фильтр для очистки воздуха

Формула изобретения

Фильтр для очистки воздуха, поступающего в двигатели внутреннего сгорания, содержащий корпус с крышкой, входной и выходной патрубки, кольцевые концентрические перегородки, изготовленные из фильтрующих материалов, герметично закрепленные у оснований и расположенные внутри корпуса коаксиально с ним, элементы крепления, отличающийся тем, что кольцевые концентрические перегородки, изготовленные из фильтрующих материалов, герметично закреплены у оснований таким образом, что образуют два самостоятельных фильтрующих элемента, у которых наружный диаметр внутреннего фильтр-элемента относится к внутреннему диаметру наружного фильтр-элемента как 1: 1,04 - 1,14; высота внутреннего фильтр-элемента относится к высоте наружного фильтр-элемента как 1: 1,05 - 1,15; ширина кольцевой перегородки внутреннего фильтр-элемента относится к ширине кольцевой перегородки наружного фильтр-элемента как 1: 4,5 - 5; а крепление фильтр-элементов и крышки на корпусе фильтра производится с помощью стержня, проходящего через ось симметрии фильтра и неподвижно закрепленного одной стороной на выходном патрубке.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области производства средств для очистки воздуха, в частности, к автомобильным воздушным фильтрам и может быть использовано для очистки воздуха, поступающего в двигатели внутреннего сгорания, от аэрозолей.

Известен фильтр очистки воздуха для двигателей автомобилей, содержащий корпус с крышкой, входной и выходной патрубки, кольцевую концентрическую перегородку, изготовленную из фильтрующего материала, герметично закрепленную у оснований и расположенную внутри корпуса коаксиально с ним, элементы крепления (см. А. С. СССР 935640, кл. P 02 M 35/022, 15.06.82).

Недостатком известного автомобильного воздушного фильтра является то, что не в полной мере обеспечивается качество воздуха, подаваемого в двигатель, т. к. , во-первых, фильтрующий элемент имеет всего одну ступень очистки, что значительно снижает ресурс фильтра, качество очистки воздуха и ограничивает его применение в зонах повышенной запыленности, и, во-вторых, конструкция фильтра предусматривает смешение очищенного и "грязного" воздуха, что в свою очередь влечет за собой снижение качества очистки. Крепление монтажного стержня к выходному отверстию через перемычку способно вызвать повышение сопротивления потоку воздуха за счет перекрывания части живого сечения выходного патрубка.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является фильтр очистки воздуха для двигателей внутреннего сгорания, содержащий корпус с крышкой, входной и выходной патрубки, кольцевые концентрические перегородки, изготовленные из фильтрующих материалов, герметично закрепленные у оснований и расположенные внутри корпуса коаксиально с ним, элементы крепления (см. Пат. ФРГ DE 3433622 C2, кл. F 02 M 35/024, опублик. 27.04.95).

Недостатком данного устройства является то, что кольцевые концентрические перегородки, изготовленные из фильтрующих материалов, при их герметичном креплении к основаниям образуют единую фильтрующую систему, что ведет к снижению общего ресурса работы устройства, т. к. исключает возможность периодической регенерации фильтра при его запылении. В этом случае также исключается возможность использования одноступенчатой схемы очистки, которую и технически, и экономически целесообразно применять при эксплуатации автотранспорта в городских условиях, т. е. в условиях сравнительно низкого уровня запыленности.

Целью изобретения является повышение качества очистки воздуха, а также повышение ресурса работы за счет придания фильтру возможности проводить периодическую регенерацию при его запылении и повышение его многофункциональности.

Поставленная цель достигается тем, что в фильтре для очистки воздуха, поступающего в двигатели внутреннего сгорания, содержащем корпус с крышкой, входной и выходной патрубки, кольцевые концентрические перегородки, изготовленные из фильтрующих материалов, герметично закрепленные у оснований и расположенные внутри корпуса коаксиально с ним, элементы крепления, кольцевые концентрические перегородки, изготовленные из фильтрующих материалов, герметично закреплены у оснований таким образом, что образуют два самостоятельных фильтрующих элемента, у которых наружный диаметр внутреннего фильтр-элемента относится к внутреннему диаметру наружного фильтр-элемента как 1: 1,04 - 1,14, высота внутреннего фильтр-элемента относится к высоте наружного фильтр-элемента как 1: 1,05 - 1,15, ширина кольцевой перегородки внутреннего фильтр-элемента относится к ширине кольцевой перегородки наружного фильтр-элемента, как 1: 4,5 - 5, а крепление фильтр-элементов и крышки на корпусе фильтра производится с помощью стержня, проходящего через ось симметрии фильтра и неподвижно закрепленного одной стороной на выходном патрубке.

Отличие предложенного устройства от известного заключается в том, что кольцевые концентрические перегородки, изготовленные из фильтрующих материалов, герметично закреплены у оснований таким образом, что образуют два самостоятельных фильтрующих элемента, у которых наружный диаметр внутреннего фильтр-элемента относится к внутреннему диаметру наружного фильтр-элемента как 1: 1,04 - 1,14; высота внутреннего фильтр-элемента относится к высоте наружного фильтр-элемента как 1: 1,05 - 1,15; ширина кольцевой перегородки внутреннего фильтр-элемента относится к ширине кольцевой перегородки наружного фильтр-элемента как 1: 4,5 - 5, а крепление фильтр-элементов и крышки на корпусе фильтра производится с помощью стержня, проходящего через ось симметрии фильтра и неподвижно закрепленного одной стороной на выходном патрубке.

Герметичное закрепление кольцевых концентрических перегородок, изготовленных из фильтрующих материалов у оснований таким образом, что образуются два самостоятельных фильтрующих элемента, находящихся друг относительно друга в указанных соотношениях, в сочетании со способом крепления крышки и фильтр-элементов на корпусе фильтра, из научно-технической литературы авторам неизвестно.

Использование указанных признаков в предложенном устройстве позволяет достичь высокого качества очистки воздуха, а также повысить ресурс работы за счет придания фильтру возможности проведения периодической регенерации при его запылении, существенно расширить область его применения, что становится возможным за счет того, что кольцевые концентрические перегородки, изготовленные из фильтрующих материалов, герметично закреплены у оснований таким образом, что образуют два самостоятельных фильтрующих элемента, у которых наружный диаметр внутреннего фильтр-элемента относится к внутреннему диаметру наружного фильтр-элемента как 1: 1,04 - 1,14; высота внутреннего фильтр-элемента относится к высоте наружного фильтр-элемента как 1: 1,05 - 1,15; ширина кольцевой перегородки внутреннего фильтр-элемента относится к ширине кольцевой перегородки наружного фильтр-элемента как 1: 4,5 - 5; а крепление фильтр-элементов и крышки на корпусе фильтра производится с помощью стержня, проходящего через ось симметрии фильтра и неподвижно закрепленного одной стороной на выходном патрубке.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 приведен общий вид фильтра для очистки воздуха.

Предложенный фильтр включает корпус 1 с крышкой 2, входной 3 и выходной 4 патрубки, кольцевые цилиндрические перегородки, изготовленные из фильтрующего материала и образующие внутренний 5 и наружный 6 фильтрующие элементы. Фильтрующие материалы герметично закреплены у оснований 7. Крышка 2 и фильтрующие элементы 5 и 6 крепятся к корпусу фильтра 1 с помощью стержня 8, проходящего через ось симметрии фильтра и закрепленного неподвижно одной стороной на выходном патрубке 4.

Фильтр для очистки воздуха работает следующим образом.

Подлежащий очистке воздух через входной патрубок 3 поступает внутрь фильтра; пройдя последовательно наружный 6 и внутренний 5 фильтр-элементы, воздух очищается и через выходной патрубок подается в двигатель внутреннего сгорания.

Фильтр-элементы конструктивно могут выполняться как с зигзагообразными, так и объемными кольцевыми фильтрующими перегородками.

Для повышения качества очистки воздуха, повышения общего ресурса работы фильтра, а также расширения области его применения кольцевые концентрические перегородки, изготовленные из фильтрующих материалов, герметично закреплены у оснований таким образом, что образуют два самостоятельных фильтрующих элемента, у которых наружный диаметр внутреннего фильтр-элемента относится к внутреннему диаметру наружного фильтр-элемента как 1: 1,04 - 1,14; высота внутреннего фильтр-элемента относится к высоте наружного фильтр-элемента как 1: 1,05 - 1,15; ширина кольцевой перегородки внутреннего фильтр-элемента относится к ширине кольцевой перегородки наружного фильтр-элемента как 1: 4,5 - 5, а крепление фильтр-элементов и крышки на корпусе фильтра производится с помощью стержня, проходящего через ось симметрии фильтра и неподвижно закрепленного одной стороной на выходном патрубке.

Результаты экспериментов, обосновывающих целесообразность выбора соотношений между основными параметрами фильтр-элементов, приведены на фиг. 2, а, б, в.

На фиг. 2, а приведены результаты экспериментов, показывающие зависимость массы задержанной пыли от соотношения между наружным диаметром внутреннего фильтр-элемента и внутренним диаметром наружного фильтр-элемента.

Условия испытаний:

расход воздуха - 344 м³/час

концентрация пыли - 1 г/м³

эффективность очистки - 99,8%

(N по РД 37.001.622-95) - 99,4%

температура воздуха - 205^oC

Горизонтальная пунктирная линия показывает требование РД 37.001.622-95 к фильтрующим системам, применяемым в автомобилестроении.

Вертикальная пунктирная линия обозначает максимальные требования к фильтру по габаритам.

Как следует из результатов экспериментов, при указанных соотношениях между наружным диаметром внутреннего фильтр-элемента и внутренним диаметром наружного фильтр-элемента обеспечивается надежная защита от пыли двигателей внутреннего сгорания.

На фиг. 2, б приведены результаты экспериментов, показывающих зависимость массы задержанной пыли от соотношения между высотами внутреннего и наружного фильтр-элементов. Горизонтальной пунктирной линией показаны требования руководящего документа РД 37.001.622-95 к фильтрующим системам, применяемым в автомобилестроении. Вертикальной линией показаны ограничения габаритных размеров фильтра, обусловленные нормативными документами.

Условия испытаний те же, что и в предыдущем примере.

Как следует из результатов экспериментов, эффективная работа фильтра обеспечивается при соотношении высот внутреннего и наружного фильтр-элементов как 1: 1,05 - 1,15 и ограничивается с одной стороны нормативами по габаритам, а с другой стороны качеством очистки воздуха от пыли.

Для обеспечения высококачественной очистки воздуха, а также для повышения ресурса работ за счет обеспечения возможности проведения регенерации в процессе работы фильтр содержит два самостоятельных фильтр-элемента - наружный и внутренний, причем внутренний фильтр-элемент выполняет функции фильтра тонкой очистки воздуха.

Для выполнения требований в части ограничения габаритных размеров фильтра при сохранении его эффективности очистки, минимальных значений сопротивления воздушному потоку при установленных расходах воздуха ширина кольцевой перегородки внутреннего фильтр-элемента относится к ширине кольцевой перегородки наружного фильтр-элемента как 1: 4,5 - 5, результаты экспериментов, показывающие зависимость сопротивления фильтра от соотношения между шириной наружной и внутренней перегородки, приведены на фиг. 2, в. Горизонтальной пунктирной линией обозначены требования нормативных документов по сопротивлению автомобильных фильтров. Вертикальной пунктирной линией показаны ограничения габаритных размеров, обусловленные нормативными документами. Условия испытаний те же, что и в предыдущих примерах.

Как следует из результатов экспериментов, эффективная работа фильтра обеспечивается при соотношениях между шириной наружной и внутренней перегородок, равных 1: 4,5 - 5. При соотношении сопротивление фильтра уменьшается, но в то же время за счет того, что увеличиваются размеры фильтрующих перегородок, габаритные размеры фильтра увеличиваются выше допустимых пределов.

Эксперименты показывают также, что при соотношении происходит увеличение сопротивления фильтра.

Выполнение крепления фильтрующих элементов и крышки на корпусе фильтра с помощью стержня, проходящего через ось симметрии фильтра и неподвижно закрепленного одной стороной на выходном патрубке, позволяет максимально упростить доступ к фильтр-элементам при проведении их регенерации или при замене на новые.

Предложенный фильтр для очистки воздуха за счет того, что кольцевые концентрические перегородки, изготовленные из фильтрующих материалов, герметично закреплены у оснований таким образом, что образуют два самостоятельных фильтрующих элемента, у которых наружный диаметр внутреннего фильтр-элемента относится в внутреннему диаметру наружного фильтр-элемента как 1: 1,04 - 1,14; а высота внутреннего фильтр-элемента относится к высоте наружного фильтр-элемента как 1: 1,05 - 1,15; ширина кольцевой перегородки внутреннего фильтр-элемента относится к ширине кольцевой перегородки наружного фильтр-элемента как 1: 4,5 - 5; а крепление фильтр-элемента и крышки на корпусе фильтра производится с помощью стержня, проходящего через ось симметрии фильтра и неподвижно закрепленного одной стороной на выходном патрубке, позволяет увеличить ресурс работы фильтра за счет обеспечения возможности проведения регенерации, повысить его многофункциональность за счет возможности использования одноступенчатой схемы очистки, которую экономически целесообразно применять при эксплуатации автотранспорта в городских условиях, т. е. в условиях сравнительно низкого уровня запыленности, а также позволяет использовать в конструкциях фильтр-элементов как зигзагообразные, так и объемные фильтрующие перегородки.