4. Воздухоочиститель (патент рф № 2015404)

Изобретение относится к воздухоочистителям.

Целью изобретения является повышение эффективности очистки.

Поставленная цель достигается тем, что воздухоочиститель снабжен дополнительным фильтрующим элементом, выполненным в виде рукава, установленным на наружной перфорированной обечайке и со стороны отводящего патрубка уплотненным на торцевой крышке, а со стороны бункера между нижним краем дополнительного элемента и торцевой крышкой образована кольцевая щель.

Воздухоочиститель состоит из цилиндрического корпуса 1, крышки 2, основного картонного 3 и дополнительного 4 фильтрующих элементов.

Корпус 1 содержит радиальный впускной 5 и осевой выпускной 6 патрубки. Напротив впускного патрубка 5 установлен отражатель 7, выполненный в виде пластинки 8 с направляющей наклонной полкой 9 с кромкой 10 и образующий с корпусом 1 и его днищем 11 полость 12, ограниченную полкой 9 с двух сторон и открытую со стороны кромки 10. Полка 9 снабжена радиальной стенкой 13.

Внизу к корпусу 1 прикреплена защелками (не показаны) крышка 2, уплотненная прокладкой 14. Внутри крышки 2 имеется перегородка 15, в которой выполнена приемная щель 16. Перегородка 15 образует со стенками крышки 2 пылесборный бункер 17.

Внутри корпуса 1 концентрично закреплен цилиндрический основной фильтрующий элемент 3. Элемент 3 состоит из фильтрующей шторы 18, выполненной в виде многолучевой звезды из высокопористого картона, размещенной между внутренней 19 и наружной 20 перфорированными обечайками. По торцам к фильтрующей шторе 18 герметично прикреплены нижняя 21 и верхняя 22 торцевые крышки. Нижняя крышка 21 выполнена "глухой" и служит для крепления фильтрующего элемента 3 в корпусе 1 воздухоочистителя через уплотнительное резиновое кольцо 23. За счет такого выполнения крышек 21 и 22 фильтрующий элемент 3 может быть установлен в корпусе однозначно. Между лучами 24 фильтрующей шторы 18 и наружной обечайкой 20 образованы межлучевые каналы 25.

На наружную обечайку 20 основного фильтрующего элемента 3 установлен дополнительный фильтрующий элемент 4, выполненный из нетканого синтетического материала в виде рукава. При этом верхняя часть рукава заужена (за счет, например, стежков, эластичности) и его поверхность 26 располагается на верхней торцевой крышке 22, а высота дополнительного элемента меньше высоты основного фильтрующего элемента и его нижняя кромка 27 образует между нижней торцевой крышкой 21 кольцевую щель Б.

Между дополнительным элементом 4 и корпусом 1 образован кольцевой зазор 28.

Воздухоочиститель работает следующим образом.

При работе двигателя за счет разрежения, создаваемого в цилиндрах, запыленный воздух засасывается в воздухоочиститель через впускной патрубок 5, поступает в полость 12 отражателя 7, где изменяет направление движения, и, войдя со стороны открытой кромки 10, поступает в кольцевой зазор 28 и движется по касательной вокруг дополнительного фильтрующего элемента 4. Под действием центробежных сил частицы загрязнений с большей плотностью, чем воздух, перемещаются от центра к стенке корпуса 1. Легкие частицы пыли, сажа, пары топлива и масла, растительные примеси не отбрасываются центробежной силой, а с частью потока воздуха поступают на дополнительный фильтрующий элемент 4, в связи с тем, что последний выполнен из нетканого искусственного фильтровального полотна и является объемным очистителем, он хорошо удаляет такие частицы из потока, не образуя плотного слоя и препятствуя попаданию на картонную фильтрующую штору 18. Штора 18 является поверхностным очистителем и указанные частицы образуют плотный воздухонепроницаемый слой, вынуждая часто заменять элемент.

Одновременно за счет того, что между нижней кромкой 27 дополнительного фильтрующего элемента 4 и нижней торцовой крышкой 21 основного фильтрующего элемента 3 образована кольцевая щель Б для прохода воздуха, поток воздуха, двигаясь по пути наименьшего сопротивления, отклоняется в сторону перегородки 15 и, вращаясь по винтовой, достигает приемной щели 16, через которую пыль, отброшенная к стенке корпуса 1, собирается в бункер 17, очищаемый при техническом обслуживании фильтра.

Предварительно очищенный от мелкой пыли, сажи, паров топлива и масла (на дополнительном фильтрующем элементе) и от грубых частиц (предварительной центробежной ступенью очистки воздух поступает на картонный фильтрующий элемент, где происходит его окончательная очистка. Изменяя размеры щели Б для прохода воздуха, с одной стороны, можно изменять соотношение воздуха, проходящего к картонной шторе 18, минуя дополнительный фильтрующий элемент 4, а с другой, влиять на характер винтового движения воздушного потока в кольцевом зазоре 28. Щель Б играет роль регулируемого дросселя.

Оптимальными являются такие размеры щели Б, когда суммарная площадь открытых отверстий в наружной перфорированной обечайке 20 (эффективная площадь щели) равна площади патрубка 5.

В этом случае введение дополнительного фильтрующего элемента 4 не увеличивает общее гидравлическое сопротивление воздухоочистителя, а поток воздуха в кольцевом зазоре 28 отклоняется в сторону приемной щели 16 и, совершив один оборот вокруг, опускается вниз по отношению к патрубку 5, а затем, не ударяясь в радиальную стенку 13 отражателя 7, плавно скользит по наклонной полке 9 и второй виток не накладывается (не перемешивается) на первый, как и каждый последующий, поэтому поток воздуха в кольцевом зазоре 28 приобретает спокойный, невозмущенный характер, что способствует улучшению очистки воздуха от примесей.

Часть воздуха с минимального радиуса вращающего потока с частицами липкой пыли, сажи проходит через дополнительный фильтрующий элемент. Основной поток проходит через щель Б и поступает к шторе 18. При засорении нижней части шторы 18 по каналам 25, образованным лучами 24, поток воздуха распределяется по всей высоте фильтрующего элемента, вырабатывая весь ресурс.

При увеличении высоты щели Б, когда эффективная площадь становится больше площади подводящего патрубка, шаг винтового потока будет приближаться к кольцевому в зазоре 28, что приведет к его ударению в радиальную стенку 13 отражателя 7 и накладыванию соседних витков друг на друга. Все это ухудшает выделение частиц из потока и они попадают на дополнительный 4 и основной 3 фильтрующие элементы.

Увеличение щели приводит также к уменьшению поверхности дополнительного фильтрующего элемента 4 и к его быстрому засорению, тогда весь поток воздуха поступает на картонную штору 18, быстро ее забивая.

Уменьшение щели Б приводит к увеличению расхода воздуха через дополнительный элемент 4, что увеличивает сопротивление потоку воздуха, снижает продолжительность работы воздухоочистителя до предельного сопротивления, т. е. его рост в этом случае определяется засорением дополнительного элемента 4. Характер движения потока воздуха в зазоре 28 при этом изменяется в сторону неоптимального шага.

Таким образом, использование данного воздухоочистителя позволяет повысить степень очистки, снизить энергетические затраты на процесс очистки и увеличить продолжительность работы между обслуживаниями.

Экономический эффект от внедрения будет образовываться за счет снижения расхода топлива двигателя, увеличения срока службы фильтроэлементов и снижения износа деталей двигателя.

Рисунок 1.6 –  Двухступенчатый воздухоочиститель

Вывод: Из исследования патентов прослеживается тенденция внедрения воздухоочистителей разных конструкций. Они позволяют повысить эффективности очистки, увеличить продолжительности работы до замены или технического обслуживания фильтрующих элементов, снизить удельную массу и габариты, снизить аэродинамическое сопротивления потоку воздуха, повысить технологичности и снижение трудоемкости изготовления, расширить диапазон их использования в соответствии с требуемым объемом расхода воздуха улучшить эксплуатационных качеств.

При внедрении конструкций можно получить экономический эффект, который будет образовываться за счет снижения расхода топлива двигателя, увеличения срока службы фильтроэлементов и снижения износа деталей двигателя.