DE2626008A1

DE2626008A1 - Luftreiniger

Info

Publication number: DE2626008A1
Application number: DE19762626008
Authority: DE
Inventors: Erland D Anderson; David S Paulson; Bruce M Sullivan
Original assignee: Donaldson Co Inc
Current assignee: Donaldson Co Inc
Priority date: 1975-06-19
Filing date: 1976-06-10
Publication date: 1976-12-23
Also published as: JPS521668A; IT1061170B; US4020783A; BR7603868A; AR207896A1; CA1059932A; DE2626008B2; YU39245B; FR2330432B1; JPS5512294B2; SU784738A3; FR2330432A1; ZA763653B; GB1507005A; DE2626008C3; AU1478676A; YU149376A

Description

Donaldson Company Inc., 14oo West 94th Street, Minneapolis, Minnesota (V.St.A.)

Luftreiniger

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Luftreiniger, insbesondere auf solche Reiniger, welche ein äußeres Hauptfilterelement aufweisen, das ein inneres Sicherheitsfilterelement umgibt.

In derartigen Anordnungen ist an sich das Sicherheitsfilter unter normalen Arbeitsbedigungen funktionsmäßig überflüssig, wird jedoch vorgesehen, um dem Filter eine zusätzliche Zuverlässigkeit und Sicherheit zu geben. Im Fall von Verletzungen oder Zerstörungen des Hauptfilters, verhindert das Sicherheitsfilter, daß ungefilterte Luft mit den darin enthaltenen Feststoffpartikelchen den Motor oder andere Vorrichtungen erreicht, die durch den Luftreiniger geschützt werden sollen, und zwar so lange,

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bis das Hauptfilter ersetzt ist. Einige Partikelchen gelangen jedoch durch das Hauptfilter hindurch, insbesondere nach einer längeren Benutzungsdauer des Hauptfilter und diese Partikelchen werden vom Sicherheitsfilter aufgefangen. Das Hauptfilter wird entsprechend bestimmten Wartungsvorschriften und danach in bestimmten Zeitabständen gewechselt werden oder wenn Druckdifferenzanzeigegeräte beliebiger Art anzeigen, daß eine Feststoffpartikelchenschicht aufgebaut ist, die den Filter ziemlich undurchlässig macht bzw. einen bestimmten nicht mehr zu akzeptierenden Wert erreicht. Es würde möglich sein, das Sicherheitsfilter jedesmal dann auszuwechseln, wenn der Hauptfilter ausgewechselt wird, jedoch ist dieser Aufwand wirtschaftlich nicht vertretbar und außerdem würde die vollständige Auswechslung der Filter jedesmal die Zeit vergrößern, während der überhaupt keine Schutzvorrichtung im Ansaugsystem vorhanden ist. Aus diesem Grunde wird ein zusätzlicher Wartungsmaßstab für das Auswechseln des Sicherheitsfilters vorgesehen, beispielsweise derart, daß nach jedem dritten Wechseln des Hauptfilters das Sicherheitsfilter ausgewechselt wird. Aber auch hier bewirkt eine besondere Vorsicht, daß das Auswechseln des Sicherheitsfilters erfolgt, bevor dies an sich funktionmäßig erforderlich ist.

Bisher sind keine praktischen Anordnungen bekannt geworden, mit denen bestimmt werden kann, wenn tatsächlich das Sicherheitsfilter ausgewechselt werden muß. Die bekannten Differentialdruckanzeigegeräte geben den Druckabfall über den gesamten Luft-

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reiniger an. Mit diesen Geräten kann aber nicht festgestellt werden/ wieviel des Druckabfalles durch das eine oder andere Filterelement bedingt wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Anzeige der Arbeitsbedingungen des Sicherheitsfilters vorgeschlagen, unabhängig von den Arbeitsbedingungen des Hauptfilters, in dem es angeordnet ist, so daß ein Techniker unverzüglich durch einfache Inaugenscheinnahme dann, wenn das Hauptfilter abgenommen ist, feststellen kann, ob das Sicherheitsfilter sich in einem Zustand befindet, der ein Auswechseln erforderlich macht. Gemäß der Erfindung ist auch eine neue und sinnvolle Differentialdruckanzeigevorrichtung vorgesehen, die eine normale Arbeitsbereitschaft anzeigt und eine Auswechselnotwendigkeit anzeigt, wobei die Anzeigevorrichtung selbsttätig in der jeweiligen Arbeits- und Anzeigelage gehalten wird. Weiterhin wird als neu eine Konstruktion angesehen, durch die die Anzeigevorrichtung in eine Konstruktion eingebaut ist, die die üblicherweise vorgesehene Flügelschraube ersetzt, soweit es den Platzbedarf anbelangt. Die Erfindung bezieht sich auch auf die Kombination mit anderen Konstruktionselementen des beschriebenen Luftreinigers und auf die Anzeigemethode, die durch diese Vorrichtung möglich wird.

Weitere Vorteile und Merkmale gehen aus der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnung und den Ansprüchen hervor. Ein be-

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vorzugtes Ausführungsbeispiel wird nachfolgend erläutert. Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Luftreinigers gemäß der Erfindung, wobei einige Teile weggebrochen sind,

Fig. 2 einen Schnitt gemäß der Linie 2-2 in Fig. 1, wobei das Sicherheitsfilter sich in der Auswechselbedingung befindet und in

Fig. 3 einen Querschnitt in größerem Maßstab gemäß der Linie 3-3 in Fig. 2, wobei nunmehr die Arbeitsbedingung des Filters angezeigt wird.

Die im nachfolgenden beschriebene Ausfuhrungsform der Erfindung ist ein Luftfilter für die Ansaugleitung einer Verbrennungskraftmaschine, eines Luftkompressors o.dgl. Der Filter umfaßt ein zylindrisches Gehäuse 1o, das in jeder beliebigen Weise an das Fahrzeug angebaut werden kann. Das Gehäuse hat ein normalerweise offenes Ende 11, das durch eine Haube 12 verschlossen wird, die an dem Gehäuse durch eine Klemmvorrichtung 13 und eine Haltevorrichtung 14 festgelegt wird. Das Gehäuse weist weiterhin ein normalerweise geschlossenes Ende 15 auf, das einen Auslaßstutzen 16 besitzt und zentral zur Längsachse 17 angeordnet ist, wobei dieses Ende auch einen Einlaßstutzen 2o aufweist. Ein Bügel 21 ist innerhalb des Auslaßstutzens 16 angeordnet und trägt ein Montagebauteil oder einen Bolzen 22, der sich axial

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zum offenen Ende 11 hin erstreckt und auf dem größten Teil seiner Länge mit Gewinde versehen ist.

Ein hohles zylindrisches Sicherheitsfilter 24 besteht aus einem Filterwerkstoff 25, der an einem Ende eine ringförmige Scheibe 26 trägt, die selbst eine Dichtung 27 aufweist, um somit gegen das offene Ende 15 abgedichtet zu werden, wobei das andere Ende eine haubenförmige Scheibe 3o aufweist, die eine zentrale öffnung 31 besitzt, durch welche der Bolzen 22 führt. Eine Flügelschraube 32 besonderer Bauart ist auf dem Bolzen 22 aufgeschraubt und legt sich dicht gegen eine nachgiebige Dichtung

33 , um derart das Filter 24 im Gehäuse Io zu halten.

Ein Hauptfilter 34 wird bei dem dargestellten Luftfilter durch ein Faltpapierfilter 35 gebildet, das zwischen perforierten Metallzylindern gehalten wird und an seinen Enden gegen einen Axialluftstrom abgedichtet ist. An einem Ende ist das Filter

34 durch einen Schulterring 36 geschützt, mit dem es in eine erste Trennkammer 42 eingesetzt wird, die eine Haube 44 aufweist, die eine undurchlässige Wandung besitzt und sich längs des Filters ab dem Einlaß 2o erstreckt, um zu verhindern, daß ein Luftstrom unmittelbar auf die Oberfläche des Filters auftrifft und andererseits zu bewirken, daß der Luftstrom in axialer Richtung fließt. Der Rand der Haube 44 ist mit einer Vielzahl von sich nach außen erstreckenden Schaufeln 47 ausgerüstet, die so geformt sind, daß der Luft eine Wendelbewegung erteilt wird,

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durch die die größeren Feststoffpartikelchen in Längsrichtung des Filters transportiert werden und zwischen der Endhaube 12 und einer inneren Haube 48 abgelegt werden, die dicht das Filter 34 umgibt, und in der Haube 12 über eine ringförmige Wandung angeordnet ist, die eine im wesentlichen segmentförmige Öffnung 49 aufweist. Die Trennkammer 42 umfaßt eine innere Rippe 45f die der Schulter 46 des Ringes 36 anliegt, um derart den Zusammenbau zu vervollständigen, wobei der Boden der Haube 44 in zentraler Richtung offen ist, um das Sicherheitsfilter 24 durchzuführen. Außerdem ist eine Dichtung 37 vorgesehen, um die Haube 44 am Ende 15 des Gehäuses abzudichten. Am anderen Ende ist das Filter 34 durch eine haubenförmige Scheibe 4o geschlossen, die eine zentrale Öffnung 41 aufweist, durch welche der Bolzen 22 führt. Eine Flügelmutter 5o üblicher Ausführung ist auf den Bolzen 22 aufgeschraubt und wirkt gegen die schulterartige Dichtung 51 in der Öffnung 41 , um derart das Filter 34 und die erste Trennkammer 42 als Einheit im Gehäuse Io zu halten.

Die Ausbildung der besonderen Flügelschraube 32 ist deutlicher aus der Schnittdarstellung gemäß Fig. 3 zu erkennen. Die Flügelschraube umfaßt einen Vollkörper 6o mit einer Innenfläche 61, die der Dichtung 33 anliegt und einer äußeren Oberfläche 62. Der Voilkörper besitzt eine Zentralbohrung oder Öffnung 63, die von der Oberfläche 62 durch das Innere zur Innenfläche 61 führt

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und die in ihrem Inneren mit einem Gewinde 64 ausgerüstet ist, das mit dem Bolzen 22 kämmt. Ein Bereich 65 der öffnung 63 ist so erweitert, daß er größer ist als der Außendurchmesser des Bolzens 22. Der Vollkörper 6o hat eine nicht runde Formgebung, die sich quer zur Achse 17 erstreckt, um damit die Betätigung als Flügelschraube zu erleichtern. Außerdem weist er am inneren Ende 66 einen kleineren Durchmesser auf, um damit die Anlage an der Dichtung 33 zu erleichtern. Wenn dies gewünscht wird, kann der Körper bei 67 verlängert sein und mit einer Lippe 7o ausgerüstet sein, um damit die Dichtung 33 zu halten.

Eine weitere Bohrung 71 erstreckt sich in den Vollkörper 6o von der Oberfläche 61 aus und steht mit dem vergrößerten Bereich 65 der öffnung 63 über eine Bohrung.72 in Kontakt. Eine flexible Membrane 73 ist um die Bohrung 71 herum angeordnet und wird durch einen Ring 74 gehalten. Das Zentrum der Membrane 73 umfaßt einen Flecken 75 aus Kontrastfarbe. Der Ring 74 kann weiterhin einen dünnen, durchsichtigen und durchlässigen Schirm 76 tragen. Die Membrane 73 hat zwei stabile Stellungen, in die sie durch die eigene Elastizität geführt wird. In der ersten oder normalen Stellung, die in vollen Linien in Fig. 3 dargestellt ist, ist sie so eingebeult, daß der Flecken 75 sich dem Schirm 76 weitgehend genähert hat oder diesen sogar berührt, so daß der Flecken leicht durch den Schirm hindurch zu erkennen ist. In der zweiten Stellung steht die Membrane nach innen in die Bohrung 71 vor und

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der Flecken 75 ist durch den Schirm 76 nicht erkennbar.

Während der Benutzung ist der Einlaßstutzen 2o durch entsprechende Vorrichtung an eine Luftansaugung für ein Fahrzeug angeschlossen, das nicht dargestellt ist, und der Auslaß 16 ist mit einem ähnlichen Leitungswerk an die Einsaugseite der Maschine angeschlossen. Die ungefilterte Luft tritt durch den Einlaßstutzen in den Luftreiniger ein, fließt um das Filter 34 , wobei sie eine spiralförmige Bewegung aufgrund der Schaufeln 47 annimmt. Nachdem das Filtermedium 35 durchströmt ist, tritt die Luft in den Freiraum 8o ein, der das Filter 24 umgibt. Von hier fließt die Luft durch das Filtermedium 25 zum Ausgang 16. Wenn beide Filterbereiche sauber sind, tritt nur ein minimaler Druckabfall durch die Filterelemente auf. Wenn das Filterelement 34 sich mit Feststoffteilchen zusetzt, wird der Druckabfall durch das Filterpapier 35 größer, während aber der Filterwerkstoff 25 normal bleibt. Aufgrund der vorgesehenen Bohrung 72 wirkt sich der Druck im Filtermedium 25 auf die linke Seite der Membrane gemäß Fig. 3 aus, und der Druck im Freiraum 8o wirkt auf die rechte Seite der Membrane. Die Membrane verbleibt in der in vollen Linien dargestellten Stellung gemäß Fig. 3, unabhängig wie stark der Filterwerkstoff 35 verschmutzt wird.

Während der normalen Inspektion wird durch eine Bedienungsperson die Haube 12 abgenommen und die Flügelschraube 5o losgeschraubt, um das Filterpapier 35 zu ersetzen, wobei die Bauteile 42 bis 47

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und die Dichtung 37 mit dem Filter entfernt werden. Zu diesem Zeitpunkt kann die Bedienungsperson den Schirm 76 einsehen und beobachten. Befindet sich die Membrane 73 in ihrer normalen Stellung, ist der Flecken 75 klar sichtbar. Dies ist ein Anzeichen dafür, daß das Filtermedium 25 noch in einwandfreiem Zustand ist. Dann wird ein neues Filterelement 34 mit den Bauteilen 37 und 42 bis 47 eingesetzt und das Gehäuse wird durch die Haube wieder verschlossen.

Nunmehr wird davon ausgegangen, daß das Filtermedium 25 innerhalb des Luftfilters längere Zeit eingebaut war und daß mehrere Hauptfilter 34 ausgewechselt worden sind. Aufgrund der feinen Ansammlung von Feststoffteilchen verstopft sich der Filterwerkstoff 25 und der Druckabfall über das Filterelement 24 steigt an. Irgendwann ist der Druckabfall stark genug, um die Membrane in die zweite, in Fig. 3 gestrichelt dargestellte Stellung zu führen, so daß, wenn der nächste Wartungsvorgang erfolgt und das Filter 35 ausgebaut ist, eine Beobachtung des ^ehirmes 76 den Hinweis gibt, daß der Flecken 75 nicht mehr sichtbar ist. Die Bedienungsperson schraubt nunmehr die Flügelschraube 32 ab und erneuert den Filterwerkstoff 25. Mit einem entsprechenden Werkzeug oder durch Aufblasen wird die Membrane 73 wieder in die Normalstellung zurückgeführt und der Luftreiniger wieder zusammengebaut.

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Es ist ersichtlich, daß nunmehr die Erneuerung des Sicherheitsfilters 24 nicht mehr zufällig ist, sondern durch einen Sicherheitsfaktor abgesichert wird. Die Auswahl einer entsprechenden Membrane stellt sicher, daß der entsprechende Hinweis bei dem gewünschten Druckdifferential auftritt. Auf diese Weise kann das Filtermaterial 25 so lange an Ort und Stelle verbleiben, unabhängig von den Wechselintervallen des Filtermaterials 35, wobei trotzdem sichergestellt ist, daß das Sicherheitsfilter einwandfrei funktioniert.

Außerdem ist es möglich, daß aus irgendwelchen Gründen das Faltenfilter 35 bricht oder punktweise zerstört wird, so daß Feststoff partikelchen durch diese Öffnung hindurchtreten und sich am Filterwerkstoff 25 ansammeln und derart bewirken, daß der Filterwerkstoff 25 sehr schnell verstopft wird. Die Membrane 73 schnappt dann in ihre zweite oder "Bedienungs"-Steilung und zeigt derart an, daß ein Auswechseln des Sicherheitsfilters erforderlich ist. Die Verkürzung des Laufzeitintervalles zeigt der Bedienungsperson an, daß ein Bruch des Faltenfilters 35 vorliegen muß. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß selbst dann, wenn die Bedienungsperson keinen Konstruktionsfehler oder Materialfehler am Hauptfilter feststellt, ein Auswechseln des Filterwerkstoffes 25 erforderlich ist, selbst dann, wenn dieser Werkstoff bei der letzten Inspektion ausgewechselt worden ist.

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In der Zeichnung wurde die besondere Flügelschraube 32 dargestellt, die sich gegen das Filter 25 anlegt. Es ist jedoch möglich, durch diese Flügelschraube die Flügelschraube 5o zu ersetzen, wobei die Membrane 73 entsprechend dem unterschiedlichen Differenzdruck bei der neuen Anwendungsart ausgewählt wird.

Es ist darauf hinzuweisen, daß, wenn aus irgendeinem Grund die Membrane 73 zerstört wird, der Schirm 76 als Filter wirkt.

Selbstverständlich sind Abänderungen gegenüber der beschriebenen Ausführungsform möglich, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen.

Patentansprüche;

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Claims

262600 Patentansprüche:

1. Luftfilter mit einem äußeren Gehäuse mit Auslaßstutzen, einem Hauptfilter innerhalb des Gehäuses, einem Sicherheitsfilter innerhalb des Hauptfilters, wobei die Filter zwischen sich einen freien Strömungsraum einschließen, wobei die Filter innerhalb des Gehäuses durch Mittel gehalten werden, die eine zentrale Gewindestange aufweisen, die durch zentrale Öffnungen in den Enden der Filter reicht, um Filterklemmvorrichtungen aufzunehmen, gekennzeichnet durch eine Klemmvorrichtung (32) , um das Sicherheitsfilter (24) an dem zentralen Haltebolzen (22) festzulegen, wobei die Klemmvorrichtung aus einem nicht ringförmigen Bauteil besteht und eine Außenfläche (62) aufweist und eine mit Gewinde versehene zentrale Bohrung , die mit dem Gewinde des Bolzens (22) kämmt, wobei die äußere Oberfläche (62) eine Öffnung (71) aufweist, die mit dem Durchgang (65) in Verbindung steht, und ein Differenzdruckanzeigegerät (73) , das in der Öffnung (71) angeordnet ist und bei Auswechseln des Hauptfilters sichtbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Flügelschraube zur Festlegung des Sicherheitsfilters (24) an dem Bolzen (22), wobei die Flügelschraube aus einem nicht kreisförmigen Körper besteht, mit einer zentralen Bohrung, die

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sich längs der zentralen Achse erstreckt, wobei die Bohrung ein Innengewinde aufweist, das mit dem Außengewinde des
Bolzens (22) kämmt und in der Außenfläche (62) eine Bohrung vorgesehen ist, wobei Verbindungsbohrungen (72) die Bohrung (62) mit der Bohrung (65) verbinden und ein Druckanzeigegerät in der Bohrung (71) angeordnet ist, das bei Auswechseln des Hauptfilters sichtbar ist.

3. Luftreiniger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
das Druckanzeigegerät eine bewegliche Membrane (73) umfaßt, die in Abhängigkeit von der Druckdifferenz in zwei Endstellungen bewegbar ist.

4. Luftreiniger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Membrane (73) Sichtmittel aufweist, die in der einen
Endstellung der Membrane sichtbar, in der anderen nicht
sichtbar sind.

5. Luftreiniger nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen durchsichtigen, luftdurchlässigen Schirm (76) zur Abdeckung der öffnung (71) in der Oberfläche (62).

6. Verfahren zum Feststellen der Arbeitsbedingung eines Sicherheitsfilters in einem Luftreiniger mit einem Filter stromabwärts und zusätzlich zu einem Hauptfilter, dadurch gekenn-

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zeichnet, daß der Druckabfall im Sicherheitsfilter aufgezeigt wird, wenn dieser Druckabfall einen vorbestimmten Wert überschreitet und feststellbar ist, wenn das Hauptfilter gewechselt wird.

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