Mario Rieger, Leiter Entwicklung Luftfiltersystem im Truck Business, steuert im Blog zum 75 Jahre Jubiläum von MANN+HUMMEL einige interessante Aspekte zur Geschichte der Zyklonabscheider bei. Diese Wirbler werden heutzutage als Vorabscheider von Luftfiltern in Baustellen-Lkw, Landmaschinen und Eisenbahnen eingebaut, um die Filterstandzeit zu verlängern.

Zyklone gibt es schon über hundert Jahre. Jede kleine Schreinerei hat einen Zyklon auf dem Dach, um die Holzspäne aus der Luft abzuscheiden, die beim Sägen entstehen. Sogar das Gebäude, in dem ich mein Büro habe, hat noch drei riesige, über fünf Meter hohe Zyklone auf dem Dach stehen.

Der Dreifachzyklon auf dem Dach von Werk 6 ist über fünf Meter hoch

Der Dreifachzyklon auf dem Dach von Werk 6 ist über fünf Meter hoch

Im Titelbild dieses Beitrags sehen Sie Aufnahmen von einem rostigen Uraltzyklon, der wahrscheinlich zu einer kleinen Schreinerei gehörte. Da hat sich ein findiger Zeitgenosse selbst einen Zyklon gebastelt. Dazu brauchte er nicht viel: ein altes Ölfass, und ein tangential angeschlossenes Rohr, das reicht für einen Wirbelsturm im Ölfass.

Im Unterschied dazu bauen wir bei MANN+HUMMEL Zyklone für die Staubvorabscheidung vor allem bei Lkw, Landmaschinen oder Eisenbahnen ein – überall dort, wo ein Motorgerät in staubreicher Umgebung betrieben wird. Verglichen mit dem Ölfass sind die Zyklone, die wir heute bauen, durchoptimierte Geräte, in denen viel Geld, Zeit und Gehirnschmalz unserer Ingenieure steckt – auch wenn das Grundprinzip das Gleiche geblieben ist.

Luft im Truckzyklon dreht sich mit über 200 km/h

Im Prinzip passiert im Zyklonabscheider, strömungstechnisch gesehen, nichts anderes als bei Wirbelstürmen, die übrigens in Indien oder auf den Fidschi-Inseln im Indischen Ozean ebenfalls Zyklone heißen. Wir packen den Wirbelsturm dagegen in ein Gehäuse und nutzen die entstehenden Zentrifugalkräfte zur Partikelabscheidung.

Wie bei den gefürchteten Wetterzyklonen dreht sich auch beim Zyklonabscheider nur die Luft. Damit sie kräftig in Rotation gerät, braucht man im Lkw noch nicht einmal ein Gebläse, denn der Motor ist selbst eine große Luftpumpe. Ein großer Truckmotor saugt pro Minute gut und gerne 36 Kubikmeter Luft an. Eine ganz ordentliche Menge, die etwa dem Volumen eines 3 mal 5 Meter großen Badezimmers entspricht. Die Luft im Zyklon rotiert dann mit mehr als 200 km/h. Weil die Staubteilchen schwerer sind als Luft, werden vor allem die groben Partikel infolge der Zentrifugalkraft nach außen und über ein Ventil in Freie befördert.

Um die Luft im Zyklon in eine Drehbewegung zu versetzen baut man einen Leitapparat in die Luftströmung ein. Hier strömt die Luft „inline“ durch die Leitschaufeln eines feststehenden Propellers, so dass die Luft in Drehung versetzt wird.

Leitapparat des Actros-Zyklon Funktionsprinzip Zyklonabscheider

Leitapparat des Actros-Zyklon und Funktionsprinzip Zyklonabscheider

Sollte für einen solchen Rohrzyklon nicht genug Platz vorhanden sein, setzen wir einen Zellenzyklon ein. Hierbei kombinieren wir viele kleine Zyklone in einem Gehäuse, das zum Beispiel hinter dem Fahrerhaus weniger Platz benötigt.

Zellenzyklon im Ansaugschacht für den DAF Truck CF (Schnittmodell und Funktion)

Zellenzyklon im Ansaugschacht für den DAF Truck CF (Schnittmodell und Funktion)

Hohe Geschwindigkeit, hohe Abscheidung

Bei Trucks kommen Zyklone nicht auf der Straße zum Einsatz, sondern in Baustellen-Fahrzeugen, die viel Staub ausgesetzt sind. Hier gilt die Regel: Je schneller die Luft durch den Zyklon strömt, desto besser scheidet er den Staub ab. Auf der anderen Seite bedeutet hohe Drehgeschwindigkeit auch hohen Druckverlust. Das ist ein Spagat, der uns vor allem bei den Motoren von Baustellen-Trucks nicht erspart bleibt, schließlich wollen wir Kraftstoff sparen. Deshalb schließt man eher einen Kompromiss aus einem guten Abscheidegrad und einem möglichst geringen Druckverlust. Doch das ist immer noch genug, um die Standzeit des nachgeschalteten Papierfilters um etwa das Zwei- bis Dreifache zu verlängern. Ohne Zyklon würde sich das Filterelement sehr schnell zusetzen und müsste ausgetauscht werden.