DE60019610T2

DE60019610T2 - Vorrichtung zur vorfilterung von luft und verfahren zur erzeugung eines sauberen luftstroms

Info

Publication number: DE60019610T2
Application number: DE60019610T
Authority: DE
Inventors: G. James MOREDOCK
Original assignee: Sy Klone Co Inc
Current assignee: Sy Klone Co Inc
Priority date: 1999-08-09
Filing date: 2000-08-09
Publication date: 2006-03-02
Anticipated expiration: 2020-08-10
Also published as: JP2003506204A; EP1204450A4; JP3834234B2; DE60019610D1; ATE293489T1; EP1204450A1; WO2001010536A1; EP1204450B1; BR0013278A; BR0013278B1

Description

Technischer Bereich
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine angetriebene und Fremdkörper an die Umgebung ausstoßende Luft vorreinigende Vorrichtung und Verfahren zum Trennen von partikelförmigen Fremdkörpern, die schwerer als Luft sind, aus einem Luftstrom, der in die Vorrichtung hineingezogen wird und wobei die Fremdkörper zurück in die Umgebung außerhalb der Vorrichtung ausgeworfen werden. Die mit Fremdkörpern verunreinigte Luft kann durch die angetriebene Vorrichtung zur Vorfilterung von Luft eingezogen werden, wo sie zur Verwendung in einer Vorrichtung wie z. B. einer internen Verbrennungsmaschine, einem Lüftungssystem, einem Wärmeaustauscher, einem Luftkompressor, oder irgendeiner anderen Vorrichtung, die eine Versorgung mit sauberer Luft benötigt, aber in einer Umgebung arbeitet, in der die Luft mit Fremdkörpern verunreinigt sein kann, gereinigt wird.
Offenbarung der Erfindung
Luftvorfilterer, die Partikel, die schwerer als Luft sind, aus der Luft abscheiden, die in Verbrennungsmaschinen, Lüftungssystemen oder irgendeiner anderen Vorrichtung, die Luft einsaugt, die Partikel aufweist, die schwerer als Luft sind, eingesetzt werden, sind bekannt. Luftvorfilterer des fest stehenden Fliehkrafttyps, die keine rotierenden Teile umfassen, basieren auf der Bewegung der Luft durch den Abscheider, die erzeugt wird durch z. B. den Unterdruckzug der Verbrennungsmaschine, die von dem Vorfilterer mit Luft versorgt wird, um den mechanischen Abscheidungsprozess anzuregen. Das US-Patent Nr. 1,931,194 offenbart einen derartigen passiven Fliehkraftabscheider. In einem anderen bekannten System zur Belüftung eines Motors eines Schienenfahrzeugs und zum dynamischen Reinigen der Belüftungsluft wie es im US-Patent Nr. 5,000,769 offenbart ist, dreht der belüftete Motor eine Welle, die mit einer Ventilatorschaufel verbunden ist, in dem Luftvorfilterer, um den mechanischen Abscheidungsprozess in Gang zu setzen. Alle diese bekann ten Luftvorfilterer sind zweckmäßig, befriedigen allerdings nicht alle Erfordernisse von elektronisch gesteuerten Verbrennungsmaschinen oder anderen Vorrichtungen, die Luft einsaugen, die mit Fremdkörpern verunreinigt ist, die schwerer als Luft sind, für einen Vorfilterer, welcher keine oder nur eine minimale weitere Drosselung des Lufteinlasses bewirkt, während eine hohe Effizienz beim Abscheiden von Partikeln über den breiten Luftflussbereich zur Verfügung gestellt wird, bei welchen diese eingesetzt werden. Es ist festgestellt worden, dass diese bekannten Vorrichtungen Leistungsverluste der Effizienz beim Abscheiden von Partikeln aufweisen, welche mit den zyklischen Luftstromerfordernissen der Motoren/der Einsatzgeschwindigkeit der Motoren, welche von diesen mit sauberer Luft versorgt werden, zusammenhängen. Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Vorrichtung zur Vorfilterung von Luft zur Verfügung zu stellen und ein effizienteres Verfahren zum Auswerfen von partikelförmigen Fremdkörpern, die schwerer als Luft sind, mittels Fliehkräften aus dem Luftstrom zur Verfügung zu stellen, wobei saubere Luft mit Überdruck oder keiner oder minimaler Luftstromdrosselung an die Vorrichtung geliefert wird, an den der Vorfilterer angeordnet ist, wobei die zuvor beschriebenen Nachteile der bekannten Luftvorfilterer überwunden werden. Im besonderen ist es ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Vorrichtung zur Vorfilterung von Luft und ein Verfahren dazu zur Verfügung zu stellen, welche die Anforderungen des Gebrauchs der Vorrichtung zur Luftvorfilterung in Verbindung mit einem in Reihe geschalteten Luftstromversorger für jegliche Vorrichtung, der einen sauberen Luftstrom benötigt oder daraus Nutzen zieht wie Verbrennungsmotoren, feststehende Luftstromversorger für Wärmetauscher und Heizungen und Klimaanlagen und insgesamt Luftstromanwendungen für Belüftungssysteme, zu erreichen oder zu übertreffen.
Die Vorrichtung zur Vorfilterung von Luft und das Verfahren dieser Erfindung bietet deutliche Verbesserungen bei der Entfernung von Fremdkörpern und stellt einen verglichen mit konventionellen an die Umgebung auswerfenden Luftvorfilterer verbesserten Luftstrom zur Verfügung. Statt auf den verfügbaren Luftstrom angewiesen zu sein, um den mechanischen Abscheidungsprozess in Gang zu setzen, (welches zur Drosselung des Systems hinzukommt), liefert die Erfindung eine effiziente Vorfilterung, wobei keine zusätzliche Drosselung zur Vorrichtung, an dem der Vorfilterer angeordnet ist, hinzukommt, tatsächlich kann die Vorrichtung zum Vorfiltern von Luft der Erfindung ein Lufteinlasssystem „überladen", wobei allfällige anfängliche Drosselungen minimiert oder eliminiert werden. Eine Ventilatoranordnung zieht mit Fremdkörpern beladene Luft in das vorfilternde System. Die mit Fremdkörpern beladene Luft wird dann in radialer Richtung beschleunigt, wobei Fliehkräfte, die auf die Fremdkörper wirken, verstärkt werden. Diese Fliehkräfte entfernen dann die Fremdkörper, die schwerer als Luft sind, durch einen gezielt angeordneten Auswurfkanal zurück in die Außenluft. Die Vorrichtung zur Vorfilterung von Luft hält einen Luftüberdruck auf der stromabwärtigen Seite wie z. B. an einem Filtermedium, Wärmetauscherkernstück, oder Belüftungssystem aufrecht; daher erfährt die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Vorfilterung keine Leistungsverluste, die mit zyklischen Luftstromanforderungen verbunden sind, wie alle anderen atmosphärischen Vorfilterer. Stattdessen stellt die Vorrichtung zur Vorfilterung von Luft und das Verfahren der Erfindung dazu eine jederzeitige effiziente Vorfilterung im 90% und darüber liegenden Effizienzbereich dar.
Im Besonderen umfasst eine angetriebene Vorrichtung zur Vorfilterung von Luft mit geringer Drosselung entsprechend der Erfindung einen Ventilator, der in der Vorrichtung zum Einsaugen von mit Fremdkörpern beladener Luft in die Vorrichtung angeordnet ist. Der Ventilator umfasst eine Ventilatorschaufel und einen Motor zur Rotation der Ventilatorschaufel. Mittel werden zur Verfügung gestellt zum Drehen der mit Fremdkörpern beladenen Luft, die in die Vorrichtung zur Vorfilterung von Luft eingezogen wird, um ein rotierendes Flussmuster zu erzeugen, wobei die mit Fremdkörpern beladene Luft mit den schwersten Partikeln von Fremdkörpern in den äußeren Schichten des rotierenden Flussmusters von mit Fremdkörpern beladener Luft geschichtet wird. Ein Auswurfkanal der Vorrichtung wirft Fremdkörper von dem rotierenden Fluss, der mit Fremdkörpern beladenen Luft, in der Vorrichtung zur Vorfilterung von Luft, aus, um die Luft zu reinigen. Durch einen Luftauslass der Vorrichtung fließt die gereinigte Luft von der Vorrichtung zu einem Apparat, der mit gereinigter Luft versorgt werden muss.
Die vorliegende Erfindung umfasst ebenso eine Vorrichtung zum zur Verfügung stellen eines Flusses von gereinigter Luft, wobei die Vorrichtung eine Kombination aus einer angetriebenen Vorrichtung zur Vorfilterung von Luft mit niedriger Drosselung entsprechend der Erfindung zusammen mit einer Anordnung zur Anwendung einer Absaugung zum Luftauslass der Vorrichtung zum Fördern des Einzugs der mit Fremdkörpern beladenen Luft in die Vorrichtung zur Vorfilterung von Luft umfasst. Die Anordnung zur Anwendung einer Absaugung zum Luftauslass der Vorrichtung kann ein Lufteinlass einer Verbrennungsmaschine oder eines anderen Ventilators sein, der stromabwärts zum Luftauslass der Vorrichtung angeordnet ist, wie z. B. auf der gegenüberliegenden Seite eines Motorkühlers zur Kühlung einer Maschine oder auf der gereinigten Seite eines Luftfilters eines Lufteinlasssystems einer Passagierkabine.
Ein Verfahren zum Auswerfen von partikelförmigen Fremdkörpern, die schwerer als Luft sind, mit Fliehkräften aus einer mit Fremdkörpern beladener Luft entsprechend der Erfindung zum zur Verfügung stellen von sauberer Luft für eine Vorrichtung, umfasst die Schritte des Einsaugens von mit Fremdkörpern beladenen Luft in eine Vorrichtung zur Vorfilterung von Luft mit einem Ventilator, der in der Vorrichtung angeordnet ist, bewegen der mit Fremdkörpern beladenen Luft in der Vorrichtung zur Vorfilterung der Luft, um ein rotierendes Flussmuster auszubilden, wobei die mit Fremdkörpern beladene Luft mit den schwersten Fremdkörperpartikeln in den äußersten Umlaufbahnen des rotierenden Flussmusters der mit Fremdkörpern beladenen Luft geschichtet wird, Auswerfen von Fremdkörpern in dem rotierenden Flussmuster der mit Fremdkörpern beladenen Luft in der Vorrichtung zur Vorfilterung von Luft aus der Vorrichtung zur Vorfilterung von Luft, um die Luft zu reinigen und die gereinigte Luft zu einem Luftauslass der Vorrichtung fließen zu lassen.
Diese und andere Gegenstände, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung, wenn sie mit den beigefügten Zeichnungen zusammen gesehen werden, offensichtlich, welche, nur zu Zwecken der Darstel lung, eine bevorzugte Ausführung entsprechend der vorliegenden Erfindung darstellen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1A ist eine allgemeine schematische Darstellung entlang der zentralen Längsachse einer angetriebenen Vorrichtung zur Vorfilterung von Luft mit geringer Drosselung der Erfindung in Kombination mit einer Vorrichtung zur Aufnahme gereinigter Luft aus der Vorrichtung.
1B ist eine detaillierte, perspektivische Ansicht von vorne und auf eine Seite einer bevorzugten Ausführungsform der angetriebenen Vorrichtung zur Vorfilterung von Luft mit geringer Drosselung der Erfindung, wobei der obere rechte Quadrant der Vorrichtung teilweise weggelassen ist, um das Innere der Vorrichtung darzustellen.
2 ist eine seitliche Aufrissdarstellung der Vorrichtung der 1B, wobei ein äußerer Teil einer Hälfte der Vorrichtung weggelassen wurde, um das Innere der Vorrichtung zu erkennen.
3 ist eine seitliche Aufrissdarstellung der Vorrichtung entsprechend 2, aber ohne einen weggelassenen Abschnitt und mit Pfeilen, die die Richtungen einströmender mit Fremdkörpern beladener Luft, der austretenden Fremdkörper und der ausströmenden gereinigten Luft darstellen.
4 ist eine perspektivische Ansicht vom Ende und zu einer Seite des Ventilators hin und zur Motoranordnung, die in dem mit Lüftungsschlitzen versehenen Motoranbau der Vorrichtung der 1B bis 3 getragen wird.
5 ist eine perspektivische Ansicht von dem gegenüberliegenden Ende zu dem in 4 gezeigten und zu einer Seite des Ventilators und der Motoranordnung, die in dem mit Lüftungsschlitzen versehenen Motoranbau der Vorrichtung der 1B bis 3 getragen wird.
6 ist eine perspektivische Ansicht von einem Ende und zu einer Seite des Motors der Vorrichtung zur Vorfilterung von Luft mit einer Halterung, mit einem zweiten Motoranbau und zugeordneten angesetzten Anbauten, wobei innere und äußere Zylinder des zweiten Motoranbaus dargestellt werden.
7 ist eine perspektivische Ansicht der Unteranordnung der 6 von dem gegenüberliegenden Ende zu dem des in der 6 gezeigten und zu einer Seite hin.
8 ist eine perspektivische Ansicht von einem Ende und zu der Seite der primären unter Überdruck stehenden Abscheidekammer der Vorrichtung zur Vorfilterung von Luft.
9 ist eine perspektivische Ansicht der Unteranordnung der 8 von dem gegenüberliegenden Ende zu demjenigen, das in der 8 gezeigt wird und zu einer Seite hin.
10 ist eine perspektivische Ansicht von einem Ende und zu einer Seite der sekundären unter Überdruck stehenden Abscheidekammer der Vorrichtung zur Vorfilterung von Luft der 1B bis 3.
11 ist eine vergrößerte Ansicht des Abschnitts des unteren Teils der primären und sekundären Abscheidekammern und des Auswurfkanals mit Venturi zum Absaugen von Fremdkörpern aus den Kammern und Abführen derselben aus der Vorrichtung durch den Auswurfkanal zur Umgebungsatmosphäre.
Beste Ausführungsform der Erfindung
In den Zeichnungen umfasst die Vorrichtung zur Vorfilterung 36 der Erfindung, die im Allgemeinen in der 1A und im Besonderen in der bevorzugten Ausfüh rungsform der 1B bis 11 gezeigt ist, eine Vorfiltervorrichtung 18. Die Vorfiltervorrichtung ist mit Öffnungen in einer ebenen Platte oder mit Filterungsmaterial ausgebildet, um sehr große durch die Luft getragene Fremdkörper fernzuhalten, die den Auswurfkanal 32 der Vorrichtung zur Vorfilterung verschmutzen würden. Eine Ventilatorabdeckung 19 ist mit der Vorfiltervorrichtung verbunden, um die hereinkommende, mit Fremdkörpern beladene Luft in eine primäre unter Überdruck stehende Abscheidekammer 21 zu leiten. Durch die Ventilatorabdeckung wird ebenso mit der Abscheidung durch Fliehkräfte begonnen, dadurch dass es ermöglicht, dass die Luft rotiert. Die Fliehkraft, hervorgerufen durch die Rotation der einfließenden Luft, bewegt die schwereren Partikel nach außen.
Ein schiebender Ventilator, der eine Ventilatorschaufel 13 umfasst, die auf einer Motorwelle 8 des Motors 3 befestigt ist, stellt die nächste Stufe der Partikelabscheidung durch Erhöhen der Rotationsgeschwindigkeit und der Fliehkraft auf die hereinkommenden Luftpartikel dar. Dies zwingt die kleineren Fremdkörper sich nach außen hin mit den schwereren Fremdkörpern zu schichten. Die Geschwindigkeit des schiebenden Ventilators ist vorzugsweise proportional zu der Geschwindigkeit des ziehenden Ventilators des zugeordneten Ventilators stromabwärts der Vorrichtung zur Vorfilterung bzw. für den spezifischen Lufteinlassstrom entwickelt, so dass ein leichter Differenzüberdruck gegenüber der Motorkühlerkernstückfläche oder dem Luftfiltermedium aufrecht erhalten wird, 37 in 1.
Eine mit Lüftungsschlitzen versehene Motoranordnung 12 der Vorrichtung stellt eine Partikelabscheidung durch Erhöhen der Luftgeschwindigkeit und der Fliehkraft der Partikel zur Verfügung, die durch die Lüftungsschlitze der mit Lüftungsschlitzen versehenen Motoranordnung 15 hindurchlaufen, die einen reduzierten Querschnittsbereich 20 zwischen dem befestigten Zylinder 14 und dem äußeren Zylinder 16 der Anordnung 12 (Düseneffekt) aufweisen. Die Form der Nabe der mit Lüftungsschlitzen versehenen Motoranordnung leitet die mit Fremdkörpern versehene Luft um den Ventilatormotor 3 (oder die Verbindung) und zwingt die mit Fremdkörpern versehene Luft mechanisch dazu sich nach außen zu bewegen. Die mit Lüftungsschlitzen versehene Motoranordnung kann ebenso dazu genutzt werden eine mechanische Befestigungsunterstützung für den Ventilatormotor 3 (oder der Verbindung) durch einen Zylinder 14 eines mit Lüftungsschlitzen versehenen Motoranbaus zur Verfügung zu stellen. Ein zweiter Motoranbau 1 ist mit dem Anschlusszylinder 14 durch Bolzen 11 und Nylonkontermuttern 17 verbunden. Fliessöffnungen können zudem an dem mit Lüftungsschlitzen versehenen Motoranbau hinzugefügt werden, um kleine Luftbereiche zur Verfügung zu stellen, um den Motor zu kühlen, falls dies notwendig ist. Wie in den 6 und 7 gezeigt, wird der Motor 3 durch eine Halterung 5 getragen, einen zweiten Motoranbau 1 und verbundene Schraubenaufnahmen 6, die die inneren und äußeren Zylinder 2 und 7 des zweiten Motoranbaus verbinden. Der innere Zylinder 2 weist eine Verlängerung 4 auf, die den Motor 3 umgibt. Der Motor 3 wird ebenso direkt auf der Halterungsanordnung 12 durch Motorstifte 9 und verzahnte Gewindemuttern 10 gehalten, entsprechend den 1A, 4 und 7.
Eine primäre unter Überdruck stehende Abscheidekammer 21 leitet die mit Fremdkörpern versehene Luft zu der sekundären unter Überdruck stehenden Abscheidekammer 27 und kanalisiert die Fremdkörper zum Auswurfkanal 32. Ein Auswurfkanal 32, der am unteren Ende der primären unter Überdruck stehenden Abscheidekammeranordnung angeordnet ist, ermöglicht es abgeschiedene Fremdkörper zurück an die Umgebung zu befördern und jegliche Flüssigkeit zum Schwerkraftabfluss zu leiten.
Die sekundäre unter Überdruck stehende Kammer 27 leitet die Luft (wobei die meisten Fremdkörper in der primären unter Überdruck stehenden Abscheidekammer entfernt wurden) durch die sekundäre unter Überdruck stehende Ausgangsblende der Abscheidekammer 31 zum Luftflussausgangsabdeckung 38 und führt jegliche übrig bleibenden Fremdkörper zur zweiten Ansammlungsschaufel für Fremdkörper des Abbremsbereichs 34, die am unteren Ende der sekundären unter Überdruck stehenden Abscheidekammeranordnung 27 angeordnet ist, durch den Venturikanal 35 in die primäre unter Überdruck stehende Abscheidekammeranordnung 21, in der die Fremdkörper in die Umgebung zurückbefördert werden und jegliche Feuchtigkeit zum Schwerkraftabfluss geleitet wird. Die sekundäre unter Überdruck stehende Ausgangsblendenöffnung der Abscheidekammer 31 leitet die gereinigte Luft aus der sekundären Auswurfskammer heraus und zu der Luftflussausgangsabdeckung. Die sekundäre unter Überdruck stehende Ausgangsblendenöffnung der Abscheidekammer 31 reguliert ebenso die Luftflussgeschwindigkeit durch die primäre und sekundäre unter Überdruck stehende Kammer. Die Luftflussausgangsabdeckung 38 steuert die gereinigte Luft zum Motorkühlerkernstück oder zum Luftfiltermedium oder zum Verbrennungsmaschineneingang, 37 in 1. Die Luftflussausgangsabdeckung 38 kann ebenso das Luftfiltermedium 37 an seinem Platz tragen oder halten.
Im Einsatz wird die mit Fremdkörpern versehene Luft in und durch die Vorfiltervorrichtung 18 durch die kombinierten Aktionen von zwei unterschiedlichen Kräften gezogen: (1.) dem „schiebenden" Ventilatortyp 13, der in der Vorrichtung zur Vorfilterung angeordnet ist und (2) entweder die Motorlufteinlassansaugung 37 oder einen „ziehenden" Ventilatortyp, der auf der sauberen Seite des Motorkühlerkernstücks angeordnet ist oder auf der sauberen Seite des Luftfiltermediums der Passagierkabine. Wenn eine mit Fremdkörpern versehene Luft durch die Vorfiltervorrichtung 18 gelangt, filtert die Vorfiltervorrichtung 18 die größten Fremdkörper heraus.
Die mit Fremdkörpern versehene Luft bewegt sich durch die Vorfiltervorrichtung 18 und in die Ventilatorabdeckung 19 in der die mit Fremdkörpern versehene Luft durch den schiebenden Ventilator 13 zur Rotation gebracht wird, um ein rotierendes Flussmuster zu bilden. Dieses Muster wird weiter beschleunigt, wenn die mit Fremdkörpern versehene Luft durch die Schaufeln in der mit Lüftungsschlitzen versehenen Motoranbauanordnung 12 und in die primäre unter Überdruck stehende Abscheidekammeranordnung 21 läuft, wo sie vollkommen geschichtet wird, wobei die schwersten Partikel in den äußeren Bahnen angeordnet werden.
Die mit Fremdkörpern versehene Luft tritt in die primäre unter Überdruck stehende Abscheidekammer 21 ein und fließt in den primären Abbremsbereich 22, welcher mechanisch erzwingt, dass die Luft abgebremst wird. Der nach außen gerichtete Impuls, der in den schwereren durch die Luft beförderten Fremdkörpern steckt, ist nun größer als die Kraft, die auf den Luftfluss wirkt. Dies führt dazu, dass der größte Anteil der Fremdkörper in der primären Isolationskammer 23 aufgenommen wird, die von dem ersten Begrenzungsanhang 24 gebildet wird, und aus dem Hauptluftfluss und zum Auswurfkanal 32 durch ein Venturikanalschild 25 geleitet wird, siehe dazu 2 und 11.
Der Luftfluss, wobei die schwersten Fremdkörper entfernt wurden, bewegt sich in die sekundäre unter Überdruck stehende Abscheidekammer 27 und durch die kleinere Luftflussblendenöffnung 26, wodurch der Luftfluss beschleunigt wird und in seiner Geschwindigkeit weiter erhöht wird, falls es die sekundäre unter Überdruck stehende Abscheidekammer 27 durchläuft, bei dem etwas größeren Bereich des sekundären Abbremsbereichs 30, welcher die Luft mechanisch dazu zwingt, abzubremsen. Der nach außen gerichtete Impuls der verbleibenden durch die Luft beförderten Fremdkörper ist wieder größer als die Kraft, die auf den Luftfluss wirkt. Dadurch wird der größte Teil der übrig bleibenden, durch die Luft übertragenen Fremdkörper in der sekundären Isolationskammer 29, die durch den zweiten Begrenzungsanhang 28 gebildet wird, eingefangen und zum sekundären Abbremsbereich der inneren Seitenwand 33 und zur Ansammelschaufel für Fremdkörper 34 geleitet, siehe dazu die 10 und 11, wo die Fremdkörper durch den Venturikanal 35 in den Auswurfkanal 32 geführt werden. Die gereinigte Luft fließt von dem sekundären Abbremsbereich 30 ab und verlässt durch die sekundäre unter Überdruck stehende Ausgangsblendenöffnung der Abscheidekammer 31 in die Luftstromauslassabdeckung 38 und durch das Motorkühlerkernstück oder das Luftfiltermedium oder in den Einlass der Verbrennungsmaschine 37.
Fremdkörper, die aus der Luft entfernt wurden, rotieren um den Umfang der primären Isolationskammer 23 bis die Fremdkörper den Auswurfkanal 32 erreichen. Die primären und sekundären Isolationskammern werden bei dem Venturikanal 35 zusammengeführt und Fremdkörper, die in der sekundären Isolationskammer 29 gesammelt werden, durchlaufen den Venturikanal 35 in die primäre Isolationskammer 23 und werden dann durch den Auswurfkanal 32 ausgeworfen, der in der primären Isolationskammer 23 angeordnet ist. Der Auswurfkanal 32 ermöglicht es, dass Fremdkörper an die Umgebung durch den nach außen gerichteten Impuls des Fremdkörpers zurück geworfen werden sowie durch einen Differenzüberdruck, der in den Isolationskammern 23 und 29, der durch den schiebenden Ventilator aufrechterhalten wird. Entsprechend eines weiteren Merkmals der Erfindung bewegen sich die Fremdkörperpartikel um die primären und sekundären Isolationskammern 23 und 29 bis sie bei dem Venturikanal 35 zusammengezogen werden, was sich zwischen den primären und sekundären unter Überdruck stehenden Isolationskammern 23 und 29 entwickelt und werden dann in ein Vakuum gezogen, das von dem Differenzdruck der primären unter Überdruck stehenden Abscheidekammer und dem Auswurfkanal 32, welcher entsprechend den Bedingungen der Umgebung entlüftet, verursacht wird. Das System der sauberen Luft fließt von dem sekundären Abbremsbereich 30 durch die sekundäre unter Überdruck stehende Ausgangsblendenöffnung der Abscheidekammer 31 zur Vorrichtung 37, die die vorgefilterte Luft benötigt.

Claims

Angetriebene Vorrichtung zur Vorfilterung von Luft mit niedriger Drosselung (36) zum Auswerfen von Fremdkörpern durch Fliehkräfte, die schwerer als Luft sind, aus einer mit Fremdkörpern beladenen Luft, um einen sauberen Luftstrom zu einem Apparat (37) zur Verfügung zu stellen, wobei die Vorfilterung von Luft umfasst: einen Ventilator, der eine Ventilatorschaufel (13) enthält, der in der Vorrichtung zum Ansaugen der mit Fremdkörpern beladenen Luft in die Vorrichtung angeordnet ist, um ein rotierendes Flussmuster um eine Längsachse der Vorrichtung zu bilden, der die mit Fremdkörpern beladene Luft mit den schwersten partikelförmigen Fremdkörpern in die äußersten Umlaufbahnen des rotierenden Flussmusters der mit Fremdkörpern beladenen Luft schichtet; einen Auswurfkanal (32) zum Auswerfen von Fremdkörpern aus dem rotierenden Fluss der mit Fremdkörpern beladenen Luft in die Vorrichtung zur Vorfilterung von Luft, um die Luft zu reinigen; einen Luftauslass (38) zum Fließenlassen der gereinigten Luft aus der Vorrichtung zu dem Apparat; und primäre und sekundäre Abscheidekammern (21, 27), die hintereinander entlang der Längsachse der Vorrichtung angeordnet sind, zum Aufnehmen des rotierenden Flussmusters der mit Fremdkörpern beladenen Luft und Abscheiden von Fremdkörpern daraus zum Auswerfen durch den Auswurfkanal, um den Luftfluss zu dem Luftauslass zu reinigen; dadurch gekennzeichnet, dass: der Ventilator einen Motor (3) enthält, der in der Vorrichtung zur Vorfilterung von Luft befestigt ist, um die Ventilatorschaufel zum Rotieren zu bringen; eine mit Lüftungsschlitzen versehene Schaufelanordnung (12) in der Vorrichtung montiert und derart angeordnet ist, dass im ansteigenden Maße der Flussquerschnittsbereich (20) verringert wird, um die Geschwindigkeit des rotierenden Flussmusters, das durch Schaufeln (15) der mit Lüftungsschlitzen versehenen Schaufelanordnung fließt, zu erhöhen; und jede der Abscheidekammern einen Abbremsbereich (22, 30) enthält, welcher mechanisch erzwingt, dass die Luft abgebremst wird und sich dann radial nach innen bezüglich der Längsachse bewegt, um die Kammer an einem Ort axial stromaufwärts der Isolationskammer (23, 29), axial stromabwärts des Abbremsbereichs verlässt, welche Fremdkörper einfängt, deren nach außen gerichteter Impuls größer als die Kraft ist, die versucht die Fremdkörper radial nach innen mit dem Luftstrom zu bewegen und dabei die Abscheidekammer zu verlassen, wobei der Auswurfkanal in Kontakt ist mit jeder der Isolationskammern der Abscheidekammern zum Auswerfen von eingefangenen Fremdkörpern von der Vorrichtung zur Vorfilterung von Luft.
Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Vorsiebvorrichtung (18), durch welche die mit Fremdkörpern beladene Luft in die Vorrichtung gesaugt wird, um jegliche Fremdkörper, die größer als der Auswurfkanal sind, von der hereinkommenden Luft beladen mit Fremdkörpern zu entfernen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, die eine Venturidüse (35) zum Erzeugen eines Unterdrucks enthält zum Ansaugen von Fremdkörpern aus dem rotierenden Fluss der mit Fremdkörpern beladenen Luft in der sekundären Abscheidekammer in die primäre Abscheidekammer zum Absondern durch den Auswurfkanal.
Verfahren zum Auswerfen von partikelförmigen Fremdkörpern mit Fliehkräften, die schwerer sind als Luft, aus einer mit Fremdkörpern beladenen Luft, um saubere Luft zu einem Apparat (37) zur Verfügung zu stellen, wobei dieses Verfahren die Schritte umfasst: Ansaugen von mit Fremdkörpern beladener Luft in eine Vorrichtung zur Vorfilterung von Luft (36) mit einem Ventilator, der eine Ventilatorschaufel (13) enthält, der in der Vorrichtung angeordnet ist, um ein rotierendes Flussmuster um eine Längsachse der Vorrichtung zu bilden, die die mit Fremdkörpern beladene Luft mit den schwersten partikelförmigen Fremdkörpern in den äußersten Umlaufbahnen des rotierenden Flussmusters der mit Fremdkörpern beladenen Luft, schichtet; Auswerfen (32) von Fremdkörpern in dem rotierenden Flussmuster der mit Fremdkörpern beladenen Luft in die Vorrichtung zur Vorfilterung von Luft von der Vorrichtung zur Vorfilterung von Luft, um die Luft zu reinigen; und Fließen von gereinigter Luft zu einem Luftauslass (38) der Vorrichtung; wobei das Verfahren das Fließen des rotierenden Flussmusters in primäre und sekundäre Abscheidekammern enthält, die hintereinander folgend entlang der Längsachse der Vorrichtung zur Aufnahme des rotierenden Flussmusters der mit Fremdkörpern beladenen Luft angeordnet sind und Fremdkörper zum Auswerfen abgeschieden werden, um den Luftstrom zu dem Luftauslass zu reinigen; dadurch gekennzeichnet, dass: die Rotation der Ventilatorschaufel durch einen Motor erfolgt, der in der Vorrichtung angeordnet ist; die Geschwindigkeit des Fließens des rotierenden Flussmusters in der Vorrichtung erhöht wird durch das Fließen des rotierenden Flussmusters durch die Ventilatorschaufeln (15) einer mit Lüftungsschlitzen versehenen Schaufelanordnung (12), welche einen im zunehmenden Maße reduzierten Flussquerschnittsbereich (20) aufweist; und in jeder der Abscheidekammern die Luft in einem Abbremsbereich (22, 30) abgebremst wird und mechanisch die Luft dazu gebracht wird, sich radial nach innen bezogen auf die Längsachse zu bewegen, um die Kammer an einem Ort axial stromaufwärts einer Isolationskammer (23, 29) axial stromabwärts des Abbremsbereichs zu verlassen, welche die Fremdkörper einfängt, deren nach außen gerichteter Impuls größer als die Kraft ist, die versucht die Fremdkörper radial nach innen mit dem Luftstrom, der die Abscheidekammer verlässt, zu bewegen, wobei eingefangene Fremdkörper in jeder der Isolationskammern aus der Vorrichtung zur Vorfilterung von Luft ausgeworfen werden.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Auswerfen das Ansaugen von Fremdkörpern aus der Vorrichtung enthält, wobei Unterdruck genutzt wird, die von einer Venturidüse erzeugt wird, die unter Berücksichtigung eines Auswurfkanals der Vorrichtung angeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei ein Überdruck in jeder der Abscheidekammern aufrechterhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Auswerfen das Entlüften der durch die Luft getragenen Fremdkörper zu der Außenumgebung von den unter Überdruck stehenden Abscheidekammern durch einen Auswurfkanal der Vorrichtung einschließt.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei von durch die Luft getragene Fremdkörper aus jeder der primären und sekundären Abscheidekammern durch einen gemeinsamen Auswurfkanal ausgeworfen werden.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei sich eingefangene Fremdkörper innerhalb der Vorrichtung bewegen, wobei ein Unterdruck genutzt wird, der durch eine Venturidüse (35) erzeugt wird, die an einem Punkt angeordnet ist, der die Isolationskammern der primären und sekundären Abscheidekammern, unter Berücksichtigung eines Auswurfkanals der Vorrichtung, verbindet.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Motor in der Vorrichtung durch die mit Lüftungsschlitzen versehene Schaufelanordnung gehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die gereinigte Luft, die von der primären Abscheidekammer strömt, zum Mittelpunkt der Abscheidekammer gezogen wird, wo sie durch eine Blendenöffnung (26) der Kammer ausgelassen wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Ansaugen der mit Fremdkörpern beladenen Luft in die Vorrichtung zur Vorfilterung von Luft durch Anwendung einer Ansaugung zu dem Luftauslass der Vorrichtung gefördert wird.
Verfahren nach Anspruch 12, ferner umfassend das Anwenden der Ansaugung zu dem Luftauslass der Vorrichtung durch einen Lufteinlass einer Verbrennungsmaschine.
Verfahren nach Anspruch 12, ferner umfassend das Anwenden der Ansaugung zu dem Luftauslass der Vorrichtung durch einen anderen Ventilator, der stromabwärts des Luftauslasses der Vorrichtung angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei der andere Ventilator, der stromabwärts von dem Luftauslass der Vorrichtung angeordnet ist, auf der gegenüberliegenden Seite eines Kühlers zum Abkühlen einer Maschine angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei der andere Ventilator, der stromabwärts von dem Luftauslass der Vorrichtung angeordnet ist, auf der sauberen Seite eines Luftfilters eines Lufteinlasssystems einer Passagierkabine angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die mit Fremdkörpern beladene Luft in die Vorrichtung in einem axialen Flussmuster hineingezogen wird.