FLIEHKRAFTABSCHEIDER UND FILTERANORDNUNG MIT SOLCHEN FLIEHKRAFTABSCHEIDER

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Fliehkraftabscheider und eine Filtera- nordnung, wie zum Beispiel zum Filtern von Verbrennungsluft für eine Brennkraftmaschine.

Stand der Technik

Fliehkraftabscheider, die auch Zyklonfilter, Zyklon oder Zyklonabscheider genannt wer- den, dienen der Abscheidung von in Fluiden enthaltenen festen oder flüssigen Partikeln. Ein in einen Fliehkraftabscheider einströmendes Fluid wird derart geleitet, dass Zentrifugalkräfte, die vom Fluid abzusondernden Partikel nach beschleunigen und innerhalb des Abscheiders gesammelt werden können. Eine Bauform eines Zyklonabscheiders ist ein so genannter Axial- oder Inlinezyklon. Ein Inlinezyklon umfasst üblicherweise ein im Wesentlichen gerade verlaufendes, rohrförmiges Gehäuse, Zyklonrohr genannt. Durch dieses strömt die zu reinigende Luft hindurch. Zum Erzeugen der Zentrifugalkräfte werden meist am anströmseitigen Ende des Zyklonrohrs Leitschaufeln eingesetzt, die einen etwa schraubenförmigen Wirbelstrom innerhalb des Abscheidergehäuses erzeugen. Durch diese Wirbel werden im Fluid enthaltene Partikel aufgrund der Zentripetalkraft nach radial außen in Richtung des Zyklonrohrs bewegt, so dass die Strömung radial außen einen höheren Staubanteil hat als die Strömung radial innen. Stromab des Leitwerks ragt üblicherweise ein Tauchrohr in das Zyklonrohr hinein, welches einen kleineren Durchmesser aufweist als das Zyklonrohr. Zwischen Leitwerk und Tauchrohr ist üblicherweise ein Abstand vorgesehen, in welchem sich eine schraubenförmige Strömung ausbilden kann und so die Partikel nach außen bewegt werden können. Der Teil der Strömung radial außen mit höherem Partikelanteil wird außerhalb des Tauchrohrs abgeführt, die auf diese Weise gereinigte Luft strömt durch das Tauchrohr axial und ohne Änderung der Strömungsrichtung ab. Axial- oder Inlinezyklone können beispielsweise als Luftfilter für Verbrennungsluft für Brennkraftmaschinen eingesetzt werden. Insbesondere bei staubbeladenen Umgebungen, in denen insbesondere Land- oder Baumaschinen eingesetzt werden, haben sich Zyklonfilter oder Fliehkraftabscheider als geeignet erwiesen. Um den Abscheidegrad von Schmutzpartikeln aus Luft oder Fluid zu erhöhen, sind in der Vergangenheit auch mehrstufige Filteranordnungen vorgeschlagen worden. Nach einer Zyklonvorfilterung kann beispielsweise eine weitere Reinfilterung durch konventionelle Filtermedien erfolgen. Allerdings ist dies mit einem erhöhten Herstellungsauf- wand und zusätzlichen Einschränkungen an die Einbausituation einer entsprechenden Filteranordnung verbunden. Insofern ist es wünschenswert, die Filterleistung von Fliehkraftabscheidern, insbesondere bei der Verwendung als Luftfilter für Brennkraftmaschinen, zu verbessern. Offenbarung der Erfindung

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen verbesserten Fliehkraftabscheider zur Verfügung zu stellen.

Demgemäß wird ein Fliehkraftabscheider zum Abscheiden von Partikeln aus einem Fluid vorgeschlagen. Der Fliehkraftabscheider umfasst ein Gehäuse, welches eine Einströmöffnung und eine Ausströmöffnung aufweist, sowie mehrere Leitschaufeln zum Erzeugen eines Wirbelstroms von durch die Eintrittsöffnung einströmendem Fluid.

Bei Ausführungsformen des Fliehkraftabscheiders haben die Anströmkanten von min- destens zwei Leitschaufeln in Bezug auf eine Querschnittsfläche des Gehäuses, welche im Wesentlichen senkrecht zu einer Einströmrichtung des Fluids steht, einen unterschiedlichen Abstand. Die Querschnittsfläche kann als eine Bezugsebene prinzipiell an einer beliebigen Stelle entlang dem Gehäuse angenommen werden. Man kann auch davon sprechen, dass mindestens zwei Leitschaufeln eine unterschiedliche Länge in Fluidströmungsrichtung haben.

Unter Fliehkraftabscheider werden im Folgenden auch Zyklon, Zyklonabscheider, Zyklonfilter oder Wirbier verstanden. Der vorgeschlagene Fliehkraftabscheider ist insbe- sondere als Axial-Zyklon ausgebildet, wobei das Gehäuse beispielsweise rohr- oder hülsenförmig ausgeführt ist und zu filterndes Fluid im Wesentlichen entlang einer Längs- oder Symmetrieachse des Gehäuses durch den Abscheider strömt. Die abzuscheidenden Partikel werden radial durch den erzeugten Wirbelstrom in Richtung zur äußeren Gehäusewand beschleunigt und können dort entfernt werden. Untersuchungen der Anmelderin haben gezeigt, dass im Vergleich zu konventionellen Leitschaufelanordnungen, bei denen die Leitschaufeln dieselbe Länge haben, ein Fliehkraftabscheider bessere Abscheidegrade ergibt, wenn der sich ergebende Leitapparat mit unterschiedlich langen Schaufeln versehen ist oder die Anströmkanten verschieden positioniert sind

Einströmendes Fluid, wie mit Partikeln belegte Luft, trifft beim Strömen durch den Fliehkraftabscheider zunächst auf die Anströmkante(n) einer oder mehrerer erster Leitschau- fein und dann auf die Anströmkante(n) einer oder mehrerer weiterer Leitschaufeln.

Beispielsweise ist eine der mehreren Leitschaufeln im Bereich der Einströmöffnung verkürzt. Das bedeutet, dass bei unterschiedlich langen Schaufeln, einströmendes Fluid in Abhängigkeit von der jeweiligen Leitschaufel eine unterschiedliche Strecke entlang der Leitschaufel strömt. Dadurch wird die Strömungsform und Strömungsdynamik im Hinblick auf den Abscheidegrad und Druckverlust des Fliehkraftabscheiders positiv beein- flusst. Insgesamt ergibt sich dadurch ein effizienterer Stromabscheider und günstige Strömungsverhältnisse innerhalb des Gehäuses, die zu dem hohen Abscheidegrad von Partikeln führen.

Beispielsweise haben mindestens zwei Leitschaufeln anströmseitig in Fluidströ- mungsrichtung einen unterschiedlichen Abstand von der Einströmöffnung. Die Anzahl der Leitschaufeln kann gerade oder ungerade sein. Bei einem Fliehkraftabscheider, der mit drei Leitschaufeln ausgestattet ist, genügt es, eine Leitschaufel beispielsweise ent- lang der Achse des Fliehkraftabscheiders kürzer zu gestalten, um einen verbesserten Abscheidegrad zu erzielen.

Bei Ausführungsformen des Fliehkraftabscheiders verlaufen die Leitschaufeln zwischen einem axialen Kern und einer Gehäusewand des Gehäuses. Der Kern verläuft bei- spielsweise kollinear mit einer Längs- oder Symmetrieachse des Gehäuses. Das Gehäuse kann insbesondere abschnittsweise hülsen- oder rohrförmig ausgebildet sein. Der axiale Kern hat dann in der Regel einen vorgegebenen Durchmesser. Eine Breite der sich ergebenden Leitschaufeln ist dann durch den Durchmesser des Kerns sowie des Gehäuseinnendurchmessers gegeben. Bei Ausführungsformen des Fliehkraftabscheiders mit einem hülsen- oder rohrförmigen Gehäuse, bilden die Leitschaufeln sowie der axiale Kern einen zylinderförmigen Leitschaufelapparat aus, der in das Gehäuse eingesetzt ist. Insofern kann der Leitschaufel- apparat vorzugsweise mit Leitschaufeln unterschiedlicher Länge in verschiedene Gehäuse eingepasst oder eingesetzt werden.

Die Leitschaufeln sind in der Regel ortsfest angeordnet. Denkbar sind jedoch auch drehbare oder bewegliche Leitschaufeln, um einen Wirbelstrom bzw. eine Wirbelströ- mung günstig zu erzeugen.

Ein Kerndurchmesser liegt vorzugsweise zwischen 10 und 20 mm. Besonders bevorzugt wird ein Kerndurchmesser zwischen 14 und 17 mm realisiert. Durch die Größe des Kerndurchmessers können die Strömungseigenschaften innerhalb des Gehäuses des Fliehkraftabscheiders optimiert werden.

Bei Ausführungsformen des Fliehkraftabscheiders ändert sich eine Dicke mindestens einer Leitschaufel von dem Kern zu der Gehäusewand hin. Die Leitschaufeln, welche zum Beispiel propeller-, Schnecken- oder schraubenartig um den Kern gewickelt sein können, lassen sich hinsichtlich ihrer Dicke modellieren. Beispielsweise kann die Dicke einer jeweiligen Leitschaufel zwischen dem Kern und der Gehäusewand zunächst ansteigen, um dann wieder zur Gehäusewand abzunehmen. Durch ein entsprechendes Dickenprofil kann die Wirbelbildung oder Strömungseigenschaft des Fluids verbessert werden.

Alternativ oder zusätzlich ändert sich bei weiteren Ausführungsformen des Fliehkraftabscheiders eine Dicke mindestens einer Leitschaufel entlang ihrer Länge. Unter Länge wird dabei im Wesentlichen die Strecke verstanden, die ein Partikel entlang der Leitschaufel zurücklegt, wenn er durch den Fliehkraftabscheider strömt bzw. durch die Fluidströmung getragen wird. Die Länge der Leitschaufel ist in der Regel proportional zur Höhe des Leitapparates. Auch durch eine Variierung der Leitschaufeldicken entlang ihrer Länge, können die Strömungseigenschaften günstig angepasst werden.

Bei weiteren Ausführungsformen des Fliehkraftabscheiders ändert sich ein Schaufel- winkel mindestens einer Leitschaufel entlang ihrer Länge. Eine jeweilige Leitschaufel hat eine Anströmseite oder Anströmkante und eine Abströmseite oder Abströmkante andererseits, wobei der Schaufelwinkel insbesondere auf eine Längsachse des Fliehkraftabscheiders oder des Gehäuses bezogen sein kann. Der Schaufelwinkel an einer Stelle der Leitschaufel ist der Winkel, den eine tangentiale Fläche mit der Längsachse des Leitapprates oder Fliehkraftabscheiders einschließt. Zum Beispiel ist anströmseitig, also in Richtung zur Einströmöffnung des Fliehkraftabscheiders der Anströmwinkel kleiner als abströmseitig, also in Richtung zur Ausströmöffnung. Als weitere Winkelgröße kann ein Anstellwinkel auch in Bezug auf eine Umfangslinie bzw. einen Querschnitt senkrecht zur Symmetrie- oder Längsachse des Fliehkraftabscheiders bestimmt sein. Die Summe aus Schaufelwinkel und Anstellwinkel an einer Stelle einer Leitschaufel beträgt 90 Grad.

Durch eine Änderung des Anstellwinkels können die Strömungseigenschaften im Flieh- kraftabscheider verbessert werden.

Ausführungsformen des Fliehkraftabscheiders können ferner vorsehen, dass ein Anströmprofil mindestens einer Leitschaufel geschwungen oder gekurvt ist. Beispielsweise kann das Anströmprofil, welches die Form der Anströmkante beschreibt, nicht gerade ausgeführt sein. Insbesondere bei unterschiedlich langen Leitschaufeln des Leitschaufelapparates, lässt sich durch das Anströmprofil eine unterschiedliche Länge von Leitschaufeln annähern.

Bevorzugte Ausführungsformen von Fliehkraftabscheidern umfassen genau sechs Leit- schaufeln. Denkbar sind jedoch auch weniger Schaufeln, um einen geringeren Druckverlust beim Durchtritt des Fluids durch den Fliehkraftabscheider zu erzeugen. Untersuchungen der Anmelderin haben gezeigt, dass, je mehr Schaufeln verwendet werden, desto kürzer der Leitapparat bei vorgegebenen Abscheidegraden gefertigt sein kann. Untersuchungen der Anmelderin haben ferner gezeigt, dass ein mittlerer Anstellwinkel zwischen 40° und 50° gegenüber einer Querschnittsfläche senkrecht zur Längsachse besonders günstig ist. Ferner kann eine Spreizung zwischen dem Anstellwinkel am Kern und der Gehäusewand zwischen 25° und 35° betragen. Beispielsweise ist der Schaufelanstellwinkel am Kern etwa 60° und 29° an der Gehäusewand. Vorzugsweise überlappen sich die Leitschaufeln auf keiner Querschnittsfläche senkrecht zu einer Einströmrichtung miteinander. Insofern verbleibt immer zumindest ein kleiner Spalt zwischen benachbarten Leitschaufeln. Dadurch wird eine Herstellung, ins- besondere in einem Spritzgussverfahren erleichtert, da keine komplizierten Hinterschnitte auftreten können. Insofern kann der sich ergebende Fliehkraftabscheider besonders aufwandsgünstig produziert werden. Als Materialien eignen sich insbesondere Kunststoffe, aber in Einzelfällen Metall oder andere an die Einbausituation und Betriebstemperatur angepasste Materialien.

Bei Ausführungsformen des Fliehkraftabscheiders ist der Kern länger ist als die Leitschaufeln. Der Kern kann beispielsweise in Richtung zur Einströmöffnung des Gehäuses ragen oder auch in Richtung zur Ausströmöffnung eine Nachlaufnabe bilden. Der vorzugsweise rotationssymmetrisch ausgebildete Kern kann sich beispielsweise in Fluidströmungsrichtung verjüngen und die Durchströmeigenschaften beeinflussen. Beispielsweise ist ein Verhältnis zwischen einem Kerndurchmesser und einem Abstand zwischen der Gehäusewand und dem Kern zwischen 2 und 4. Der Abstand zwischen dem Kern sowie der Gehäusewand kann auch als Breite der Leitschaufeln bezeichnet werden.

Bei weiteren Ausführungsformen ändert sich eine Querschnittsfläche des Gehäuses entlang der Durchströmrichtung. Beispielsweise vergrößert sich die Querschnittsfläche entlang der Längsachse von der Einströmöffnung zur Ausströmöffnung hin. Insofern kann sich eine konische Form des Gehäuses ergeben. Das Gehäuse kann auch ab- schnittsweise konisch sein. Beispielsweise ist der Leitapparat in einem hülsen- oder zylinderförmigen Bereich des Gehäuses angeordnet und der Abströmbereich, in dem das Fluid mit den Wirbelströmen beaufschlagt ist, hat eine sich konisch erweiternde Form in Richtung zur Abströmöffnung. Ein Öffnungswinkel des Konus liegt vorzugsweise zwischen 2 ° und 6 °.

Optional kann der Fliehkraftabscheider ein in dem Gehäuse vorgesehenes Tauchrohr umfassen, welches sich von der Ausströmöffnung in Richtung zu der Einströmöffnung erstreckt. Das Tauchrohr kann dabei rohr- oder hülsenförmig ausgebildet sein. Vorzugsweise ist das Tauchrohr mit einem sich zur Einströmöffnung hin verjüngende Quer- schnitt ausgebildet. Das in das Gehäuse hineinragende Tauchrohr weist bevorzugt einen kleineren Durchmesser auf als das Gehäuse bzw. Zyklonrohr. Zwischen Leitschaufeln und Tauchrohr ist weiter bevorzugt ein Abstand in axialer Richtung vorgesehen. Dies hat den Vorteil, dass sich dort eine schraubenförmige Strömung ausbilden kann und so die Partikel nach außen bewegt werden können, ohne dass eine Änderung der gesamten Strömungsrichtung erforderlich ist. Damit kann ein geringer Druckverlust erreicht werden.

Insbesondere eine Kombination eines sich konisch in Richtung zur Einströmöffnung verjüngenden Tauchrohrs mit einem konisch ausgestatteten Gehäuseabschnitt im Bereich des Tauchrohres oder der Ausströmöffnung, führt zu besonders günstigen Strömungsverhältnissen und Abscheidegraden des Fliehkraftabscheiders.

In bevorzugten Ausführungsformen des Fliehkraftabscheiders ist das Tauchrohr mit Hil- fe einer Tauchrohrplatte an der Ausströmöffnung angebracht. Die Tauchrohrplatte verschließt zum Beispiel die Ausströmöffnung des Gehäuses zusammen mit dem Tauchrohr. Die Tauchrohrplatte ist dann beispielsweise als ein Kreisring mit einem äußeren Durchmesser, der der Ausströmöffnung entspricht, und mit einem inneren Durchmesser, der einer Kante des Tauchrohrs entspricht, ausgeführt.

Der Fliehkraftabscheider ist ferner bei einigen Ausführungsformen mit einer Partike- laustragsöffnung ausgestattet. Die Partikelaustragsöffnung gibt vorzugsweise in Bezug auf eine Längsachse des Gehäuses einen vorgegebenen Winkelabschnitt in der Gehäusewand frei. Ferner hat die Partikelaustragsöffnung eine Austragsöffnung oder Aus- tragsfenstertiefe. Die Tiefe wird beispielsweise entlang der Längsachse des Gehäuses gemessen.

Bevorzugte Ausführungsformen des Partikelaustragsfensters haben eine Tiefe zwischen 10 und 20 mm, und besonders bevorzugt zwischen 13 und 15 mm. Der Öff- nungswinkel des Partikelaustragsfensters liegt vorzugsweise zwischen 60° und 90°. Besonders bevorzugt liegt der Öffnungswinkel zwischen 75° und 85°.

Es wird ferner eine Filtereinrichtung vorgeschlagen. Die Filtereinrichtung umfasst mehrere Fliehkraftabscheider mit einem oder mehreren Merkmalen, wie sie zuvor beschrie- ben sind. Die Fliehkraftabscheider sind in einem Gehäuse der Filtereinrichtung vorgesehen, welches mehrere Öffnungen als Einströmöffnungen für die Fliehkraftabscheider und einen fluiddicht von den Öffnungen getrennten Ausströmabschnitt umfasst. An den Ausströmabschnitt sind die Ausströmöffnungen der Fliehkraftabscheider gekoppelt. In- sofern können parallel mehrere Fliehkraftabscheider zum Reinigen beispielsweise von Verbrennungsluft für Brennkraftmaschinen gefiltert werden. Durch das parallele Anordnen der Fliehkraftabscheider kann der Abscheidegrad sowie Druckverlust beim Durchtritt von Fluid durch die Filtereinrichtung angepasst werden. Bei Ausführungsformen der Filtereinrichtung ist ein von den Einströmöffnungen und dem Ausströmabschnitt fluiddicht getrennter Austragsabschnitt vorgesehen. Der Aus- tragsabschnitt ist kommunikativ mit Partikelaustragsfenstern der Fliehkraftabscheider verbunden. Insofern ist ein fluid- und staubdicht abgeschlossener Bereich vorgesehen, der zum Abführen der abgeschiedenen Partikel dient.

Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen des Fliehkraftabscheiders oder der Filtereinrichtung. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen oder abändern.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Es zeigt dabei:

Fig. 1 : eine schematische Längsschnittansicht einer Ausführungsform eines Fliehkraftabscheiders;

Fig. 2: eine schematische Querschnittsansicht der Ausführungsform eines Fliehkraftabscheiders; Fig. 3: eine perspektivische schematische Ansicht der Ausführungsform eines Fliehkraftabscheiders; Fig. 4: eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Leitschaufel; Fig. 5 - 9: schematische Längenprofile von Leitschaufeln;

Fig. 10: eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Filtereinrichtung mit Fliehkraftabscheidern;

Fig. 1 1 : eine Detailansicht eines Ausschnitts der Ausführungsform einer Filtereinrichtung mit Fliehkraftabscheidern; Fig. 12: eine Schnittansicht der Ausführungsform einer Filtereinrichtung mit Fliehkraftabscheidern;

Fig. 13: eine Längsschnittansicht einer zweiten Ausführungsform eines Fliehkraftabscheiders mit beispielhaften Bemaßungen;

Fig. 14, 15: Querschnittsansichten der zweiten Ausführungsform eines Fliehkraftabscheiders mit beispielhaften Bemaßungen;

Fig. 16 - 18: perspektivische Darstellungen einer dritten Ausführungsform eines Flieh- kraftabscheiders und Schnittansichten einer Ausführungsform eines Leitapparates;

Fig. 19, 20: Seitenansichten von weiteren Ausführungsformen von Leitapparaten;

Fig. 21 : eine perspektivische und eine Schnittansicht eines Leitapparates zur Erläute- rung von Winkelspreizungen;

Fig. 22: einen Abscheidegrad und Druckverlust in Abhängigkeit von einer Winkelsprei- zung bei Ausführungsformen des Fliehkraftabscheiders; und Fig. 23: einen Abscheidegrad in Abhängigkeit von einer Schaufelanzahl in einer weiteren Ausführungsform des Fliehkraftabscheiders.

In den Figuren bezeichnen dieselben Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Ele- mente, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.

Ausführungsform(en) der Erfindung

Fig. 1 zeigt eine schematische Längsschnittansicht einer Ausführungsform eines Fliehkraftabscheiders. Die Fig. 2 und 3 zeigen Querschnitts- und perspektivische Ansichten der Ausführungsform.

Bei einem Fliehkraft- oder Zyklonabscheider wird ein mit Partikeln beladenes Fluid von den Partikeln gereinigt. In der Fig. 1 ist dies durch einen Rohfluidstrom 9 pfeilförmig angedeutet. Das Rohfluid 9, wie beispielsweise Luft für eine Brennkraftmaschine kann Staub oder andere Partikel 1 1 aufweisen. Nach Durchlauf eines entsprechenden Fliehkraftabscheiders 1 , der beispielsweise als Axialzyklon ausgestaltet ist, strömt gereinigte Luft oder Fluid 10 aus.

Der Fliehkraftabscheider 1 hat ein im Wesentlichen zylinderförmiges Gehäuse 2. Das Gehäuse 2 bzw. der Fliehkraftabscheider 1 hat eine Längsachse 15, die in der Ausführungsform der Fig. 1 bis 3 auch einer Symmetrieachse entspricht. Anströmseitig ist eine Einströmöffnung 13 vorgesehen und abströmseitig eine Ausströmöffnung 14. Bei dem Fliehkraftabscheider 1 wird im Gehäuse 2 durch eine geeignete Strömungsführung ein Wirbel erzeugt, wodurch die Partikel 1 1 in der Luft Zentrifugalkräften ausgesetzt wer- den. D.h., die Partikel 1 1 werden radial nach außen in Richtung zu der Gehäusewand 23, welche zylinderförmig ausgestaltet ist, getrieben (vgl. Fig. 2). Dort können sie, wie in der Fig. 1 angedeutet ist, akkumulieren und entfernt werden.

Zum Erzeugen der wirbeiförmigen Strömung und damit radialer Kräfte auf die Partikel 1 1 , ist ein Leitapparat mit geeigneten Leitschaufeln 3, 4 vorgesehen. Die Leitschaufeln 3, 4 können beispielsweise schraubenwirbel- oder propellerförmig um die Achse 15 des Fliehkraftabscheiders 1 gewunden sein. Man spricht auch von einem Axialzyklon. In der Darstellung der Fig. 1 ist ein Kern 16 entlang der Längsachse 15 zumindest in einem Abschnitt in der Nähe der Einströmöffnung 13 vorgesehen. Der Kern 16 wird durch die in den Fig. 1 und 2 dargestellten Leitschaufeln 3, 4 gehalten. Die Leitschaufeln 3, 4 führen zu der Wirbelströmung, welche mittels der Pfeile 12 angedeutet sind. Partikel bzw. Fluid, die bzw. das von der Einströmöffnung 13 zur Ausströmöffnung 14 geleitet ist, strömt entlang der Leitschaufeln 3, 4.

In der perspektivischen Darstellung der Fig. 3 erkennt man das hülsen- oder zylinderförmige Gehäuse 2 mit der Einströmöffnung 13 und der Ausströmöffnung 14. Der auch in Fig. 1 dargestellte Kern 16 und die Leitschaufeln 3, 4 bilden insbesondere einen Leitapparat 21 aus. Der Leitapparat 21 kann mit einer zylindrischen Form angenähert wer- den, welche in der Fig. 3 gepunktet dargestellt ist.

In Fig. 2, welche eine Querschnittsansicht des Fliehkraftabscheiders darstellt, ist zentral der Kern 16 zu sehen und die kreisförmig ausgebildete Gehäusewand 23. In der Querschnittsansicht der Fig. 2 erkennt man drei Leitschaufeln 3, 4, 5, die jeweils eine An- strömkante oder ein Anströmprofil 20 und eine Abströmkante oder ein Abströmprofil 19 aufweisen. In der Fig. 2 ist lediglich die Leitschaufel 3 hinsichtlich ihrer Anströmkante 20 und Abströmkante 19 mit Bezugszeichen versehen. In Ausführungsformen sind die Leitschaufeln bzw. der Leitschaufelapparat 21 derart ausgestaltet, dass in einem Querschnitt, also einer Sicht auf die Gehäuseachse 15, keine Leitschaufel miteinander über- läppt. D.h., zwischen einer Anströmkante 20 und Abströmkante 19 benachbarter Leitschaufeln, beispielsweise zwischen 3 und 4, 4 und 5 und 5 und 3, ergibt sich ein Spalt 22. Insofern ist der gesamte Fliehkraftabscheider 1 einfach materialeinstückig realisierbar. Insbesondere kann ein Spritzgussverfahren zur Anwendung kommen. Prinzipiell sind jedoch auch Hinterschneidungen, also umlaufende Leitschaufeln denkbar.

In Fig. 4 ist eine schematische Darstellung einer Leitschaufel angedeutet. Der Pfeil 9 zeigt die Anströmrichtung von Rohfluid an. Die Leitschaufel 3 hat dabei eine Anströmkante 20 und eine Abströmkante 19. Die streifenförmige Leitschaufel 3 ist dabei schrauben- oder spiralförmig um einen jeweiligen Kern 16, wie in den Fig. 1 bis 3 angedeutet, angeordnet.

Ein Maß für die Länge L der Leitschaufeln 3, 4 ist in Fig. 1 angedeutet. Als Länge L einer Leitschaufel 3, 4 kann beispielsweise die Strecke gelten, welche ein Partikel auf einer Oberfläche einer Leitschaufel von der Anström- zur Abströmseite zurücklegt. Die Ausführungsform in Fig. 1 ist mit Leitschaufeln 3, 4 unterschiedlicher Länge ausgestattet. D.h., die Leitschaufel 3 beginnt in einem Abstand d1 von der Einströmöffnung 13 und erstreckt sich in Richtung zur Ausströmöffnung 14. Die zweite in Fig. 1 dargestellte Leitschaufel 4 erstreckt sich von einem Abstand d2 der größer ist als d1 ist von der Ein- Strömöffnung 13 in Richtung zur Ausströmöffnung 14. Die gepunktete Linie 17 bzw. die gestrichelte Linie 18 zeigen im Querschnitt der Fig. 1 die jeweilige Anströmkantenposition der Leitschaufel 3 bzw. 4 in Bezug auf die Einströmöffnung 13.

In den Figuren 1 und 3 ist eine Querschnittsfläche 1 12 gestrichpunktet angegeben, wobei die Querschnittsfläche 1 12 senkrecht zu der Längsachse 15 des Gehäuses 2 verläuft und damit auch im Wesentlichen senkrecht zu einer Einströmrichtung R der Rohluft 9 steht, die durch den Pfeil R angedeutet ist. Eine entsprechende Querschnittsfläche kann an beliebiger Stelle entlang der Gehäuseachse 15 angenommen werden und dient zum Beispiel als Bezugsebene für die Anströmkanten der 20 der Leitschaufeln 3, 4. Man erkennt zum Beispiel, dass die Anströmkante 20 der Leitschaufel 3 einen Abstand a1 von der Querschnittsebene oder Querschnittsfläche 1 12 hat und die Anströmkante 20 der Leitschaufel 4 einen Abstand a2<a1 . Man kann auch sagen, bei der dargestellten Ausführungsform des Fliehkraftabscheiders 1 haben die Anströmkanten 20 von mindestens zwei Leitschaufeln 3, 4 in Bezug auf eine Querschnittsfläche 1 12 des Gehäuses 2, welche im Wesentlichen senkrecht zu einer Einströmrichtung R der Rohluft 9 steht, einen unterschiedlichen Abstand a1 bzw. a2.

Untersuchungen der Anmelderin haben ergeben, dass durch unterschiedlich angeordnete Anströmkanten 20 oder unterschiedlich lange Leitschaufeln 3, 4 beispielsweise im Bezug auf einen Abstand von der Einströmöffnung 13, verbesserte Abscheideeigenschaften in Fliehkraftabscheidern 1 erzielt werden können.

Um die Geometrie und Ausgestaltung der Leitschaufeln 3, 4 näher zu erläutern, kann das jeweilige Profil entlang dem Umfang U in Bezug auf die Länge L, also die Ausdeh- nung der Leitschaufeln in Durchströmrichtung, illustriert werden.

Die Fig. 5 bis 8 zeigen schematische Längenprofile von Leitschaufeln. Die gestrichelte Linie 17 zeigt die Position der der Einströmöffnung am nächsten beginnenden Leitschaufel an. In den Fig. 5-8 bezeichnen die fetten (schrägen oder geschwungenen) Linien Leitschaufeln entlang des Umfangs und ihrer Länge oder der Höhe des Leitschaufelapparats. Ferner ist die Ebene 1 12 gestrichpunktet dargestellt, und die Abstände a1 und a2 diesbezüglich. Die Fig. 1 zeigt vier gleich lange Leitschaufeln zum Erzeugen von Wirbeln in der Fluidströmung. Es kann eine verbesserte Abscheidung von Par- tikeln in Fliehkraftabscheidern erzielt werden, wenn die Leitschaufeln unterschiedliche Länge haben oder die Anströmkanten zur Einströmöffnung 13 hin oder in Bezug auf eine eingezeichnete Ebene 1 12 verschieden beabstandet sind.

Beispielsweise ist in der Fig. 6 eine Möglichkeit dargestellt, bei der vier Leitschaufeln 3, 4, 5, 6 jeweils abwechselnd eine unterschiedliche Länge haben. Wiederum ist die gestrichelte Linie 17 und eine gestrichelte Linie 18 als Querschnittslinie senkrecht zur Längsachse jeweils in Richtung der Längsachse 15 in Strömungsrichtung versetzt dargestellt sowie eine gestrichpunktete Fläche 1 12. Die Leitschaufeln haben abwechselnd eine unterschiedliche Länge. Die Leitschaufeln 3 und 5 beginnen in Bezug auf die Ein- Strömöffnung 13 an derselben Querschnittsfläche 17. Die dazwischen liegenden Leitschaufeln 4 und 6 haben eine geringere Länge und beginnen in Richtung der Längsachse 15 in Fluidströmrichtung versetzt an der Querschnittsfläche 18. Es sind somit abwechselnd jeweils eine lange (3, 5) und eine kurze (4, 6) Leitschaufel vorgesehen. Die in den Fig. 5 und 6 dargestellten Leitschaufeln sind im Wesentlichen gerade.

Man kann eine zusätzliche Verbesserung der Strömungseigenschaften erzielen, wenn die Leitschaufeln geschwungen sind. Dies ist in Fig. 7 dargestellt. Die Leitschaufeln 3 und 5, welche länger sind als die Leitschaufeln 4, 6 haben eine geschwungene Kontur entlang der Länge L. Man erkennt qualitativ, dass der Schaufelwinkel im Bezug auf eine Fluidströmrichtung oder der Längsachse 15 der Leitschaufeln 3 und 5 zur Anströmkante hin flacher ist als zur Abströmkante hin.

Fig. 8 zeigt eine weitere Möglichkeit, Leitschaufeln hinsichtlich ihrer Länge verschieden auszugestalten. Wiederum ist ein Beispiel mit vier Leitschaufeln 3, 4, 5, 6 angedeutet. Die Anströmkanten der Leitschaufeln 3 und 5 beginnen an derselben Querschnittsfläche 17. Die dazwischen liegenden Anströmkanten der Leitschaufeln 4, 6 sind um einen Abstand d3 in Richtung der Strömung versetzt. Ferner sind die Abströmkanten der Leitschaufeln 3 und 5 bzw. 4 und 6 um einen Abstand d4 versetzt. Insofern sind jeweils zwei kleine Leitschaufeln 4, 6 zwischen langen Leitschaufeln 3, 5 angeordnet. Insge- samt kann man von einer Höhe H1 des sich ergebenden Leitschaufelapparates zusammen mit dem Kern sprechen. In Fig. 8 erkennt man ferner, dass die Leitschaufeln 3 und 5 geschwungen sind, während die Leitschaufeln 4 und 6 im Wesentlichen gerade ausgestaltet sind. Insbesondere die unterschiedliche Ausgestaltung der Leitschaufeln untereinander führt zu einer besonders guten Partikelabscheidung bzw. Strömungsführung innerhalb des Gehäuses eines Fliehkraftabscheiders.

In Fig. 9 ist eine Fliehkraftabscheiderversion dargestellt, bei der die Leitschaufeln 3, 4, 5, 6 dieselbe Länge haben, aber die Anströmkanten bezüglich der Querschnittsfläche 1 12 abwechselnd verschiedene Abstände a1 , a2 haben. Die Einströmrichtung R verläuft beispielsweise in der Orientierung der Fig. 9 von oben nach unten.

Mehrere Fliehkraftabscheider gemäß den vorbeschriebenen Ausführungsformen lassen sich in einem gemeinsamen Gehäuse zu einer Filtereinrichtung verbinden. In den Fig. 10 bis 12 sind Ausführungsformen einer Filtereinrichtung mit Fliehkraftabscheidern dargestellt. Fig. 10 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform, Fig. 1 1 eine Detailansicht eines darin eingesetzten Fliehkraftabscheiders und Fig. 12 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer Filtereinrichtung. Eine Filtereinrichtung 100 hat dabei ein Gehäuse 102, in dem mehrere Fliehkraftabscheider 1 , 101 integriert sind. In der Orientierung der Fig. 10 und 12 erfolgt von links ein Einströmen von Rohfluid 9, welches partikelbeladen ist. Rechts strömt Reinfluid 10 aus. Nach unten, durch den schwarzen Pfeil 1 1 gekennzeichnet, können abgeschiedene Partikel entfernt werden. In dem Gehäuse 102 sind mehrere Öffnungen 1 13 vorge- sehen, in die Einströmöffnungen 13 der Fliehkraftabscheider 1 , 101 eingepasst sind. Eine Partikelaustragsöffnung 126 führt nach unten von dem Gehäuse 102 ab. In der Detailansicht der Fig. 1 1 erkennt man, dass die eingesetzten Fliehkraftabscheider 1 einen zentralen Kern 16 umfassen und mit sechs Leitschaufeln 3, 4, 5, 6, 7, 8 ausgeführt sind. Man erkennt in der Detailansicht der Fig. 1 1 , dass die Leitschaufeln 5, 7 und 3 kürzer sind als die Leitschaufeln 4, 6 und 8.

In der Querschnittsansicht der Fig. 12 ist ein Fliehkraftabscheider 1 (gepunkteter rechteckiger Bereich) im Schnitt angedeutet. In der folgenden Fig. 13 erfolgt eine detailliertere Erläuterung der entsprechenden Schnittansicht einer Ausführungsform eines Fliehk- raftabscheiders. Die Filtereinrichtung 100 hat im Wesentlichen drei Bereiche. Ein Halteabschnitt 1 12 trägt oder hält die Bereiche der Leitschaufelapparate der Fliehkraftabscheider 1 , 101 . Die Ausströmöffnungen 14 der Fliehkraftabscheider 1 , 101 führen in einen gemeinsamen Abströmabschnitt 1 14. Der Abströmabschnitt 1 14 ist von einem Austragsabschnitt 126 getrennt. Die Fliehkraftabscheider 1 , 101 sind mit Partikelaustragsfenstern 26 versehen, die kommunikativ mit dem Austragsabschnitt 126 verbunden sind. Anströmseitig tritt verunreinigte, beispielsweise Verbrennungsluft, durch die Öffnungen 1 13 in die Fliehkraftabscheider 1 , 101 ein, durchströmen die Fliehkraftabscheider, welche die Partikel an den Partikelaustragsfenstern 26 abgeben, und gereinigte Luft tritt in den Abströmabschnitt 1 14 durch die Abströmöffnungen 14 aus. Die gereinigte Luft 10 kann nun beispielsweise einer Brennkraftmaschine zugeleitet werden. Die Orientierung der Austragsfenster 26 ist in Bezug auf die Erdbeschleunigung, welche in der Orientierung der Fig. 12 nach unten weist, gleich. Somit fallen die Partikel auf Grund der Schwerkraft nach unten durch den Austragsabschnitt 126 und können abgeleitet werden. Die parallele Anordnung von Fliehkraftabscheidern ermöglicht eine Anpassung der sich ergebenden Druckverluste sowie Abscheidegrade.

Eine entsprechende Filtereinrichtung 100 erzielt eine noch bessere Filterwirkung, wenn an dem Austragsabschnitt 126 ein gegenüber dem Druck an den Einströmöffnungen 1 13 geringerer Druck vorliegt. Man kann zum Beispiel den als Absaugstutzen ausgestalteten Austragsabschnitt an eine Absaugeinrichtung anschließen, die den Staub auffängt und ableitet.

Die Figuren 13, 14 und 15 zeigen eine zweite Ausführungsform eines Fliehkraftab- scheiders im Längs- und Querschnitt. In den Fig. sind ferner beispielhafte Bemaßungen angegeben. Der Längsschnitt der Fig. 13 zeigt den Fliehkraftabscheider 1 mit einem Gehäuse aus einer Gehäusewand 23, welche abschnittsweise zylindrisch und abschnittsweise konisch geformt ist. Anströmseitig (links) ist ein Einströmöffnungsdurch- messer c3 angedeutet. Abströmseitig (rechts) ist ein Ausströmöffnungsdurchmesser c4 angegeben. Entlang der Durchströmrichtung, welche in Fig. 13 von links nach rechts weist, nimmt der Durchmesser des Gehäuses zu. Insofern steigt eine Querschnittsfläche von Einström- zur Abströmöffnung zu.

In Fig. 13 ist zusätzlich ein Abströmöffnungsradius r4 angegeben, wobei gilt. r4 = 0.5 c4. Im Bereich der Ein- oder Anströmöffnung 13 ist ein Leitapparat 21 vorgesehen. Der Leitapparat 21 hat eine Höhe h1 . Als Höhe h1 des Leitapparates 21 wird in Bezug auf die Längsachse 15 ein Abschnitt verstanden, in den die Leitschaufeln um den Kern 16 verlaufen. Der Kern 16 hat einen Kerndurchmesser c1 . Als Breite der Leitschaufeln c2 wird der Abstand zwischen dem Kern 16 und der Gehäusewand 23 verstanden. Insofern ergibt sich eine Leitschaufelbreite c2 = 0.5 c3 - d .

Von der Abströmöffnung 14 aus reicht ein konisches Tauchrohr 24 in den Innenraum des Gehäuses 23. Das Tauchrohr 24 ist mit Hilfe eine Tauchrohrplatte 25, die an der Ausströmöffnung 14 des Gehäuses 23 gekoppelt ist, befestigt. Das Tauchrohr 24 reicht von der Ausströmöffnung 14 bzw. der Tauchrohrplatte 25 mit einer Eintauchtiefe h3 in Richtung zu dem Leitapparat 21 . Das Tauchrohr 24 hat eine konische Form. Ferner hat dieser Bereich des Gehäuses bzw. der Gehäusewand 23 eine konische Geometrie. In der Fig. 13 sind Winkel γ und δ angegeben. Der Winkel γ zeigt den Winkel der Gehäu- sewand 23 in Bezug auf die Längsachse 15 an. Der Winkel δ zeigt den Winkel, den das Tauchrohr 24 mit der Längsachse einschließt an. Als günstig haben sich Winkel zwischen 2° und 6° für γ oder δ erwiesen. Durch die konische Anordnung des Gehäuseabschnitts sowie auch der Tauchrohrplatte ist eine günstige Strömungsführung möglich. Ferner hat die Gehäusewand 23 ein Partikelaustragsfenster 26 in ihrem Endbereich. Entlang der Längsachse 15 erstreckt sich das Partikelaustragsfenster 26 mit einer Aus- tragsfenstertiefe h4. In der Fig. 15 ist ein Schnitt entlang der Linie AA angedeutet. Das Partikelaustragsfenster 26 schließt einen Winkelbereich ß in Bezug auf die Längsachse 16 ein. Somit gibt das Partikelaustragsfenster einen Winkelabschnitt ß in der Gehäuse- wand 23 frei. Die Fig. 14 zeigt eine Querschnittsansicht durch den Leitapparat 21 . Ähnlich der Fig. 2 erkennt man sechs Leitschaufeln 3-8, wobei jeweils ein Spalt 22 in der Querschnittsansicht der Fig. 14 zwischen den Leitschaufeln vorliegt. Die Leitschaufeln überlappen somit nicht. Die Fig. 13 zeigt ferner eine Spaltbreite b, also einen Abstand zwischen dem Tauchrohr 24 und der Gehäusewand 23 an einem vorgegebenen Querschnitt senkrecht zur Längsachse 15. Der kleinste Durchmesser des Tauchrohrs ist mit c5 bezeichnet. Insofern verschiebt das Tauchrohr 24 die Austrittsöffnung um die Eintauchtiefe h3 in Richtung zu dem Innenraum des Gehäuses 23. Es hat sich ergeben, dass eine Austragsfenstertiefe zwischen 10 und 20 mm und einem Öffnungswinkel zwischen 70° und 90° günstig ist. Eine Eintauchtiefe h3 des Tauchrohrs 24 liegt günstiger Weise zwischen 30 und 50 mm. Dabei kann ein Tauchrohrdurchmesser c5 zwischen 16 und 20 mm gewählt sein. Ein Abstand zwischen der Tauchrohrplatte 25 und dem Leitapparat 21 ist mit h2 bezeichnet und liegt vorzugsweise zwischen 60 und 80 mm. Ein Kerndurchmesser c1 ist vorzugsweise zwischen 12 und 18 mm gewählt. Der Winkel γ des konischen Abschnitts der Gehäusewand 23 ist vorzugsweise kleiner als 4° um eine Strömungsablösung zu vermeiden. Abscheidegrade und Druckverluste können günstig eingerichtet werden, auch durch die Geometrie und Form der Leitschaufeln. In den Fig. 1 6 bis 18 sind perspektivische Darstellungen von Fliehkraftabscheidern sowie Schnittansichten des Leitapparates dargestellt. Dabei ist jeweils links eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Fliehkraftabscheiders 1 dargestellt. Der Fliehkraftabscheider hat eine Gehäusewand 23, welche abschnittsweise konisch oder hülsenförmig ausgeführt ist. Beispielsweise kann der Fliehkraftabscheider wie in der Querschnittsdarstellung der Fig. 13 ausgeführt sein. Es ist jeweils ein Partikelaustragsfenster 26 dargestellt und beispielhaft eine Leitschaufel 3 mit dem Bezugszeichen versehen. Man erkennt darüber hinaus den Kern 16. Die perspektivischen Darstellungen in den Fig. 16 bis 17 zeigen eine Ansicht von oben auf den Leitapparat bzw. in die Anströmöffnung des Fliehkraftabscheiders 1 hinein.

In Fig. 17 ist der Öffnungswinkel ß für die Partikelaustragsöffnung 26 gepunktet angedeutet. Auf der jeweils rechten Seite der Fig. 16 bis 18 sind die auf der linken Seite angedeuteten Schnittflächen 28 mit den Leitschaufelgeometrien angedeutet. Fig. 16 zeigt einen Schnitt in der Art eines Zylindermantels 28 am Kern 16 um den Kern herum an. In der Fig. 17 ist ein Schnitt 28 in etwa der Mitte zwischen der Gehäusewand 23 und dem Kern 16 vorgenommen und in der Fig. 18 ein Schnitt 28 an der Innenseite der Gehäusewand 23, wo die Leitschaufeln sind. Man erkennt auf den rechten Seiten der Figuren 16-17 die Leitschaufeln 3, 4, 5, 6, 7 und 8. Es sind somit genau sechs Leitschaufeln vorgesehen. Dabei sind die Leitschaufeln 4, 6 und 8 länger als die Leitschaufeln 3, 5 und 7. Die Leitschaufeln 3, 5 und 7 sind um den Abstand d3 kürzer. Darüber hinaus sind insbesondere in Fig. 17 Anstellwinkel ε1 , ε2 angedeutet. In der Notation der Fig. 16 bis 18 ist ein Anstellwinkel ε bezogen auf eine Querschnittsfläche senkrecht zu der Symmetrieachse des Fliehkraftabscheiders 1 . Die Summe aus einem Anstellwinkel ε bezogen auf eine Querschnitt und dem α Schaufelwinkel bezogen auf die Längsachse ergibt 90 Grad. Der Anstellwinkel ε1 in der Ausführungsform wie sie in Fig. 17 dargestellt ist, ist beispielsweise größer als der Anstellwinkel ε2. In der Orientierung der Fig. ist der Winkel ε1 anstromseitig und der Winkel ε2 abstromseitig. Ferner ist eine Dicke t der Leitschaufeln jeweils angedeutet. In Fig. 18 ist darüber hinaus die Leitapparathöhe h1 dargestellt.

Eine Optimierung hinsichtlich der Abscheideeigenschaften des Fliehkraftabscheiders 1 kann durch eine Spreizung der Schaufelwinkel erfolgen. Beispielsweise kann der jeweilige Anstellwinkel ε am Kern (vgl. Fig. 16) größer sein als der Anstellwinkel im Bereich der Gehäusewand (vgl. Fig. 18). Es kann sich eine Spreizung des Anstellwinkels von beispielsweise 30° ergeben. In Fig. 17 ist ein mittlerer Anstellwinkel von etwa 45° angegeben. Insofern verändert sich der Anstellwinkel oder auch der Schaufelwinkel vom Kern zur Gehäusewand einer jeweiligen Leitschaufel. Als günstige Schaufelwinkel oder Anstellwinkel haben sich mittlere Winkel um 45° erwiesen. In Fig. 19 ist eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform eines Leitapparates dargestellt. Dabei hat der Kern 16 anstromseitig eine in etwa runde Kuppel und abstromseitig eine über den Leitapparat hinausreichende Nachlaufnabe 29. Das Profil des Kerns 16 kann auch weiter angepasst werden. Durch die Nachlaufnabe 29 wird eine Verwirbelung oder Strömungsablösung günstig beeinflusst. Man erkennt in Fig. 19 fer- ner beispielhaft eine Leitschaufel 3. Der Schaufelwinkel der Leitschaufel 3 ändert sich dabei entlang der Fluidströmung. Als Schaufelwinkel cd ist hier der Winkel der Leitschaufel mit der Längs- oder Symmetrieachse des Fliehkraftabscheiders bezeichnet. Anstromseitig ist der Winkel cd beispielsweise etwa 10° und steigt in Richtung zur Abströmseite auf einen Schaufelwinkel von a2 durch etwa 50° an. Ein ansteigender Schaufelwinkel führt zu einer besseren Verwirbelung und dadurch stärkeren Zentrifugalkräften, die auf die Partikel wirken. Insofern wird der Abscheidegrad günstig beeinflusst. Das Profil der Leitschaufel 3 hinsichtlich ihrer Dicke kann ferner angepasst werden. Schließlich zeigt Fig. 20 noch ein Beispiel einer Ausführungsform eines Leitapparates 21 . In der Orientierung der Fig. 20 ist die Anströmseite oben und die Abströmseite unten. Man sieht am Beispiel der mittleren Leitschaufel 3, dass der Anstellwinkel ε16 am Kern 16 größer ist als der Anstellwinkel ε23 an der Gehäusewand. Man erkennt ferner, dass die Leitschaufeln 3 eine schräge Abströmkante 19 haben. Im eingesetzten Zustand in ein Gehäuse hat die jeweilige Leitschaufel 3 gehäuseseitig eine größere Länge als kernseitig. Man spricht auch von einem progressiven Schaufelende, welches zu einer weiteren Verbesserung der Abscheideeigenschaften eines Fliehkraftabscheiders führen kann.

Anhand der Fig. 21 sind an einer kombinierten Schnittansicht und perspektivischen Ansicht noch eines Leitapparates mögliche Winkelverhältnisse erläutert, Die Darstellung ähnelt den in den Figuren 16-18 gezeigten Leitapparaten. Es ist eine Leitapparat 21 mit einem Kern 16 und einer Gehäusewand 23 dargestellt mit dazwischen vorgesehenen Leitschaufeln, wovon eine Leitschaufel 3 und Ihr Profil näher betrachtet wird. Die Figur 21 zeigt auch die Längsachse 15 des Leitapparates.

Am Kern 16 beträgt der Anstellwinkel ε16, am Gehäuse 23 ist der Anstellwinkel ε23. Die Schaufeln sind insbesondere in einer Wendeltreppenform konstruiert, bei der unterschiedliche Anstell- und/oder Schaufelwinkel am Kern und am Mantel bzw. der Gehäu- sewand vorliegen. Den Unterschied zwischen ε16 und ε23 bezeichnet man auch als Winkelspreizung Δε.

Man kann ferner einen mittleren Anstellwinkel ειτι definieren, der in etwa in der Mittel zwischen der Kernwand und der Innenwand des Gehäuses verläuft. Ein geeignete De- finition für den mittleren Anstellwinkel lautet: ειτι = (ε23 + ε16)/2.

Mögliche Anstellwinkel liegen zwischen ε16 ~ 80° und ε23 ~ 20°. Besonderen Einfluss auf die Leistungsdaten eines entsprechenden Leitapparates hat insbesondere die Winkelspreizung Δε, welche sich aus den inneren und äußeren Anstellwinkeln ergibt.

Fig. 22 zeigt den Abscheidegrad AG und den Druckverlust dp jeweils in willkürlichen Einheiten in Abhängigkeit von der Winkelspreizung Δε. Man erkennt, dass durch Realisierung der Winkelspreizung Δε eine Erhöhung des Abscheidegrads AG eintritt, jedoch gleichzeitig der Ruckverlust zunimmt. Untersuchungen der Anmelderin haben ergeben, dass eine Winkelspreizung zwischen 15° und 35° akzeptabel Druckverluste mit sich bringen und eine gute Filterwirkung ergeben. Besonders gute Filterergebnisse erhält man bei einer Winkelspreizung zwischen 20° und 30°. Die Anmelderin hat ferner Untersuchungen zur Abhängigkeit der Effizienz von Fliehkraftabscheidern von der verwendeten Schaufelanzahl im Leitapparat vorgenommen. Fig. 23 zeigt einen Graph für den Abscheidegrad AG in Abhängigkeit von einer Schaufelanzahl N für eine weitere Ausführungsform des Fliehkraftabscheiders. Der Abscheidegrad AG ist dabei in willkürlichen Einheiten angegeben. Die Kurve entspricht einer Ausführungsform, bei der der Kerndurchmesser etwa 15,5 mm entspricht und der Schaufelwinkel ε ~ 45° beträgt. Man erkennt, dass in dieser Konfiguration eine maximaler Abscheidegrad bei einer Schaufelanzahl zwischen N=6 und N=7 auftritt. Insofern sind insbesondere Fliehkraftabscheider mit sechs Leitschaufeln bevorzugt. Zusammen mit beispielsweise wechselseitig verkürzten Leitschaufeln und/oder einer Winkelsprei- zung der Anstellwinkel oder Schaufelwinkel der Schaufeln ergeben sich besonders effiziente Fliehkraftabscheider mit günstigen Abscheidegraden und Druckverlusten beim Durchströmen der zu reinigenden Fluide. Die angedeuteten Maßnahmen im Hinblick auf die Schaufelverkürzung, Winkelspreizung, Form des Austragsfensters und/oder Geometrie des Tauchrohrs greifen dabei potenziell synergetisch ineinander und führen zu einfach herstellbaren Filtereinrichtungen mit guter Filterwirkung.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand verschiedener Beispiele und Aspekte von Fliehkraftabscheidern beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern vielfältig modifizierbar. Insbesondere können die verschiedenen, in den Figuren und Aus- führungsbeispielen angesprochenen Aspekte miteinander kombiniert werden. Es ist nicht zwingend notwendig, Leitschaufeln unterschiedlicher Länge vorzusehen. Alleine die Anpassung der Anstellwinkel, Schaufelwinkel, Längen, Breiten oder Verhältnisse zwischen Kerndurchmesser und Gehäusedurchmesser können zur Verbesserung von Zyklonabscheidern führen. Ferner sind die genannten Zahlen, Anzahlen von Leitschau- fein nur beispielhaft zu verstehen. Es können beispielsweise Werte zwischen 2 und 10 Leitschaufeln eingesetzt werden. Die Materialien der Fliehkraftabscheider können an die jeweiligen Einsatzgebiete angepasst werden. Insbesondere denkbar sind spritzgussfähige Kunststoffe.