DE102006039647B4

DE102006039647B4 - particle

Info

Publication number: DE102006039647B4
Application number: DE102006039647.2A
Authority: DE
Inventors: Andreas Kraft
Original assignee: Lisa Draexlmaier GmbH
Current assignee: Lisa Draexlmaier GmbH
Priority date: 2006-08-24
Filing date: 2006-08-24
Publication date: 2016-09-01
Anticipated expiration: 2026-08-25
Also published as: DE102006039647A1

Abstract

Partikelabscheider (1) zur Luftreinigung, umfassend ein Einführrohr (2) zum Einführen von ungereinigter Luft, und ein Reinluftrohr (3) zum Ausgeben gereinigter Luft, wobei zwischen dem Einführrohr (2) und dem Reinluftrohr (3) eine Strömungsumlenkzone (4) angeordnet ist, welche die Richtung der Luftströmung aus dem Einführrohr (2) S-förmig umlenkt, und eine Abscheideöffnung (6) vorgesehen ist, aus der die abgeschiedenen Partikel aus dem Abscheider (1) austreten können, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Umlenkung die in der ungereinigten Luft mitgeführten Partikel trägheitsbedingt aus der Luftströmung austreten und derart auf eine Prallfläche (5a, 5b) auftreffen, dass sie schwerkraftbedingt in einen unterhalb der Strömungsumlenkzone (4) vorgesehenen strömungsberuhigten Bereich (7) absinken, wobei die abgeschiedenen Partikel aus dem strömungsberuhigten Bereich (7) nicht mehr in die Luftströmung zurückkehren können.A particle separator (1) for air purification, comprising an introduction pipe (2) for introducing unpurified air, and a clean air pipe (3) for discharging purified air, wherein a flow deflection zone (4) is arranged between the introduction pipe (2) and the clean air pipe (3) , which deflects the direction of the air flow from the insertion tube (2) S-shaped, and a separation opening (6) is provided, from which the separated particles can escape from the separator (1), characterized in that by the deflection in the inert air entrained particles emerge from the air flow due to inertia and impinge on a baffle surface (5a, 5b) in such a way that due to gravity they sink into a flow-calmed region (7) provided below the flow deflection zone (4), wherein the separated particles leave the flow-calmed region (7 ) can not return to the air flow.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Partikelabscheider zur Luftreinigung zur Verwendung insbesondere in Kraftfahrzeugen.The present invention relates to a particle separator for air purification for use in particular in motor vehicles.

Die Reinigung von mit Partikeln belasteter Luft stellt einen der wichtigsten Aspekte bei der Belüftung bzw. Klimatisierung von Kraftfahrzeugen sowie der Vorbehandlung der Motoransaugluft dar. Partikel, die in der Außenluft vorhanden sind, müssen aus dem für das Fahrzeuginnere vorgesehenen Luftstrom herausgefiltert werden, einerseits um die Fahrzeuginsassen keiner Belastung durch verunreinigte Luft zu unterwerfen und andererseits um Beeinträchtigungen der Belüftungs- und Klimatisierungssysteme, z. B. durch Schmutzablagerungen oder Blockieren von Ansaugöffnungen, zu vermeiden. Bei für den Ansaugtrakt des Motors bestimmter Luft ist es nötig, den feinmaschigen Luftfilter zur Verlängerung seiner Lebensdauer weitestgehend von Grobpartikeln frei zu halten. Als Partikel werden hier sowohl Feststoffe wie Staub- oder Schmutzteilchen als auch Flüssigkeiten wie Wasser oder Öl sowie deren Kombinationen bezeichnet.The cleaning of particulate-laden air is one of the most important aspects of automotive air conditioning or pre-treatment of engine intake air. Particles present in the outside air must be filtered out of the airflow intended for the vehicle interior, on the one hand Subjecting occupants to contamination by contaminated air and, on the other hand, to impairing the ventilation and air conditioning systems, e.g. B. by dirt deposits or blocking of suction, to avoid. In the case of air intended for the intake tract of the engine, it is necessary to keep the fine-meshed air filter as far as possible free of coarse particles in order to extend its service life. As particles here are both solids such as dust or dirt particles as well as liquids such as water or oil and their combinations referred to.

Stand der TechnikState of the art

Herkömmlich werden zu Luftreinigungszwecken Filter oder Zyklonabscheider verwendet, die jedoch einen sehr hohen Druckverlust erzeugen. Bei Filtern müssen zudem in regelmäßigen Abständen die Filterelemente gewechselt werden, so dass solche Filter in unzugänglichen Bauräumen nicht eingesetzt werden können. Zyklonabscheider hingegen benötigen aufgrund der nötigen Rotationsbewegung der Luft sehr viel Platz und sind daher nur bedingt in Kraftfahrzeugen einsetzbar, zumeist als vorgeschalteter Luftfilter bei Landwirtschafts- und Baufahrzeugen, bei denen der benötigte Bauraum keine Rolle spielt.Conventionally filters or cyclone separators are used for air cleaning purposes, but produce a very high pressure loss. For filters, the filter elements must also be changed at regular intervals, so that such filters can not be used in inaccessible spaces. Cyclone separators, on the other hand, require a great deal of space due to the necessary rotational movement of the air and are therefore only conditionally usable in motor vehicles, usually as an upstream air filter in agricultural and construction vehicles where the required installation space plays no role.

Als bekannter Stand der Technik offenbart die DE 100 50 651 A1 eine Filteranordnung mit einem Vorfilterelement, welches eine Austragsöffnung mit nach oben gerundeter Zunge aufweist, so dass Partikel aufgrund ihrer Schwerkraft in einen Behälter hineinfallen.As known prior art discloses the DE 100 50 651 A1 a filter assembly having a prefilter element having a discharge opening with tongue rounded upwards, so that particles fall into a container due to their gravity.

Ferner ist die DE 279 641 C zu nennen, die eine Flugaschekammer mit mehreren hintereinandergeschalteten Partikelabscheidern betrifft. Dabei sondern sich die von den Partikelabscheidern abgeschiedenen Stoffe im Boden in hierfür vorgesehene Kanäle ab.Furthermore, the DE 279 641 C to name a fly ash chamber with several successive particle separators. In the process, the substances separated from the particle separators in the soil dissipate in channels provided for this purpose.

Die US 4,257,793 A1 zeigt einen Abscheider, durch den Tropfen und feste Gegenstände in einer Gasströmung abgeschieden werden können. In diesem Zusammenhang ist eine Platte stromabwärts einer Verzweigung zwischen einer Hauptleitung und einer Querleitung vorgesehen.The US 4,257,793 A1 shows a separator through which drops and solid objects can be deposited in a gas flow. In this connection, a plate is provided downstream of a branch between a main pipe and a lateral pipe.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Partikelabscheider zur Luftreinigung zu entwickeln, der einerseits ohne hohen Druckverlust arbeitet und nur geringen Bauraum benötigt, und der andererseits wartungsfrei ist, um auch in nicht zugänglichen Bauräumen eingesetzt werden zu können. Diese Aufgabe wird durch einen Partikelabscheider mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen.It is thus an object of the present invention to develop a particle separator for air purification, which works on the one hand without high pressure loss and requires little space, and on the other hand is maintenance-free, to be used in inaccessible spaces can. This object is achieved by a particle separator having the features of claim 1. Further advantageous embodiments will be apparent from the other claims.

Ein erfindungsgemäßer Partikelabscheider zur Luftreinigung umfasst die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1.An inventive particle separator for air purification comprises the features of independent claim 1.

Die im Wesentlichen S-förmige Umlenkung in der Strömungsumlenkzone bewirkt, dass aufgrund der starken lateralen Beschleunigung des schnellen partikelbelasteten Luftstroms die im Vergleich zur Luft schwereren Partikel wegen ihrer Trägheit dem Luftstrom nicht mehr folgen können und aufgrund der durch die Umlenkung erzeugten Fliehkraft die Luftströmungsbahnen verlassen. Auf diese Weise können Partikel aus dem Luftstrom entfernt werden, ohne dass es zu einem nennenswerten Druckverlust oder zu erhöhter Geräuschbildung im Abscheider kommt. Die Prallfläche entfernt die abgeschiedenen Partikel vom Luftstrom und lässt sie schwerkraftbedingt absinken. Somit wird eine effiziente Partikelabscheidung ermöglicht. Die Abscheideöffnung bewirkt schließlich, dass die Partikel aus dem Abscheider austreten und somit keine mit Kosten verbundene Reinigung und Wartung am Abscheider notwendig wird. Der Abscheider kann also auch in nicht zugänglichen Bauräumen verbaut werden.The substantially S-shaped deflection in the Strömungsumlenkzone causes due to the strong lateral acceleration of the fast particle-laden air flow, the heavier compared to air particles because of their inertia can no longer follow the air flow and leave the air flow paths due to the centrifugal force generated by the deflection. In this way, particles can be removed from the air stream, without causing a significant pressure loss or increased noise in the separator. The baffle removes the separated particles from the air flow and causes them to sink due to gravity. This enables efficient particle separation. Finally, the separation opening causes the particles to emerge from the separator, thus eliminating the need for costly cleaning and maintenance of the separator. The separator can therefore be installed in inaccessible installation spaces.

Weiterhin ist im Vergleich zu Filtersystemen oder Zyklonabscheidern die Herstellung einfacher und damit kostengünstiger und beschränkt sich beispielsweise auf zwei Halbschalen, die in Spritzgusstechnik hergestellt und zusammengesetzt werden können.Furthermore, in comparison to filter systems or cyclone separators, the production is simpler and thus more cost-effective and is limited, for example, to two half-shells which can be manufactured and assembled using injection molding technology.

Bevorzugt ist bei dem erfindungsgemäßen Abscheider der Eintrittsquerschnitt des Einführrohrs in die Strömungsumlenkzone zum Austrittsquerschnitt des Reinluftrohrs aus der Strömungsumlenkzone parallelversetzt und/oder unter einem Winkel angeordnet. Auf diese Weise wird die Luftströmung besonders effektiv umgelenkt und es können hohe laterale Beschleunigungen des Luftstrom erzeugt werden, welche die auf die Partikel wirkende Fliehkraft erhöhen.In the separator according to the invention, the inlet cross-section of the introduction tube in the flow deflection zone is preferably offset parallel to the outlet cross-section of the clean air tube from the flow deflection zone and / or arranged at an angle. In this way, the air flow is deflected particularly effective and it can be generated high lateral accelerations of the air flow, which increase the centrifugal force acting on the particles.

In der Strömungsumlenkzone und/oder im strömungsberuhigten Bereich des erfindungsgemäßen Abscheiders sind vorteilhafterweise mehrere nacheinander angeordnete Prallflächen angeordnet, auf die die in der ungereinigten Luft mitgeführten Partikel auftreffen und von welchen sie allmählich zur Abscheideöffnung gelenkt werden. Durch Vorsehen mehrerer Prallflächen können auch schnelle, mit hohen kinetischen Energien versehene Partikel schnell abgebremst werden, so dass sie nicht mehr in die Luftströmung geraten können. In the Strömungsumlenkzone and / or in the flow-calm region of the separator according to the invention a plurality of successively arranged baffles are advantageously arranged, to which impinge the entrained in the unpurified air particles and from which they are gradually directed to the separation opening. By providing several baffles, even fast particles with high kinetic energies can be braked fast, so that they can no longer get into the air flow.

Hierzu kann die strömungsberuhigte Zone bevorzugt dreiecksförmig oder konisch aufgebaut sein, so dass sie den Partikeln mehrere Prallflächen entgegenstellt.For this purpose, the flow-calmed zone may preferably have a triangular or conical configuration, so that it opposes the particles with a plurality of baffles.

Die Prallflächen bestehen bevorzugt aus kinetische Energie absorbierendem Material, insbesondere PUR oder Harzen. Dadurch können die Partikel noch effektiver abgebremst werden.The baffles are preferably made of kinetic energy absorbing material, in particular PUR or resins. This allows the particles to be slowed down even more effectively.

Die Prallfläche(n) ist bzw. sind bevorzugt unter einem Winkel zwischen 5° und 80° zur Partikelflugbahn angeordnet.The baffle surface (s) is or are preferably arranged at an angle between 5 ° and 80 ° to the particle trajectory.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Abscheiders der Erfindung ist die Abscheideöffnung am tiefsten Punkt des strömungsberuhigten Bereichs vorgesehen und so bemessen, dass die abgeschiedenen Partikel hindurchtreten können. Es können sich somit keine Partikel ablagern und die Abscheideöffnung versperren.In an advantageous embodiment of the separator of the invention, the separation opening is provided at the lowest point of the flow-calmed area and dimensioned such that the separated particles can pass through. Thus, no particles can deposit and obstruct the separation opening.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abscheiders ist im Einführrohr ein Grobgitter vorgesehen, dessen Maschenweite der im Abscheider maximal verarbeitbaren Partikelgröße entspricht. Somit fallen Partikel, die aufgrund ihrer Größe die nachgeschalteten Rohre oder die Abscheideöffnung verstopfen würden, bereits vor Eintritt in den Abscheider aus.In a particularly advantageous embodiment of the separator according to the invention, a coarse grid is provided in the insertion tube, the mesh size of which corresponds to the maximum particle size that can be processed in the separator. Thus fall particles that would clog the downstream pipes or the Abscheideöffnung due to their size, before entering the separator.

Das Grobgitter des erfindungsgemäßen Abscheiders weist bevorzugt Strömungsrichtflächen auf. Dadurch kann die Luft vorkonditioniert und zur Bildung einer laminaren Strömung gleichgerichtet werden, so dass sich nach Passieren des Gitters keine Wirbel mehr bilden. Dies wirkt sich zudem auch günstig auf die folgende Strömungsumlenkung aus.The coarse grid of the separator according to the invention preferably has flow directing surfaces. As a result, the air can be preconditioned and rectified to form a laminar flow, so that no vortex is formed after passing through the grid. This also has a favorable effect on the following flow deflection.

In einer anderen bevorzugten Ausgestaltung sind beim erfindungsgemäßen Abscheider im Reinluftrohr Strömungsstörstege angeordnet sind, um in der gereinigten Luft verbleibende Feinpartikel zu entfernen.In another preferred embodiment Strömungsstörstege are arranged in the purifier according to the invention in the clean air tube to remove remaining in the purified air fine particles.

Schließlich ist bevorzugt nach jedem Strömungsstörsteg eine Öffnung vorgesehen, aus der die abgeschiedenen Feinpartikel austreten können. Somit wird auf diese Weise auch hier vermieden, Reinigungs- und Wartungsarbeiten vornehmen zu müssen.Finally, an opening is preferably provided after each flow straightener, from which the separated fine particles can escape. Thus, it is also avoided in this way to have to carry out cleaning and maintenance.

Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing

1 stellt eine seitliche Schnittansicht einer Ausführungsform des Partikelabscheiders gemäß der vorliegenden Erfindung dar. 1 FIG. 4 illustrates a side sectional view of an embodiment of the particle separator according to the present invention. FIG.

Wege zur Ausführung der ErfindungWays to carry out the invention

In 1 ist eine Ausführungsform des Partikelabscheiders 1 in seitlichem Längsschnitt gezeigt. Durch ein Einführrohr 2 wird die ungereinigte Luft angesaugt oder beispielsweise durch den an der Fahrzeugvorderseite herrschenden Staudruck in den Partikelabscheider 1 gedrückt. An einem Grobgitter 8 mit Strömungsrichtflächen werden für den Abscheider zu große Partikel festgehalten und entfernt. Die als Strömungsrichtflächen ausgebildeten Gitterstäbe haben einerseits eine Richtfunktion und bewirken andererseits, dass sich nach dem Gitter eine laminare Strömung ohne Verwirbelungen ausbildet.In 1 is an embodiment of the particle separator 1 shown in lateral longitudinal section. Through an insertion tube 2 the unpurified air is sucked in or, for example, by the prevailing at the vehicle front end back pressure in the particle separator 1 pressed. At a coarse grid 8th With flow straightening surfaces too large particles are held and removed for the separator. The grids formed as flow directing surfaces have a directional function on the one hand and, on the other hand, cause a laminar flow to form without turbulence after the grate.

Die so vom Gitter vorkonditionierte Luft wird im Einführrohr 2 durch Verjüngung beschleunigt und strömt in eine Strömungsumlenkzone 4, die sich idealerweise am höchsten Punkt des Abscheiders befindet. Dort bewirkt die im Wesentlichen S-förmige Umlenkung eine starke laterale Beschleunigung des schnellen partikelbelasteten Luftstroms, wodurch die im Vergleich zur Luft schweren Partikel wegen ihrer Trägheit dem Luftstrom nicht mehr folgen können und aufgrund der durch die Umlenkung erzeugten Fliehkraft die Luftströmungsbahnen verlassen. Sobald die Partikel ohne Einfluss der Luftströmung sind, wird ihre Bewegung nur noch durch ihren eigenen, von dem Einführrohr 2 bestimmten Bahnimpuls und die Schwerkraft bestimmt. Die Partikel treffen dann auf nacheinander angeordnete Prallflächen 5a, 5b, auf denen die kinetische Energie der Partikel durch das Material der Prallflächen abgebaut wird. Die Prallflächen sind im Ausführungsbeispiel unter einem Winkel von ungefähr 50° zur Partikelflugbahn angeordnet. Von den Prallflächen gelangen die Partikel in einen strömungsberuhigten Bereich 7, wo sie nicht mehr von der durch die hohen Strömungsgeschwindigkeiten der Luft verursachten Sogwirkung mitgerissen werden können und absinken.The air thus preconditioned by the grid is introduced into the introduction tube 2 accelerated by rejuvenation and flows into a flow deflection zone 4 , which is ideally located at the highest point of the separator. There, the substantially S-shaped deflection causes a strong lateral acceleration of the fast particle-laden air flow, whereby the airborne particles are unable to follow the air flow due to their inertia and leave the air flow paths due to the centrifugal force generated by the deflection. As soon as the particles are without the influence of the air flow, their movement is only through their own, from the insertion tube 2 determines certain orbital momentum and gravity. The particles then hit successively arranged baffles 5a . 5b in which the kinetic energy of the particles is dissipated by the material of the baffles. The baffles are arranged in the embodiment at an angle of about 50 ° to the particle trajectory. From the baffles, the particles enter a flow-calmed area 7 where they can no longer be carried away by the suction effect caused by the high flow velocities of the air and sink.

Am tiefsten Punkt der strömungsberuhigten Zone 7 befindet sich eine Abscheideöffnung 6, deren Größe so bemessen ist, dass sie den problemlosen Durchtritt der Partikel erlaubt. Die Partikel gelangen nach und nach zu diesem tiefsten Punkt und treten durch die Abscheideöffnung 6 aus dem Abscheider 1 aus.At the lowest point of the flow-calmed zone 7 there is a separation opening 6 , whose size is such that it allows easy passage of the particles. The particles gradually move to this lowest point and pass through the separation opening 6 from the separator 1 out.

Die gereinigte Luft verlässt die Strömungsumlenkzone 4 über ein Reinluftrohr 3, dessen Öffnungsquerschnitt an der Strömungsumlenkzone zu jenem des Einführrohrs 2 unter einem Winkel angeordnet ist.The cleaned air leaves the flow deflection zone 4 over a clean air tube 3 , Its opening cross-section at the Strömungsumlenkzone to that of the insertion tube 2 is arranged at an angle.

Es ist weiterhin möglich, die ungereinigte sowie die gereinigte Luft aus anderen als den dargestellten Richtungen in die Strömungsumlenkzone 4 zu führen, unabhängig von der Bauform des Abscheiders.It is also possible, the unpurified and the purified air from other than the directions shown in the Strömungsumlenkzone 4 regardless of the design of the separator.

Claims

Particle separator ( 1 ) for air cleaning, comprising an insertion tube ( 2 ) for introducing unpurified air, and a clean air tube ( 3 ) for discharging cleaned air, wherein between the introduction tube ( 2 ) and the clean air tube ( 3 ) a flow deflection zone ( 4 ) is arranged, which the direction of the air flow from the insertion tube ( 2 ) Deflects in an S-shape, and a separation opening ( 6 ) is provided, from which the separated particles from the separator ( 1 ) can escape, characterized in that due to the deflection entrained in the unpurified air particles escape from the air flow due to inertia and so on an impact surface ( 5a . 5b ), that they gravitationally in a below the Strömungsumlenkzone ( 4 ) ( 7 ), wherein the separated particles from the flow-calmed area ( 7 ) can not return to the air flow.

Separator according to claim 1, wherein the inlet cross-section of the introduction tube ( 2 ) into the flow deflection zone ( 4 ) offset parallel to the outlet cross section of the clean air tube from the Strömungsumlenkzone and / or is arranged at an angle.

A separator according to claim 1 or 2, wherein in the flow deflection zone ( 4 ) and / or in the flow-calmed area ( 7 ) a plurality of successively arranged baffles ( 5a . 5b ) are placed on the impinged in the unpurified air particles and from which they gradually to the separation ( 6 ) are steered.

A separator according to claim 3, wherein the baffles ( 5a . 5b ) consist of kinetic energy absorbing material, in particular PUR.

A separator according to claim 3 or 4, wherein the baffle surface (s) (s) ( 5a . 5b ) is arranged at an angle between 5 ° and 80 ° to the particle trajectory or are.

A separator according to claim 2, wherein the separation opening ( 6 ) at the lowest point of the flow-calmed area ( 7 ) is provided and is dimensioned so that the deposited particles can pass.

Separator according to one of the preceding claims, wherein in the insertion tube ( 2 ) a coarse grid ( 8th ), the mesh size of which in the separator ( 1 ) corresponds to the maximum processable particle size.

A separator according to claim 7, wherein the coarse grid ( 8th ) Has flow directing surfaces.

Separator according to one of the preceding claims, wherein in the clean air tube ( 2 ) Flow straps are arranged to remove fine particles remaining in the cleaned air.

A separator according to claim 9, wherein after each flow straightener an opening is provided, from which the separated fine particles can escape.