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MIT DÄMPFERGLIED VERSEHENES LUFTFILTER ZU BRENNKRAFTMASCHINEN - Dokument EP1049866
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation EP1049866 15.05.2003
EP-Veröffentlichungsnummer 1049866
Titel MIT DÄMPFERGLIED VERSEHENES LUFTFILTER ZU BRENNKRAFTMASCHINEN
Anmelder Autótrib Tribológiai Kutató és Fejlesztõ KFT., Budapest, HU
Erfinder BALOGH, István, H-1196 Budapest, HU
Vertreter derzeit kein Vertreter bestellt
DE-Aktenzeichen 59904946
Vertragsstaaten AT, DE, FI, FR, GB, IT
Sprache des Dokument DE
EP-Anmeldetag 19.01.1999
EP-Aktenzeichen 999018013
WO-Anmeldetag 19.01.1999
PCT-Aktenzeichen PCT/HU99/00005
WO-Veröffentlichungsnummer 0099037906
WO-Veröffentlichungsdatum 29.07.1999
EP-Offenlegungsdatum 08.11.2000
EP date of grant 09.04.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.05.2003
IPC-Hauptklasse F02M 35/14

Beschreibung[de]

Gegenstand der Erfindung ist ein Luftfilter für Brennkraftmaschinen, welches Luftfilter aus einem mit einem zum Einsaugen der atmosphärischen Luft geeigneten Einlaufstutzen und mit einem zur Abfuhr der gereinigten Luft geeigneten Austrittstutzen versehenen Haus, sowie aus einem in das Haus stellbaren Filtereinsatz besteht, ferner ist der Einlaufstutzen nahe der einen der Stirnflächen des Hauses, an der äußeren Seitenwand des Hauses angeordnet, wobei in dem zwischen dem Luftfiltereinsatz und dem Austrittstutzen befindlichen Teil des Hauses mit einem sich zum Austrittstutzen hin verbreitenden Diffusorkanal versehener Dämpfereinsatz angeordnet ist.

Wie bekannt ist, wurden bereits viele Methode zur Dämpfung des Geräusches der Brennkraftmaschinen, sowie der durch diese eingesaugten Luft verwendet. Zur Minderung der Verunreinigung der eingesaugten Luft, und des infolge dieser entstehenden Verschleißes des Motors - wie allgemein bekannt - werden die Luftfilter angewendet, so wird der Schalldämpfer mit dem Luftfilter über eine Rohrleitung in Reihe geschaltet in den Weg der eingesaugten verschmutzten Luft und der in den Motor gelangenden gereinigten Luft verlegt. Ein Nachteil dieser Lösung ist zunächst der ziemlich große Raumbedarf und die überflüssig große Anzahl der Bestandteile.

Seit lange wurden Venturirohre, bzw. Venturirohr-mäßigen Rohre zur Schalldämpfung von Motoren und Kompressoren verwendet. Eine dieser Lösungen ist aus DE 16 69 265 U1 bekannt, wo solche die gegen die Ansaugöffnung "sich düsenartig verjüngende Rohre" ausgebildet sind, die entweder unmittelbar zu den Ansaugöffnungen der Motorblocks angeordnet oder in einem gemeinsamen Sammelrohr eingelegt sind. Der Sammelrohr ist mit Abzweigungen zu den einzelnen Blocks angeschlossen. Im letzteren Fall kann der Venturirohr auch als ein Rohrbündel ausgestaltet werden wobei der Rohrbündel entweder aus ineinander eingelegten, koaxialen und in Achsenrichtung konischen Ringen oder aus nebeneinander eingelegten Venturirohren ausgebildet ist.

Es wurden ziemlich rasch solche Lösungen entstanden, wo die Luftfilter schon mit den zur Verminderung des durch die eingesaugte Luft verursachten Geräusches dienenden Geräten zusammengebaut wird. Eine derartige Lösung beschreibt die DE 38 42 248 A1, wo ein Venturirohr zur Schalldämpfung verwendet wurde. Der Dämpferglied wurde neben dem Filter angeordnet und mit einem Raum verbindet, wo die Luft sich in 180° verdreht. Nach dem Filter ist noch ein kleinerer Venturirohr vor dem Austrittstutzen verlegt wurde. Durch diese Lösung werden die Geräusche mit den vor und nach der Filter ausgestalteten Dämpferleitungen und -räumen wesentlich vermindert werden, aber der Luftwiderstand und auch der Raumbedarf des Filters dadurch bedeutend erhöht wird.

Bei den oben erwähnten Lösungen ist es aus dem Gesichtspunkt der Geräuschdämpfung völlig gleichgültig, daß der Dämpferglied vor der Filter oder zwischen der Filter und der Brennkraftmaschine angeordnet ist. Nach der in der Patentschrift DE 38 42 248 A1 beschriebenen Lösung ist die Dämpfung vor der Filter und auch nach der Filter zu befinden. In einer anderen Lösung, wie z.B. in FR 2.243.342, wird der Venturirohr in einem ein Plattenfilter enthaltenden Filtergehäuse nach dem Filter angeordnet.

In solchen zylinderförmigen Filtereinsätzen, wo die Richtung der Strömung von der äußeren Mantelfläche der Zylinder sich her nach innen gerichtet ist, kann der Venturirohr in das Innere des Filters angeordnet werden.

Sind auch solche Lösungen, wo selbst die Luftfilter als Dämpferglied verwendet wird und das Mißverhältnis zwischen den verschiedenen Betriebsverfahren, bzw das Geräusch wegen der Mißverhältnisse mit der Einstellung eines vor das Filter gestellten Schmetterlingsschiebers geregelt wird. Eine solche Lösung ist in der DE 38 01 153 A1 zu finden.

Das einzige Ziel dieser Lösungen ist die Geräuschdämpfung und die in den verschiedenen Betriebsverfahren auftretenden Druckschwingungen, die die Qualität der Filtration bedeutend beschädigen und die Lebensdauer der Filter vermindern, werden unbeachtet gelassen. Zum Beispiel bei den Auffüllmotoren, wo besonders im Falle einer Teilbelastung und eines Schubbetriebes wesentliche Druckschwingungen zu beobachten sind, wird die je größere Verminderung des Saugwiderstandes als Hauptziel wegen des großen Saugraumstromes betrachtet und dadurch Rohre mit großen Querschnitten verwendet werden.

Die Aufgabe der Erfindung ist die erwähnten Mängel abzuschaffen und eine Lösung zu schöpfen, dadurch außer dem Geräuschverminderung auch die für die Filter wichtige Verminderung der Druckschwingung ermöglicht, aber der Raumaufwand nicht erweitert wird, sowie deren Herstellung und Benutzung wirtschaftlich ist.

Grundlage der Erfindung ist die Erkenntnis, daß die Dämpfung der durch den Motor verursachten Luftschwingungen mit einer zwischen dem Filter und dem Motor eingebrachten Venturirohr-mäßigen Anordnung am wirksamsten durchgeführt werden kann und im Falle zylinderringförmiger Einsätze ist eine Möglichkeit gegeben einen solchen Schwingungsdämpfer im Filterhaus, in der Innere des Einsatzes anzuordnen, der außer der Schalldämpfung auch zur Dämpfung der durch den Motor erregten Luftschwingungen geeignet ist.

Das Wesen der Erfindung ist, daß der, vorzugsweise den vollen Strömungsquerschnitt des Hauses ausfüllender Dämpfereinsatz ein, aus mehreren Dämpfereinsatzelementen bestehender, in Form von innerhalb der Zylinderfläche des Filtereinsatzes angeordneter zylindrischer Körper hat und zwischen den Dämpfereinsatzelementen jeweils eine in einen Diffusorkanal mündende ringspaltförmige Öffnung ausgebildet ist.

Die Erfindung wird detaillierter mit Hilfe der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben, wobei in

Fig.1 ein Achsenschnitt eines mit dem nach einer Ausführungsform der Erfindung verfertigten Filtereinsatz versehenen zylindrischen Luftfilters, in

Fig.2 ein Åchsenschnitt eines mit dem nach einer anderen Åusführungsform der Erfindung verfertigten Filtereinsatz versehenen zylindrischen Luftfilters, und in

Fig.3 ein vergrößerter Teilschnitt des in Fig.2 gezeigeten Achsenschnittes des erfindungsmäßigen Luftfilters

zu sehen ist.

Fig.1 zeigt ein zylindrisches Haus (1). Zwischen dem Haus (1) und einem über einen von dem auf die Achse (2) des Hauses senkrechten Querschnitt kleineren Querschnitt verfügenden, mit dem Haus (1) koaxialen Dämpfereinsatz (3) ist ein Filtereinsatz (4) angeordnet. Zur Einführung der zu filtrierenden beschmutzten Luft ist ein bei einer Stirnfläche (5) des Hauses (1), durch die Seitenwand des Hauses (1) führender Einlaufstutzen (6), ferner für die Abfuhr der filtrierten reinen Luft ein bei der anderen Stirnfläche (7) des Hauses (1) aus dem Inneren des Dämpfereinsatzes (3) ausführender Austrittstutzen (8) angeordnet.

Dem Beispiel gemäß ist die zylindrische Mantelfläche des Dämpfereinsatzes (3) mit mehreren in Richtung der Achse (9) des Dämpfereinsatzes (3) verschobenen ringspaltförmigen Öffnungen (10) versehen. Die ringspaltförmige Öffnung (10) erstreckt sich weiter in Richtung auf eine Achse (9) des Dämpfereinsatzes (3), wobei beiden Ränder der Öffnung (10) sich in zwei abgestutzten Kegel bildenden Mantelflächen (11,12) fortsetzen. Der Winkel (α) zwischen der zum Einlaufstutzen (6) näheren Mantelfläche (11) und der Achse (9) ist größer, als der Winkel (β) zwischen der zum Einlaufstutzen (6) entfernten Mantelfläche (12) und der Achse (9). D.h. die Entfernung wird zwischen den Mantelflächen der beiden abgestutzten Kegel von der ringspaltförmigen öffnung (10) in Richtung auf die Achse des Dämpfereinsatzes (3) sich erstreckt und ein Diffusorkanal gebildet. Die ringspaltförmigen Öffnungen sind rundlaufend, d.h. daß die durch die ringspaltförmigen Öffnungen (10) getrennten Dämpfereinsatzelemente (3a,3b,... ..3n) untereinander befestigt, sowie die Breite der ringspaltförmigen Öffnungen (10) gesondert eingestellt werden kann. Dem Beispiel gemäß wird die Befestigung mit auf die äußeren Mantelflächen des Dämpfereinsatzes (3) in Richtung der Mantellinie aufgebrachten Laschen oder durch in innerhalb des Dämpfereinsatzes (3), an den an den Mantelflächen (11,12), in Richtung der Mantelfläche des Dämpfereinsatzes (3) angeordneten Öffnungen geführte Stöcke (13) erfolgt.

Die Dämpfereinsatzelemente (3a,3b,...3n) können hohl hergestellt werden so, daß die zur Achse (9) des Dämpfereinsatzes (3) näheren Ränder zwischen den beiden Mantelflächen (11,12) mit zylindrischen oder konischen Mantelflächen (14) abgesperrt sind so, daß die Hohlräume der Dämpfereinsatzelemente (3a,3b,...3n) durch die Feststellung des Verhältnisses zwischen der Größe der an den absperrenden Mantelflächen (14) ausgestalteten Öffnung(en) (15) und des Raumes zwischen den Mantelflächen (11,12) Resonanzraum (16) gebildet werden.

Bei einigen Fällen ist eine mit einem in Richtung des Austrittstutzens (8) ausdehnenden Querschnitt verfügende Feststellkonsole innerhalb des Dämpfereinsatzes (3) angeordnet. In solchen Fällen ist es erforderlich die Länge der Mantelflächen (11,12) veränderbar zu halten. D.h. je näher sind die Mantelflächen (11,12) zum Austrittstutzen (8) desto weniger Raum steht zur Verfügung, in anderen Worten desto kürzer sind die Mantelflächen (11,12). Da sind die Mantelflächen (14) auch konisch, undzwar in Richtung des Austrittstutzens (8) ausdehnend herzustellen. Die Feststellkonsole sind an den Abbildungen nicht dargestellt, aber der Dämpfereinsatz (3) wurde in einer Form interpretiert wo die Feststellkonsole eingesetzt werden kann.

Einer weiteren Ausführung gemäß, die in Fig.2 gezeigt wird, bilden die Mantelflächen (11,12) eine in Richtung des Diffusorkanals sich ausbuchtende Kegelmantelfläche und so ein die Achse (9) enthaltender Schnitt jeweils eines Dämpfereinsatzelementes (3a,3b,.. ..3n) nimmt eine Tropfenform nach Abrundung bei der ringspaltförmigen Öffnung (10) auf. Ein außerordentlich großer Vorteil dieser Lösung ist, daß die Dämpfereinsatzelemente (3a,3b,...3n) mit einem Werkzeug hergestellt und mit einem beliebigen Spalteinstellung montiert werden können. Die Spitze der "Tropfen", als die Öffnungen der Dämpfereinsatzelemente (3a,3b,...3n) können offen gelassen, oder mit Sperrfläche (17) beschlossen werden, wobei die Öffnungen (15) an der Sperrfläche (17) auf in der auf Fig.1 sich beziehenden Beschreibung dargestellter Weise ausgebildet werden können.

Der Vorteil der Erfindung, daß die Venturirohr-gemäßen Diffusoröffnungen beliebig bemessen werden können und im Vergleich dazu kann der gößeren Querschnitt des "Rohres" zwischen erweiterten Grenzen verändert werden. Sie haben keine weitere Raumbedarf und können in die bereits genutzten Typen eingereicht werden.


Anspruch[de]
  1. Luftfilter für Brennkraftmaschinen, welches Luftfilter aus einem mit einem zum Einsaugen der atmosphärischen Luft geeigneten Einlaufstutzen (6) und mit einem zur Abfuhr der gereinigten Luft geeigneten Austrittstutzen (8) versehenen Haus (1), sowie aus einem in das Haus stellbaren Filtereinsatz (4) besteht, ferner ist der Einlaufstutzen nahe der einen der Stirnflächen des Hauses, an der äußeren Seitenwand des Hauses angeordnet, wobei in dem zwischen dem Luftfiltereinsatz und dem Austrittstutzen befindlichen Teil des Hauses mit einem sich zum Austrittstutzen hin verbreitenden Diffusorkanal versehener Dämpfereinsatz (3) angeordnet ist,

    dadurch gekennzeichnet, daß

    der, vorzugsweise den vollen Strömungsquerschnitt des Hauses ausfüllender Dämpfereinsatz (3) ein, aus mehreren Dämpfereinsatzelementen (3a,3b,...3n) bestehender, in Form von innerhalb der Zylinderfläche des Filtereinsatzes (4) angeordneter zylindrischer Körper hat und zwischen den Dämpfereinsatzelementen (3a,3b,...3n) jeweils eine in einen Diffusorkanal mündende ringspaltförmige Öffnung (10) ausgebildet ist.
  2. Luftfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ringspaltförmige Öffnung (10) sich weiter in Richtung auf eine Achse (9) des Dämpfereinsatzes (3) erstreckt, wobei beiden Ränder der Öffnung (10) sich in zwei abgestutzten Kegel bildenden Mantelflächen (11,12) fortsetzen so, daß die Mantelflächen (11,12) der jeweiligen Dämpfereinsatzelemente (3a,3b,... ..3n) in Richtung der Achse (9) hin einen sich verengenden Raum bilden.
  3. Luftfilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume der Dämpfereinsatzele-mente (3a,3b,...3n) der zur Achse (9) des Dämpfereinsatzes (3) näheren Ränder zwischen den beiden Mantelflächen (11,12) mit zylindrischen oder konischen Mantelflächen (14) abgesperrt sind so, daß Hohlräume durch die Feststellung des Verhältnisses zwischen der Größe der an den absperrenden Mantelflächen (14) ausgestalteten Öffnungen (15) und der Räume zwischen den Mantelflächen (11,12) Resonanzräume (16) gebildet werden.
  4. Luftfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung der Dämpfereinsatzelemente (3a,3b,...3n) untereinander, sowie die Einstellung der Breite der ringspaltförmigen Öffnungen (10) mit auf die äußeren Mantelflächen des Dämpfereinsatzes (3) aufgebrachten Laschen oder durch in innerhalb der Dämpfereinsatzelementen (3a,3b,...3n) in Richtung der Mantelfläche des Dämpfereinsatzes (3) angeordneten Öffnungen geführte Stöcke (13) erfolgt.
Anspruch[en]
  1. Air filter for internal combustion engines, said air filter comprises a housing (1) with an atmospheric intake pipe (6) and a purified air discharge pipe (8) and a filter cartridge (4) that can be placed into the housing (1), being the intake pipe (6) arranged in the surroundings of one of the front surfaces of the housing (1) on the external side wall of the housing (1) where a silencer (3) preferably filling up the whole flow cross-section of the housing (1) provided with a diffusor opening enlarged toward the discharge pipe (8) is mounted in the part of housing (1) between the filter cartridge (4) and the discharge pipe (8),

    characterised in that

    the silencer (3) preferably filling up the whole cross-section of the housing (1) consists of a cylindrical body that comprises several silencer inserts (3a, 3b,...3n) arranged inside the cylindrical surface of the filter cartridge (4) where a ring shaped opening (10) ending in a diffusor channel between the silencer inserts (3a, 3b,...3n) each is formed.
  2. Air filter according to claim 1 characterised in that the ring shaped opening (10) is enlarged toward the axis (9) of the filter cartridge (4) where two rims of the opening (10) are continued in two mantle surfaces (11, 12) each forming a truncated cone, so as the mantle surfaces (11, 12) of the individual silencer inserts (3a, 3b,...3n) form a space narrowing toward the direction of the axis (9).
  3. Air filter according to claim 2 characterised in that the rims of the silencer inserts (3a, 3b,...3n) on the side of the axis (9) of the silencer (3) are closed by cylindrical or conical mantle surfaces (14) in a manner that, by defining the ratio of the size of openings (15) formed on the closing mantle surfaces (14) to the volume of space formed between the mantle surfaces (11, 12), the space between the mantle surfaces (11, 12) forms a resonance space (16).
  4. Air filter according to claim 2 or claim 3 characterised in that in order to fasten the silencer inserts (3a,3b..3n) to each other as well as to adjust the width of the ring shaped openings, belts fixed in the generatrix direction on the outer cylindrical mantle surface of the silencer (3) or rods (13) within the cylindrical mantle surface of the damping insertion piece (3) led through the bored holes in the truncated cone mantle surfaces (11, 12) of the silencer (3) in the generatrix direction are arranged.
Anspruch[fr]
  1. Filtre à air pour moteurs à combustion interne lequel filtre consiste en un boîtier (1) muni d'une tubulure d'entrée (6) permettant l'aspiration de l'air atmosphérique et d'une tubulure de sortie ( 8) permettant de conduire l'air pur ainsi qu'en un filtre (4) qu'on peut emboîter dans le boîtier (1) la tubulure d'entrée (6) étant aménagée sur le paroi extérieur dans la proximité d'une des faces frontales du boîtier où dans la partie du boîtier (1) située entre le filtre (4) et la tubulure de sortie (8) une garniture d'atténuation (3) utilisant avantageusement le diamètre total d'écoulement du boîtier (1) est placée, munie d'un orifice diffuseur s'élargissant dans le sens de la tubulure de sortie (8) laquelle garniture d'atténuation

    caractérisé

    que cette garniture (3), placée à l'intérieur du filtre à air (4) est un dispositif cylindrique remplissant avantageusement le diametre d'écoulement total utile du boîtier (1), est composée de multiples éléments d'atténuation (3a, 3b,...3n) avec un orifice circulaire débouchant sur un canal de diffusion entre les éléments d'atténuation (3a, 3b,...3n).
  2. Filtre à air, selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'orifice circulaire (10) s'élargit dans le sens de l'axe (9) du filtre (10) où les deux bords continuent en un paroi cylindrique formant un cône tronqué (11, 12) de manière que les parois cylindriques (11,12) des éléments d'atténuation (3a, 3b,...3n) forment un espace se rétrécissant vers l'axe (9).
  3. Filtre à air, selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les bords des éléments d'atténuation (3a, 3b,....3n) situés vers l'axe (9) de la garniture d'atténuation (3) sont fermés par des surfaces cylindriques ou coniques (14) de sorte que l'espace entre les orifices situés sur les surfaces de fermeture (14) et des surfaces (11, 12) constituent un espace de résonance (16) grâce à un dimensionnement approprié.
  4. Filtre à air selon les revendications 2 ou 3, caractérisé par le fait qu'en vue de l'assemblage des éléments d'atténuation (3a,3b,....3n) et du calibrage de la largeur des orifices circulaires (10) sont fixées soit des éclisses montées dans le sens de la génératrice sur les surfaces cylindriques extérieures de la garniture d'atténuation (3), soit des barrettes (13) à l'intérieur de la garniture d'atténuation, sur les parois en forme de cône tronqué (11, 12) traversant les trous situés dans le sens des génératrices de la garniture d'atténuation (3).






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