plate 8.
  • the perforated plate 8 of the cyclone filter 3 shows the first, centric passage area 11 and now a second passage area 15 small number of holes at the geodesic lowest point. See also Figure 3.
  • the perforated plate 8 is provided with a baffle plate 16 which separates the first passage area 1 from the second passage area 15 and projects into the outlet opening 6 of the air scoop 2.
  • the baffle 16 fulfills a dual functionality.
  • the larger dust particles collect.
  • the baffle 16 prevents the larger dust particles are torn into the first raw air flow 17.
  • the baffle 16 has slots 22. Via the slots 22, those larger dust particles are discharged into the collecting space, which are still contained in the first raw air flow 17. From the collecting space 20 then the dust particles on the second Druchlingers Scheme 15 in the
  • Air scoop 2 a curved baffle 21 is provided, whereby an improved
  • Sedimentation of larger dust particles from the raw air RL is achieved.

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Abstract

Vorgeschlagen wird eine Lufthutzen-Zyklonfilteranordnung (1) mit einer Lufthutze (2) zur Rohluftführung, welche eine Eintrittsöffnung (4), einen Umlenkbereich (5) zur Rohluftumlenkung und eine Austrittsöffnung (6) umfasst und mit einem Zyklonfilter (3) zur Rohluftreinigung, welcher in Strömungsrichtung der Lufthutze (2) nachgeschaltet und luftdicht mit der Lufthutze (2) verbunden ist, wobei im Zyklonfilter (3) ein Lochblech (8) als Filtereintrittsöffnung angeordnet ist, das Lochblech (8) einen ersten Durchtrittsbereich (11) mit hoher Lochanzahl, einen zweiten Durchtrittsbereich (15) geringer Lochanzahl an der geodätisch tiefsten Stelle und ein Prallblech (16) aufweist, wobei das Prallblech (16) die Rohluftströmung durch den ersten (11) sowie zweiten Druchtrittsbereich (15) aufteilt und mit der Aussenwand (19) der Lufthutze (2) einen strömungsberuhigten Auffangsraum (20) bildet.

Description

Lufthutzen-Zyklonfilteranordnung
Die Erfindung betrifft eine Lufthutzen-Zyklonfilteranordnung mit einer Lufthutze zur Rohluftführung, welche eine Eintrittsöffnung, einen Umlenkbereich zur Rohluftumlenkung und eine Austrittsöffnung umfasst und mit einem Zyklonfilter zur Rohluftreinigung, welcher in Strömungsrichtung der Lufthutze nachgeschaltet und luftdicht mit der Lufthutze verbunden ist, wobei im Zyklonfilter ein Lochblech als Filtereintrittsöffnung angeordnet ist.
Die DE 27 38 293 A1 der Anmelderin zeigt eine Luftfiltereinrichtung für eine aufgeladene Brennkraftmaschine. Im Luftpfad sind ein Zyklonfilter zur Rohluftreinigung, der Verdichter eines Abgasturboladers, ein Ladeluftkühler und ein Trockenluftfilter angeordnet. Der im Zyklonfilter abgeschiedene Staub wird Uber ein Absauggebläse aus dem Zyklonfilter entfernt.
Von der Anmelderin im Serieneinsatz ist eine Lufthutzen-Zyklonfilternanordnung mit einer I-förmigen Lufthutze zur Rohluftführung und mit einem Zyklonfilter zur Rohluftreinigung, welcher in Strömungsrichtung der Lufthutze nachgeschaltet und luftdicht mit der Lufthutze verbunden ist. Die Lufthutzen-Zyklonfilteranordnung ist im Luftpfad entsprechend der DE 27 38 293 A1 angeordnet. Die Lufthutze hat eine Eintrittsöffnung, einen Umlenkbereich zur Rohluftumlenkung und eine Austrittsöffnung. Der Zyklonfilter hat ein Lochblech als Filtereintrittsöffnung, eine erste Austrittsöffnung für die Ladeluft und eine zweite
Austrittsöffnung zur Staubabsaugung. Das Lochblech wiederum hat einen ersten, zentrischen Durchtrittsbereich mit hoher Lochanzahl und einen undurchlässigen
Randbereich. In jeder Öffnung des Lochblechs ist eine Zyklonpfeife angeordnet.
In der Praxis hat sich nun gezeigt, dass bei Fahrzeugen mit dieser Lufthutzen- Zyklonfilteranordnung zum Beispiel bei Kolonnenfahrten in staubiger Umwelt oder bei Wüstenfahrten der Reststaubanteil in der Ladeluft ansteigt. Ein hoher Reststaubanteil in der Ladeluft wiederum schädigt das Verdichterlaufrad des Abgasturboladers. Verursacht wird der hohe Reststaubanteil durch die größeren Staubpartikel in der Rohluft. Diese tendieren dazu sich an der geodätisch tiefsten Stelle der Lufthutzen-Zyklonfilteranordung abzusetzen. Aufgrund der Umlenkung der Rohluft in der Lufthutze bildet sich jedoch genau in diesem Bereich ein Luftwirbel, welcher die größeren Staubpartikel hochreißt und der Luftströmung diskontinuierlich zuführt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Lufthutzen- Zyklonfilteranordnung zu entwickeln.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Lufthutzen-Zyklonfilteranordnung mit den
Merkmalen von Anspruch eins. Die Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen dargestellt.
Bei der Lufthutzen-Zyklonfilteranordnung wird die Verbeserung dadurch erreicht, dass das Lochblech einen ersten Durchtrittsbereich mit hoher Lochanzahl, einen zweiten Durchtrittsbereich geringer Lochanzahl an der geodätisch tiefsten Stelle und ein
Prallblech aufweist. Das Prallblech trennt den ersten vom zweiten Durchtrittsbereich. Zudem erfüllt das Prallblech eine doppelte Funktionalität. Zum einen teilt es die
Rohluftströmung auf in eine erste Rohluftströmung durch den ersten Durchtrittsbereich und eine zweite Rohluftströmung durch den zweiten Durchtrittsbereich. Zum anderen bildet das Prallblech zusammen mit der Außenwand der Lufthutze einen
strömungsberuhigten Auffangraum für die größeren Staubpartikel. Das Prallblech verhindert also, dass die größeren Staubpartikel in die erste Rohluftströmung gerissen werden. Aus dem Auffangraum werden dann die Staubpartikel über den zweiten
Durchtrittsbereich abgesaugt. Zur Verringerung der Wirbelbildung ist in der Lufthutze ergänzend ein gekrümmtes Leitblech vorgesehen, woraus eine verbesserte
Sedimentation der größeren Staubpartikel aus der Rohluft resultiert.
Durch die verbesserte Lufthutzen-Zyklonfilteranordnung kann der Reinheitsgrad der Ladeluft, welche dem Verdichter des Abgasturboldaders zugeführt wird, nochmals verbessert werden. Auch bei negativen Umweltbedingungen kann so eine entsprechende Lebensdauer, hier: Verdichterrad des Abgasturboladers, garantiert werden. Als bauraumneutrale Lösung kann die Lufthutzen-Zyklonfilteranordnung problemlos gegen eine bereits verbaute ausgetauscht werden. In den Figuren ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigen:
Figur 1 ein Lufthutzen-Zyklonfilteranordnung nach dem Stand der Technik,
Figur 2 ein verbesserte Lufthutzen-Zyklonfilteranordnung und
Figur 3 einen Ausschnitt aus der Figur 2.
Die Figur 1 zeigt als Schnittzeichnung eine Lufthutzen-Zyklonfilteranordnung 1 nach dem Stand der Technik wie er von der Anmelderin in Serie verbaut wird. Die Anordnung umfasst eine Lufthutze 2 zur Rohluftführung und einen Zyklonfilter 3 zur Reinigung der Rohluft. Die Luftströmungen sind in der Figur durch Pfeile eingezeichnet. Die Lufthutze 2 ist I-förmig ausgeführt und hat eine Eintrittsöffnung 4 für die Rohluft RL, einen
Umlenkbereich 5 zur Rohluftumlenkung und eine Austrittsöffnung 6. Der Lufthutze 2 ist in Strömungsrichtung der Zyklonfilter 3 nachgeschaltet. Die beiden Bauteile sind luftdicht miteinander verbunden. Zum Beispiel indem die Lufthutze 2 mit dem Zyklonfilter 3 verschraubt wird oder -wie dargestellt- indem die Bauteile unter Zwischenschaltung einer Dichtung 7 aneinander anliegen. Der Zyklonfilter 3 ist in der Figur 1 zweistufig ausgebildet und umfasst ein Lochblech 8 als Filtereintrittsöffnung, eine erste Austrittsöffnung 9 für die Ladeluft LL und eine zweite Austrittsöffnung 10 für den Staub SB. In jeder Öffnung des Lochblechs 8 ist eine Zyklonpfeife angeordnet, welche aus Gründen der besseren Übersicht jedoch nicht dargestellt sind. Die Ladeuft LL wird vom Verdichter eines
Abgasturboladers gefördert. Über die zweite Austrittsöffnung 10 werden die Staubpartikel aus einem Absaugraum 13 über ein nicht dargestelltes Gebläse abgesaugt. Das
Lochblech 8 hat einen ersten, zentrischen Durchtrittsbereich 11 mit hoher Lochanzahl und einen undurchlässigen Randbereich 12. Die größeren Staubpartikel der Rohluft RL setzen sich an der geodätisch tiefsten Stelle der Lufthutzen-Zyklonfilteranordung ab. Aufgrund der Umlenkung der Rohluft RL bildet sich jedoch im Bereich 14 ein Luftwirbel, welcher die größeren Staubpartikel hochreißt und der Strömung diskontinuierlich wieder zuführt. Diese diskontinuierliche Staubbelastung bewirkt wiederum einen höheren
Reststaubgehalt der Ladeluft und schädigt das Verdichterlaufrad des Abgasturboladers.
Die Figur 2 zeigt als Schnittbild eine verbesserte Lufthutzen-Zyklonfilteranordnung 1. Gleiche Bauteile zur Figur 1 sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die weitere Beschreibung erfolgt gemeinsam mit der Figur 3, die einen Ausschnitt aus der Figur 2 im Bereich des Lochblechs 8 zeigt. Das Lochblech 8 des Zyklonfilters 3 zeigt den ersten, zentrischen Durchtrittsbereich 11 und jetzt einen zweiten Durchtrittsbereich 15 geringer Lochanzahl an der geodätisch tiefsten Stelle. Siehe auch Figur 3. Ergänzend ist das Lochblech 8 mit einem Prallblech 16 versehen, welches den ersten Durchtrittsbereich 1 vom zweiten Durchtrittsbereich 15 trennt und in die Austrittsöffnung 6 der Lufthutze 2 hineinragt. Das Prallblech 16 erfüllt dabei eine doppelte Funktionalität. Zum einen teilt es, siehe Figur 3, die Strömung der Rohluft RL in eine erste Rohluftströmung 17 durch den ersten Druchtrittsbereich 11 und in eine zweite Rohluftströmung 18 durch den zweiten Durchtrittsbereich 15. Zum anderen bildet das Prallblech 16 zusammen mit der
Außenwand 19 der Lufthutze 2 und gegebenfalls mir der Dichtung 7 einen
strömungsberuhigten Auffangsraum 20. Im Auffangraum 20 sammeln sich die größeren Staubpartikel. Das Prallblech 16 verhindert, dass die größeren Staubpartikel in die erste Rohluftströmung 17 gerissen werden. Optional hat das Prallblech 16 Schlitze 22. Über die Schlitze 22 werden diejenigen größeren Staubpartikel in den Auffangraum abgeführt, welche noch in der ersten Rohluftströmung 17 enthalten sind. Aus dem Auffangraum 20 werden dann die Staubpartikel über den zweiten Druchtrittsbereich 15 in den
Absaugraum 13 und über die zweite Austrittsöffnung 10 von einem Staubgebläse abgesaugt. Als weitere Maßnahme zur Verhinderung der Wirbelbildung ist in der
Lufthutze 2 ein gekrümmtes Leitblech 21 vorgesehen, wodurch eine verbesserte
Sedimentation der größeren Staubpartikel aus der Rohluft RL erreicht wird.
Bezugszeichen
1 Lufthutzen-Zyklonfilteranordnung
2 Lufthutze
3 Zyklonfilter
4 Eintrittsöffnung
5 Umlenkbereich
6 Austrittsöffnung
7 Dichtung
8 Lochblech
9 Erste Austrittsöffnung
10 Zweite Austrittsöffnung
11 Erster Durchtrittsbereich
12 Randbereich
13 Absaugraum
14 Wirbelbereich
15 Zweiter Durchtrittsbereich
16 Prallblech
17 Erste Rohluftströmung
18 Zweite Rohluftströmung
19 Außenwand
20 Auffangraum
21 Leitblech

Claims

Patentansprüche
Lufthutzen-Zyklonfilteranordnung (1) mit einer Lufthutze (2) zur Rohluftführung, welche eine Eintrittsöffnung (4), einen Umlenkbereich (5) zur Rohluftumlenkung und eine Austrittsöffnung (6) umfasst und mit einem Zyklonfilter (3) zur
Rohluftreinigung, welcher in Strömungsrichtung der Lufthutze (2) nachgeschaltet und luftdicht mit der Lufthutze (2) verbunden ist, wobei im Zyklonfilter (3) ein Lochblech (8) als Filtereintrittsöffnung angeordnet ist, das Lochblech (8) einen ersten Durchtrittsbereich (11) mit hoher Lochanzahl, einen zweiten
Durchtrittsbereich (15) geringer Lochanzahl an der geodätisch tiefsten Stelle und ein Prallblech (16) aufweist, wobei das Prallblech (16) die Rohluftströmung durch den ersten (11) sowie zweiten Druchtrittsbereich (15) aufteilt und mit der
Außenwand (19) der Lufthutze
(2) einen strömungsberuhigten Auffangsraum (20) bildet.
Lufthutzen-Zyklonfilteranordnung (1) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Zyklonfilter
(3) eine erste Austrittsöffnung (9) für die Ladeuft und eine zweite Austrittsöffnung (10) zur Staubabsaugung aufweist und der Auffangraum (20) über den zweiten Durchtrittsbereich (15) mit der zweiten Austrittsöffnung (10) strömungsmäßig verbunden ist.
Lufthutzen-Zyklonfilteranordnung (1) nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass im Umlenkbereich der Lufthutze (2) ein Leitblech (21) zur Rohluftführung angeordnet ist.
4. Lufthutzen-Zyklonfilteranordnung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
dass der Zyklonfilter (3) zweistufig ausgebildet ist.
PCT/EP2012/003380 2011-08-16 2012-08-08 Lufthutzen-zyklonfilteranordnung WO2013023759A1 (de)

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