[发明专利]空气过滤器及其应用,空气过滤器的设计方法及工作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种空气过滤器，它应用于净化例如在内燃机、燃料电池或其他装置中为燃料转化必需的过程空气。本发明还涉及这种空气过滤器的应用、这种空气过滤器的设计方法和这种空气过滤器的工作方法。

背景技术

过程空气在这里和在下文中尤其是指，供给转化过程或化学反应例如燃烧的空气，而且空气本身参与转化过程。

空气过滤器的任务是，在过程空气供给转化过程前，从过程空气去除杂质和尤其还有水。这种空气过滤器例如由DE10200673B4已知用作汽车空气滤清器，以净化发动机的燃烧空气。这种汽车空气滤清器的内侧通常设交叉的增强肋，它们稳定并增强空气过滤器的外壳，并因而减少脉动激发的噪声。

在这种空气过滤器中往往存在这样的问题，即，只有空气过滤器比较小的部分真正流过抽吸的空气，以及这些空气在流过空气过滤器后还含有比较多的水分。尤其当汽车在雨中行驶时这将导致工作故障和甚至发动机损坏。此外还要考虑到功率损失、提前更换过滤器和提前置换空气测量传感器。

发明内容

因此本发明的目的是，提供一种空气过滤器，它保证可靠地从过程空气去除杂质和水。此外应提供一种设计这种空气过滤器的方法及其工作方法。

按本发明此目的首先通过一种空气过滤器来实现，它有一个围绕空气过滤腔的空气过滤器外壳，空气过滤腔包括环境空气容腔和通过过滤装置与环境空气容腔隔开的清洁空气容腔，其中，至少围绕环境空气容腔的空气过滤器外壳内侧有肋，以及，环境空气容腔在工作时沿一个流动方向流过空气，以及肋的区段平行于所述流动方向地和弯曲地设置。

在这里，肋弯曲意味着在内侧平面中的一条曲线，肋沿此曲线布置。换句话说：肋竖立在过滤器内侧并与之连接的那些区域，在内侧上构成弧形曲线。

按本发明的基本思想，应尽可能使空气过滤器的整个容腔流过气流，为的是最佳地利用它的工作能力。此外气流不应当重新拖动已经存积在过滤器中的微粒和水分。为此应力求气流有尽可能少的涡流。涡流在过滤器外壳横向于气流的部分处产生，例如在过滤器外壳的增强肋处产生。此外，气流的突然制动也是产生涡流和造成空气过滤器中附加压降的起因，后者例如对发动机功率造成负面作用。

按本发明，按传统的方式彼此规则间隔并交叉地设在过滤器外壳内侧上的增强肋，现在附加地利用于使流入的空气按期望的轨道转向并造成一种循环气流，它流过整个过滤器容腔并与此同时产生较小的涡流。

为此，肋至少部分区段地平行于空气所期望的流动方向弯曲。它们的高度还可以沿过滤器外壳内侧以这样的方式改变，即，它们能最佳地支持循环气流的形成，并与此同时有良好的过滤效果和外壳高的稳定性。

按本发明的空气过滤器的优点是，弯曲的肋可以使气流平稳、少涡流地通过过滤器容腔，此外气流有非常均匀的速度分布。因为气流没有被横向竖立的肋持续制动，所以它的速度总体上比较高，这导致过滤器中小的压降并因而提高了过程效率。

此外，平行于流动方向布置的肋，导致微粒和水分尽管可以沉积在肋上，但是与此同时由于缺少涡流所以仅有小量被重新卷起和回到气流中。此外，通过气流沿弯曲的轨道导引，从而能流过整个过滤器容腔。由此在总体上达到最佳地利用过滤器工作能力，其结果是能有效地净化吸入的过程空气。因此防止转化过程的故障，如内燃机由于侵入水造成功能故障，并延长过滤器和空气测量传感器的使用寿命。

肋的区段可例如弯曲成圆形、椭圆形或螺旋形，取决于过滤器外壳的形状，肋的形状有利地也是类似的弧形曲线，它们有助于形成涡流尽可能少的平稳的气流。

有利地，肋设计为提高空气过滤器外壳刚度的增强肋。这样做的优点是，肋可以同时使用于增强过滤器外壳和导向气流。

按一种有利的实施形式，围绕环境空气容腔的空气过滤器外壳有一个供在气流中随同流动的微粒用的沉降槽。沉降槽有利地有一个出口，尤其聚集在沉降槽中的水可以通过它排出。

应有利的是，在沉降槽的区域内设互相交叉的肋，以便促进微粒和水分的存积。在沉降槽内互相交叉的肋至少不会如在沉降槽外部那样产生干扰，因为部分气流在沉降槽上方扫过。因此存积在沉降槽内或从空气过滤器其他区域来到沉降槽中的微粒不会轻易地被重新卷起并回到气流中。

肋在沉降槽区域之外有利地互不交叉，因为交叉的肋总会造成横向于气流竖立的肋段，并因而使气流以不希望的方式制动和产生涡流。