Beschreibung

Filter zur Reinigung eines Fluids Technisches Gebiet

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen Filter zur Reinigung eines Fluids, ins¬

besondere eines gasförmigen Fluids, nach dem Oberbegriff des Anspru¬

ches 1.

Stand der Technik

[0002] In der DE 20 2005 009 989 U1 wird ein Luftfilter beschrieben, der in den

Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine integriert wird, um die heranzufüh¬

rende Verbrennungsluft einer Filtration zu unterziehen. Der Luftfilter ist

mehrteilig aufgebaut und umfasst ein in einem Filtergehäuse angeordne¬

tes Filterelement, dem ein Zyklonvorabscheider als Vorfilter vorgeschaltet

und ein Feinfilter nachgeordnet ist. Der Zyklonvorabscheider, der die Auf¬

gabe hat, in der Rohluft enthaltene gröbere Schmutzpartikel abzuschei¬

den, umfasst eine Vielzahl von parallel zueinander angeordneten, röhren¬

förmigen Strömungskanälen gleichen Durchmessers. Diese Strömungska¬

näle münden in einen dem Filterelement vorgelagerten Vorraum im Filter¬

gehäuse, in den eine sich radial nach außen erstreckende Austragöffnung

eingebracht ist, über die abgesonderte Schmutzpartikel aus dem Vorab¬

scheidergehäuse entfernt werden können.

[0003] Die mit identischer Geometrie ausgebildeten Strömungskanäle im Zyklon¬

vorabscheider sind an einen bestimmten Nenndurchsatz angepasst. Un¬

terschiedliche Durchsatzparameter erfordern daher eine entsprechende

Anpassung des Zyklonvorabscheiders. Eine Verkleinerung der Durchmes¬

ser der Strömungskanäle im Zyklonvorabscheider verbessert zwar die

Reinigungswirkung, zugleich wird aber der Nenndurchsatz verringert.

Offenbarung der Erfindung

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Wirkungsgrad eines mit

einem Zyklonvorabscheider versehenen Filters mit einfachen konstrukti¬

ven Maßnahmen zu erhöhen.

[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches

1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.

[0006] Bei dem erfindungsgemäßen Filter zur Reinigung eines Fluids ist dem in

dem Filtergehäuse angeordneten Filterelement ein Zyklonvorabscheider

vorgeschaltet, über den das Fluid geleitet wird, bevor das vorgereinigte

Fluid nachfolgend das Filterelement durchströmt. Der Zyklonvorabscheider

umfasst mindestens zwei Zyklonzellen unterschiedlichen Durchmessers.

Als Zyklonzellen werden Einzelzyklone verstanden, die jeweils mit einer

Einströmöffnung und einer Abströmöffnung und einem die Einström- und

Abströmöffnung verbindenden Strömungskanal versehen sind. In den er¬

findungsgemäßen Filter sind nun mindestens zwei derartiger Zyklonzellen

integriert, die einen unterschiedlichen Durchmesser aufweisen. Auf diese

Weise kann der vorhandene Bauraum besser ausgenutzt werden, als dies

bei Zyklonzellen gleichen Durchmessers der Fall ist. Außerdem wird der

mittlere Abscheidegrad durch den Einsatz kleinerer Zyklone im Vergleich

zu Zyklonen größeren, einheitlichen Durchmessers angehoben, da der

dem Filterelement zugeführte Fluidstrom besser gereinigt ist. Zugleich wird

aber die Verstopfungsneigung aufgrund der Verwendung von Zyklonzellen

größeren Durchmessers im Vergleich zum Einsatz einheitlicher Zyklonzel¬

len kleineren Durchmessers reduziert. Durch die bessere Ausnutzung des

Bauraumes und einer Anpassung der Stirnfläche des Zyklons, wird eine

gleichmäßigere Anströmung des nachgeschalteten Filterelements erzielt.

Die gleichmäßige Anströmung führt zu einer Standzeitverlängerung des

Filterelements.

[0007] Die Zusammenfassung mehrerer Einzelzyklone bzw. Zyklonzellen im Filter

kann auf unterschiedliche Weise durchgeführt werden. Möglich ist zum ei¬

nen die Integration der verschiedenen Zyklonzellen in das Filtergehäuse

des Filterelementes, wobei in dieser Ausführung die Zyklonzellen in die

Anströmwandung des Filtergehäuses eingepasst sind. Es ist aber auch

möglich, verschiedene Zyklonzellen in einem Zyklonblock zusammenzu¬

fassen, der dem Filtergehäuse vorgeschaltet ist und mit diesem verbunden

wird. Möglich ist aber auch eine Kombination aus beiden Ausführungen,

indem die verschiedenen Zyklonzellen zu einem Zyklonblock zusammen-

gefasst werden, der in das Filtergehäuse integriert wird.

[0008] Gemäß einer zweckmäßigen Ausführung unterscheidet sich der freie

Strömungsquerschnitt der größeren Zyklonzelle um mindestens den Fak¬

tor 2 vom freien Strömungsquerschnitt der kleineren Zyklonzelle. Hier-

durch wird ein Mindestgrößenunterschied festgelegt, welcher zum einen

Vorteile bei der Bauraumausnutzung bietet, da die kleinen Zyklonzellen in

Nischen zwischen größeren Zyklonzellen bzw. einer größeren Zyklonzelle

und der Seitenwand eingebracht werden können. Zum andern werden

auch im Hinblick auf den Abscheidegrad bzw. das Einsatzspektrum Vortei¬

le erzielt, da über die größeren Zyklone der Luftdurchsatz und über die

kleineren Zyklone der Abscheidegrad erhöht wird. Vorteilhaft wird ein Grö¬

ßenunterschied von beispielsweise dem Faktor 3 oder größer zwischen

den großen und den kleinen Zyklonzellen angestrebt.

[0009] Es können eine Mehrzahl von Zyklonzellen gleichen Durchmessers vorge¬

sehen sein, beispielsweise jeweils zwei Zyklonzellen größeren und zwei

Zyklonzellen kleineren Durchmessers, die sich über die Anströmseite des

Filters verteilen. Bei einem entsprechenden Größenunterschied können

die Zyklonzellen bei einem ovalen Filtergehäuse in der Weise zweckmäßig

verteilt werden, dass die beiden größeren Zyklonzellen in Richtung der

größeren Erstreckung der Ovalform hintereinander liegend angeordnet

werden und die beiden kleineren Zyklonzellen in Querrichtung hierzu.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0010] Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren An¬

sprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen.

Es zeigen:

[0011] Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Filters, der axial von einem

zu reinigenden Fluid zu durchströmen ist, wobei in das Filtergehäuse des

Filters anströmseitig ein Zyklonvorabscheider integriert ist, der aus zwei

größeren und zwei kleineren Einzelzyklonen bzw. Zyklonzellen besteht,

[0012] Fig. 2 der Filter aus Fig. 1 mit einer Ansicht der Abströmseite,

[0013] Fig. 3 eine stirnseitige Ansicht der Anströmseite des Filters,

[0014] Fig. 4 eine Schnittdarstellung des Filters gemäß Schnittlinie IV-IV

aus Fig. 3,

[0015] Fig. 5 eine Schnittdarstellung gemäß Schnittlinie V-V aus Fig. 3.

[0016] In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen verse¬

hen.

Ausführungsform(en) der Erfindung

[0017] Bei dem in Fig. 1 dargestellten Filter 1 handelt es sich insbesondere um

einen Gasfilter, bevorzugt um einen Luftfilter, der im Ansaugtrakt einer

Brennkraftmaschine angeordnet wird. Der Filter 1 umfasst ein zweigeteil¬

tes Filtergehäuse 2, dessen Gehäuseteile 2a und 2b über eine lösbare

Verschlusseinrichtung 3 miteinander zu verbinden sind. Im Bereich der

Anströmseite 4 ist in das Filtergehäuse 2 ein Zyklonvorabscheider 5 integ¬

riert, der aus mehreren Zyklonzellen 6 bzw. 7 besteht, über die das heran¬

zuführende Fluid beim Einströmen in das Filtergehäuse 2 geleitet wird. Die

Einzelzyklone bzw. Zyklonzellen 6, 7 sind jeweils mit Strömungsschaufeln

versehen, über die das axial einströmende Fluid einen Drall aufgeprägt

bekommt, wodurch im Fluid enthaltene Schmutzpartikel aufgrund der

Fliehkraft im Inneren des Filtergehäuses 2 nach außen getragen werden.

über eine Austragöffnung 8, die sich im vorderen, dem Zyklonvorabschei¬

der 5 zugeordneten Abschnitt des Filtergehäuses 2 befindet, können die

abgeschiedenen Schmutzpartikel aus dem Gehäuse entfernt werden.

[0018] Im Inneren des Filtergehäuses 2 befindet sich dem Zyklonvorabscheider 5

nachgeordnet das Filterelement, welches von dem im Vorabscheider vor¬

gereinigten Fluid axial zu durchströmen ist. über eine Abströmöffnung 9

(Fig. 2) auf der dem Zyklonvorabscheider gegenüberliegenden Stirnseite

des Filtergehäuses 2 wird das gereinigte Fluid aus dem Filter 1 abgeleitet.

[0019] Wie den Fig. 4 und 5 jeweils in Verbindung mit Fig. 3 zu entnehmen, be¬

steht jede Zyklonzelle 6, 7 aus einem Einströmabschnitt 6a bzw. 7a, einem

Kanal 6b bzw. 7b und einem Abströmabschnitt 6c bzw. 7c. In dem Kanal

6b bzw. 7b können die schweren Schmutzpartikel abgeschieden werden,

die anschließend über die Austragungsöffnung 8 im Filtergehäuse ausge¬

leitet werden. Das vorgereinigte Fluid wird über die sich diffusorförmig er¬

weiternden Abströmabschnitte 6c bzw. 7c dem Filterelement 10 axial zu¬

geführt, welches sich im mittleren Teil des Filters 1 befindet.

[0020] Dem Filterelement 10 ist ein Sekundärelement 11 nachgeschaltet, das von

dem das Filterelement 10 passierenden Fluid durchströmt wird. Das Se¬

kundärelement 11 hat die Aufgabe, die Brennkraftmaschine beim Aus¬

tausch oder einer Beschädigung des Filterelements 10 zu schützen. An-

schließend wird das Fluid über die Abströmöffnung 9 aus dem Filter 1 ab¬

geführt.