фильтр для очистки воздуха в двигателях внутреннего сгорания

Формула изобретения

Фильтр для очистки воздуха в двигателях внутреннего сгорания, содержащий прикрепленный к двигателю корпус с крышкой и установленный в корпусе фильтрующий элемент, выполненный в виде концентрично расположенных внешнего и внутреннего перфорированных цилиндров, между которыми помещена многолучевая бумажная штора, верхней и нижней эластичных крышек, жестко установленных на торцах перфорированных цилиндров и фильтровального полотна, размещенного по наружной поверхности внешнего цилиндра, отличающийся тем, что фильтровальное полотно выполнено в виде трубчатого трикотажа из полимерных нерастяжимых и эластомерных нитей, в структуре которого эластомерная нить расположена между петлями из нерастяжимых нитей в виде футера с чередованием через одну петлю и провязана в петли с нерастяжимой нитью с чередованием: через 4 - 8 петель по - петельному столбику и через 3 - 5 рядов - по петельному ряду, причем модуль петли из нерастяжимой нити больше модуля петли из эластомерной нити в 3,4 раза.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области очистки промышленных газов и воздуха, в частности для очистки воздуха двигателей внутреннего сгорания, в особенности автомобильных и тракторных двигателях.

Известен фильтр для очистки воздуха, содержащий прикрепленный к двигателю корпус с крышкой и установленный в корпусе фильтрующий элемент, выполненный в виде концентрично расположенных внешнего и внутреннего цилиндров, между которыми помещена многолучевая бумажная штора, эластичные крышки верхнюю и нижнюю из самоотвердевающего герметика, жестко установленные на перфорированных цилиндрах, и нетканного синтетического материала.

(Многокрасочный альбом "Автомобили ВАЗ - 2108, ВАЗ - 2109". - М., 1989, с. 34-35).

Однако, такой фильтр имеет небольшой срок службы из-за плохой регенерации, так как происходит повреждение фильтрующей многолучевой бумажной шторы, что уменьшает срок службы фильтра и ухудшает качество очистки.

Известен фильтровальный материал, выполненный в виде одинарного покровного трикотажа из полимерных нитей, в котором одна из сторон фильтровальной поверхности содержит ворсовые элементы. В структуре такого фильтровального материала эластомерная нить образует упругий каркас, обеспечивающий переменную проницаемость при фильтрации и регенерации, а нерастяжимая нить создает фильтровальную поверхность. (Патент РФ N 1437076, В 01 D 39/08, 1988, б.и N 42).

Однако, такие фильтровальные материалы в процессе эксплуатации закручиваются, образуя по краям увеличенные поры, что ухудшает качество фильтрации. Возникает вероятность абразивного износа цилиндров двигателя и резко увеличивается расход горючего.

Известен воздухоочиститель для двигателя внутреннего сгорания, содержащий цилиндрический корпус с пылесборным бункером, фильтрующим элементом цилиндрической формы с наружной и внутренней перфорированными обечайками, верхней и нижней торцевыми крышками, размещенными внутри корпуса концентрично с ним, снабженного дополнительным фильтрующим элементом, выполненным в виде рукава из эластичного материала, при изготовлении которого используется нетканное искусственное волокно.

(Патент РФ N 2015404, 5 F 02 M 35/02, 1994, бюл. N 12).

Однако, фильтровальный материал из нетканного материала плохо регенерируется, так как имеет поры постоянного размера как при фильтровании, так и при очистке, что снижает производительность очистки и качество.

Наиболее близким по сущности является фильтр для очистки воздуха в двигателях внутреннего сгорания, содержащий прикрепленный к двигателю корпус с крышкой и установленный в корпусе фильтрующий элемент, выполненный в виде концентрично расположенных внешнего и внутреннего перфорированных цилиндров, между которыми помещена многолучевая бумажная штора, верхней и нижней эластичных крышек, жестко установленных на торцах перфорированных цилиндров, и нетканного фильтровального синтетического полотна, выполненного из лавсановых и льняных волокон и размещенного по наружной поверхности внешнего цилиндра, и снабжен текстильными тканными лентами из термостойких капроновых нитей, одна из которых расположена снаружи на нетканном фильтровальном полотне, а другая между многолучевой бумажной шторой и боковой поверхностью внутреннего перфорированного цилиндра (Патент РФ N 2079336, 6 В 01 D 27/00, 46/00, 1997).

Причинами, препятствующими достижению требуемого технического результата, являются сложность в изготовлении такого фильтра, что затрудняет быстрое обслуживание автотранспортного средства в критической ситуации, плохая регенерация фильтровального материала, что ухудшает качество очистки воздуха и уменьшает срок службы фильтра.

Задачей изобретения является разработка фильтра для очистки воздуха в двигателях внутреннего сгорания с высокими эксплуатационными свойствами за счет использования фильтровального материала с переменной проницаемостью.

Техническим результатом является улучшение качества очистки воздуха при работе двигателей внутреннего сгорания за счет создания фильтровальной поверхности повышенной плотности, что приводит к уменьшению проницаемости фильтровального материала и увеличению срока эксплуатации за счет получения фильтровального материала с переменной проницаемостью.

Технический результат достигается тем, что фильтр для очистки воздуха в двигателях внутреннего сгорания, содержащий прикрепленный к двигателю корпус с крышкой и установленный в корпусе фильтрующий элемент, выполненный в виде концентрично расположенных внешнего и внутреннего перфорированных цилиндров, между которыми помещена многолучевая бумажная штора, верхней и нижней эластичных крышек, жестко установленных на торцах перфорированных цилиндров и фильтровального полотна, размещенного по наружной поверхности внешнего цилиндра, причем фильтровальное полотно выполнено в виде трубчатого трикотажа из полимерных нерастяжимых и эластомерных нитей, в структуре которого эластомерная нить расположена между петлями из нерастяжимых нитей в виде футера с чередованием через одну петлю и провязана в петли с нерастяжимой нитью с чередованием: через 4-8 петель - по петельному столбику и через 3 - 5 рядов - по петельному ряду, причем модуль петель из нерастяжимой нити больше модуля петли из эластомерной нити в 3,4 раза.

Использование трубчатого трикотажного полотна в качестве фильтровального материала позволяет получить при регенерации увеличенные поры и быстро удалять уловленные частицы из фильтровального материала.

Использование полимерных нерастяжимых нитей при изготовлении фильтровального полотна улучшает качество очистки и увеличивает срок эксплуатации фильтра. Помимо этого фильтровальные материалы из полимерных нитей могут использоваться при очистке воздуха, содержащего частицы малокислотной и малощелочной среды, загрязненного маслинными и нефтяными частицами.

Использование эластомерных нитей позволяет получить плотную фильтровальную поверхность. Эластомерные нити сжимают петли из нерастяжимых нитей, уменьшая проницаемость, что обеспечивает повышение качества очистки.

Прокладывание эластомерной нити в структуре трикотажа в виде футера между протяжками петель с чередованием через одну петлю позволяет сдвигать петли друг к другу, увеличивая плотность фильтровальной поверхности, что повышает качество очистки воздуха.

Провязывание эластомерной нити в петли одновременно с нерастяжимой нитью менее чем 4 петельных столбика увеличивает расход эластомерной нити, что приводит к увеличению стоимости фильтровального материала на 25%.

Провязывание эластомерной нити в петли одновременно с нерастяжимой нитью более чем через 8 петельных столбика не обеспечивает плотную фильтровальную поверхность при очистке, что уменьшает качество процесса фильтрования.

Провязывание эластомерной нити в петли одновременно с нерастяжимой нитью менее чем через 3 петельных ряда увеличивает материалоемкость фильтровального материала и не обеспечивает качественную очистку пор фильтровального материала в процессе регенерации.

Провязывание эластомерной нити в петли одновременно с нерастяжимой нитью более чем через 5 петельных ряда не обеспечивает плотную фильтровальную поверхность при очистке, что уменьшает качество процесса фильтрования, так как через петли рядов, где нет эластомерной нити, происходит проскок увеличенных механических частиц.

Фильтровальный материал, в котором модуль петли (модуль петли это отношение длины нити к ее толщине) из нерастяжимой нити больше модуля петли из эластомерной нити менее чем в 3,4 раза не обеспечивает быстрой и качественной регенерации, так как под действием натяжения эластомерной нити не происходит полное растяжение петель и механические частицы остаются в порах, что ухудшает качество очистки.

Фильтровальный материал, в котором модуль петли из нерастяжимой нити больше чем модуль петли из эластомерной нити более чем 3,4 раза, имеет некачественную фильтровальную поверхность, из за плохого провязывания эластомерной и нерастяжимой нитей, что резко ухудшает качество очистки за счет проскока крупных механических частиц.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентам и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений, с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявляемого изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень" по действующему законодательству.

Фильтровальный материал изготавливают на многосистемной трикотажной машине с круглой игольницей, в которой нерастяжимая полимерная нить вяжется при модуле петли больше модуля петли из эластомерной нити в 3,4 раза. Нерастяжимая нить подается в петлеобразующую систему под натяжением 0,5 - 1,8 H, а эластомерная нить прокладывается в виде футера под натяжением 1,5 - 3,4 H, с частичным провязыванием одновременно с нерастяжимой полимерной нитью через 4-8 петельных столбика и 3 - 5 петельных ряда.

На фиг. 1 представлен общий вид фильтра в разрезе.

На фиг. 2 представлена графическая запись переплетения трикотажного фильтровального полотна.

На фиг. 1 представлен фильтр, который состоит из корпуса 1 и крышки 2, в который помещается фильтрующий элемент 3, состоящий из двух концентрически расположенных перфорированных металлических внешнего 4 и внутреннего 5 цилиндров, между которыми помещена многолучевая бумажная штора б и фильтровального трикотажного полотна 7, закрепленного верхней 8 и нижней 9 эластичными крышками.

На фиг. 2 представлена графическая запись переплетения трикотажного фильтровального полотна, которое содержит петли 10 из полимерной нерастяжимой нити 11 и эластомерной нити 12, которая располагается на протяжках 13 петель из полимерных нитей в виде футера, а так же петель 14 из одновременно провязанных нерастяжимых полимерных 11 и эластомерных 12 нитей.

Готовое фильтровальное трикотажное полотно 7 одевают на металлический перфорированный цилиндр 4 и закрепляют его при помощи верхней 8 и нижней 9 эластичных крышек. Затем фильтровальный элемент устанавливают в корпус фильтра 1. Воздух, проходя через поры трикотажного фильтровального полотна 7, получает предварительную очистку от крупных механических частиц, а затем, проходя через многолучевую бумажную штору 6, получает более тонкую очистку и попадает в карбюратор для образования воздушно-бензиновой смеси. При очистке воздуха фильтровальное полотно 7 на поверхности цилиндра 4 находится в плотном состоянии, что обеспечивает качественную очистку воздуха. Растянутые эластомерные нити 12 в структуре полотна обеспечивают плотное прилегание петель из полимерных нитей к поверхности фильтра. При регенерации фильтровального полотна петельная структура растягивается в продольном и поперечном направлениях, что позволяет увеличить поры, и при помощи обратного потока воздуха задержанные механические частицы легко удаляются из пор фильтровального полотна.

Для наглядности приведена таблица испытаний фильтровального материала из эластичного трикотажного фильтровального материала, в котором модуль петли из нерастяжимой нити в 3,4 раза больше модуля петли из эластомерной нити в сравнении с фильтровальным материалом по прототипу на фильтрах автомобиля ВАЗ.

Из данных таблицы видно, что при использовании фильтровальных материалов из эластичного трикотажного фильтровального полотна производительность очистки увеличивается на 5 - 14%, время регенерации уменьшается до 42%, при одинаковой степени очистки и увеличении срока службы на 10 - 12%.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:

- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно, в химической, нефтехимической, металлургической, автомобильной и других отраслях;

- для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте нижеизложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;

- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость" по действующему законодательству.