CN102350144B

CN102350144B - 自身抗变形可冲洗空气滤清器

Info

Publication number: CN102350144B
Application number: CN201110217434.3A
Authority: CN
Inventors: 孙义明
Original assignee: Hubei University of Technology
Current assignee: Hubei University of Technology
Priority date: 2011-08-01
Filing date: 2011-08-01
Publication date: 2014-02-05
Anticipated expiration: 2031-08-01
Also published as: CN102350144A

Abstract

自身抗变形可冲洗空气滤清器,它包括筒状外壳、褶皱滤芯，主流风进风口，主流风出风口，净风出口，褶皱滤芯在筒状外壳内，褶皱滤芯的两端头与筒状外壳固定连接，净风出口与褶皱滤芯相通，其特征在于：所述褶皱滤芯由一组环形滤片层叠，相邻滤片之间按内边连接、外边连接、内边连接的方式交错连接而成，外边连接形成的外圈处设有圆环刚性外圈；或外圈处设有圆环刚性外圈，内边连接形成的内圈处设有刚性内圈。完全依靠滤材本身和刚性外圈实现抗变形性能，简化了结构，减小了加工难度；提高了自洁效果，延长了滤芯的使用寿命。

Description

自身抗变形可冲洗空气滤清器

技术领域

本发明涉及一种自身抗变形可冲洗空气滤清器，属于空气滤清器领域。

背景技术

对空气滤清器的要求之一是低阻力长寿命。如果空气滤清器的滤芯被灰尘堵塞，则滤芯阻力会增加直至失效。

现有的空气滤清器为了增加过滤面积，滤材往往折叠成褶皱形式，并且把褶皱的两端粘合在相对的挡板上，相邻褶皱与挡板之间构成一个半封闭空间。

这种结构存在三个缺点，第一个是现有筒形滤芯褶皱的外圈周长比内圈的周长大，必然引起内外圈褶皱密度不同，内圈越小，内圈相对于外圈的褶皱密度越大，而褶皱密度太大就会造成相邻褶皱之间距离太小甚至等于零，这造成空气无法进入相邻褶皱之间的间隙实现过滤。因此，内圈褶皱密度限制了内圈直径的减小，若外圈直径一定，这也就限制了滤芯折宽的扩大，从而限制了过滤面积的增大。现有矩形滤芯由于没有对所有褶皱的转折筋进行完全约束固定，若褶皱的折宽增大，就会减小相邻褶皱之间的变形抗力，所以，通过增加折宽来增加过滤面积的方法就受到限制。

第二个是由于挡板的粘接只固定了褶皱两端，褶皱之间其他地方没有约束，在发动机吸气负压下相邻褶皱很容易产生变形而并拢，褶皱有效面积减小。

第三个缺点是由于相邻褶皱与挡板之间构成一个半封闭空间，积聚在其中的灰尘很难去除，使过滤阻力增加甚至堵塞。

为了解决滤芯相邻褶皱变形并拢问题，专利200920020757公开了一种新型空气滤芯，其特征是在滤芯滤材平面上及褶皱转折处设有增加刚性的凸棱，缺点是凸棱的压痕处理会使压痕处的滤材密度增加，透气度变小。另外，由于该凸棱都是纵向方向，虽然可以阻碍纵向方向的弯曲变形，但对相邻褶皱的整条并拢问题仍然无法解决。

专利200920296172采用与滤材完全贴合的金属网来防止相邻褶皱变形而并拢，其缺点是由于金属网丝本身的阻挡作用，使滤材的有效过滤面积减小。另外，对于褶皱密度大的滤芯，为了防止褶皱之间的空间被金属丝填满，要求金属网的厚度要小，这会造成金属网的支撑效果下降。

专利200920178521.0，200920020758，201010300685都是采用在滤芯筒外捆上带胶或不带胶的绳子或带子来防止相邻褶皱变形而并拢，其缺点是滤芯筒内孔处的相邻褶皱没有任何约束，会造成内侧相邻褶皱变形而并拢。

专利200420048154公开了一种星型包夹式速换过滤芯，与常规滤芯仅仅固定褶皱两端不同，采用芯骨架5与拉筋6把滤材褶皱的每个转角全部包夹固定，避免了滤材的变形并拢问题。该发明不是用于空气滤清器，而是用于油过滤，另外，该发明在褶皱密度比较大时，拉筋会非常多，制作麻烦。

为了解决相邻褶皱与挡板之间半封闭空间的除尘问题，专利200720034655.6公开了一种自洁式空气过滤器，能在过滤筒处于积尘状态下进行快速反吹自洁，缺点是反吹需要洁净的空气，否则，反吹的空气会造成二次污染。

专利200420029341.3公开了一种机动车自清洁空气滤清器，利用车辆行进过程产生的风力来增加滤清器进气压力，并且带走滤纸表面留下的灰尘，这种过滤方式属于可冲洗侧流式过滤方式，但冲洗效果不佳，这是因为该专利隐含公开的就是采用常规皱褶式滤芯，前已述及，常规皱褶式滤芯相邻褶皱与挡板之间构成的是一个半封闭空间，相邻褶皱之间没有空气流动通道，风无法吹入褶皱之间和挡板构成的半封闭空间，故难以吹走里面的灰尘。

专利91206244公开了一种自动除尘式空气滤清器，可以避免专利200420029341.3存在的问题，该专利采用波纹状锥体滤芯3和波纹状隔板4，把常规皱褶式滤芯挡板改成了与褶皱形状相同的波纹状，使相邻褶皱之间的半封闭空间打开，形成一个可以用于清洗的气流通道。该专利存在的问题是滤芯褶皱之间除了两端的粘接固定，其余部分仍然没有约束，褶皱之间的变形并拢问题仍然存在。还有，波纹状锥体滤芯3本身不易制作，波纹状锥体滤芯3和波纹状隔板4在波纹处的粘接由于要保证相邻褶皱之间的气流通道通畅，粘接材料不得溢出到该气流通道，这使得粘接质量难以保证。

专利96220868公开了一种内燃机开式自除尘空气滤清器，与专利91206244相比，其波纹滤芯不是锥体的，制作工艺大大简化。该发明除了方便相邻褶皱之间除尘以外，与常规滤芯仅仅固定褶皱两端不同，其滤材2的褶皱两端与折边8粘接，滤材2的褶皱底边与主骨架5粘接，这样，除了褶皱三角形面的顶边以外，褶皱的其他边都得到固定，褶皱之间的变形并拢问题大大改善，该发明的缺点是存在一个褶皱三角形面的顶边没有固定，这在褶皱密度比较大、各褶皱之间间距比较小时，仍然存在褶皱之间的变形并拢问题。

专利201020106194.0公开了一种自洁式空气滤清器，其纸滤芯可旋转，在熄火后启动旋转纸滤芯，甩掉其上的灰尘，缺点是旋转部分密封麻烦。

发明内容

本发明的技术方案是提供一种自身抗变形可冲洗空气滤清器,它包括筒状外壳、褶皱滤芯，主流风进风口，主流风出风口，净风出口，褶皱滤芯在筒状外壳内，褶皱滤芯的两端头与筒状外壳固定连接，净风出口与褶皱滤芯相通，其特征在于：所述褶皱滤芯由一组环形滤片层叠，相邻滤片之间按内边连接、外边连接、内边连接的方式交错连接而成，外边连接形成的外圈处设有刚性外圈；或外圈处设有刚性外圈，内边连接形成的内圈处设有刚性内圈。

与现有矩形和圆筒形褶皱式空气滤芯相比，本发明在相同的滤清器滤芯整体体积和褶皱密度的条件下，有效过滤面积比现有的矩形褶皱滤芯、现有的圆筒形褶皱滤芯都要大，这是因为，本发明滤芯外圈和内圈的褶皱密度是相同的，不存在现有筒形滤芯褶皱的外圈周长比内圈的周长大的问题，所以可以通过增加褶皱折宽来增加过滤面积。同时利用滤芯本身和刚性外圈（或同时用刚性内圈）对滤芯褶皱的各个部分都进行约束，使滤芯褶皱之间不会变形并拢，不存在现有矩形滤芯增加折宽受限的问题，并且形成可供冲洗的气流通道。与现有防变形滤芯相比，本发明完全依靠滤材本身和刚性外圈（或同时用刚性内圈）实现抗变形性能，简化了结构，减小了加工难度。

如上所述的自身抗变形可冲洗空气滤清器，其特征在于：褶皱滤芯是圆形的，筒状外壳与褶皱滤芯构成的自洁主流风通道是环形的。与现有自洁滤清器相比，本发明的自洁主流风通道是环形的，对灰尘有一定的离心分离作用，具有双重过滤效果。

如上所述的自身抗变形可冲洗空气滤清器，其特征在于：主流风进风口，主流风出风口为条状，沿筒状外壳的轴向平行放置。

如上所述的自身抗变形可冲洗空气滤清器，其特征在于：环形主流风通道的截面积，根据给定的进风流量和优选的主进风风速，通过调整圆环形滤片的内外径，改变给定长度的褶皱个数，按通道风速10米/秒以上的来确定。

在环形主流风通道风速优选10米/秒以上，可以获得清洁、长久的自洁效果。为此，环形主流风通道的截面积不能太大，该截面积可以通过调整圆环形滤片的内外径、给定长度的褶皱个数来改变，结合给定的进风流量和优选的风速就可以计算出所需的主流风通道的截面积。

如上所述的自身抗变形可冲洗空气滤清器，其特征在于：滤片本体或表面复合有低表面能材料。为了提高冲洗效果，滤材本体或表面复合有低表面能材料，提高不沾灰效果，使灰尘容易被冲洗掉。低表面能材料优选聚四氟乙烯、氟硅复合材料。

如上所述的自身抗变形可冲洗空气滤清器，其特征在于：滤片本体或表面采用或复合防水材料。

如上所述的自身抗变形可冲洗空气滤清器，其特征在于：封闭板上开孔，形成两个净风出口。

本发明的优点是：完全依靠滤材本身和刚性外圈实现抗变形性能，简化了结构，减小了加工难度；环形的自洁主流风通道，对灰尘有一定的离心分离作用；有效过滤面积比现有的矩形褶皱滤芯、现有的圆筒形褶皱滤芯都要大；优选的环形主流风通道的截面积；结构简单，提高了自洁效果，延长了滤芯的使用寿命。

附图说明

图1是本发明实施例的空气滤清器全剖立体图。

图2是本发明环形褶皱筒状滤芯的立体图。

图3是本发明空气滤清器立体图。

具体的实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1中标记的说明：净风出口1，圆环形滤片2，封闭板3、圆环刚性外圈4，一对半圆外壳5，主流风进风口6，主流风出风口7，内圈8，粘接点9，方向10。

图1是空气滤清器全剖立体图，由净风出口1，圆环形滤片2，封闭板3、一组圆环刚性外圈4，一对半圆外壳5组成。

半圆外壳5上设有条状的主流风进风口6，主流风出风口7。

一组内圈8是一组圆环形滤片2的内边粘接形成的，其直径无法变大。粘接点9是封闭板3与圆环形滤芯之间的粘接点。方向10是方向指示。

将一组圆环形滤片2层叠，相邻滤片之间的内边和外边从外边开始交错粘接，外边粘接处形成外圈，内边粘接形成内圈，外圈处设有圆环刚性外圈4。净风出口1和封闭板3分别粘接在第一片和最后一片滤片上，然后把已经粘接的这组层叠滤片置于两个半圆外壳5内，把第一片和最后一片滤片拉开且固定于半圆外壳5的端面，这样，净风出口1，一组圆环形滤片2，一个封闭板3、一组圆环刚性外圈4，共同构成了一个具有环形褶皱的筒状滤芯，类似于手风琴折叠式风箱的结构。加上一对半圆外壳5后就构成一个空气滤清器。

各环形褶皱之间与两个半圆外壳5内壁形成一个三角形截面的环形通道，半圆外壳5侧面开有两个相对的矩形口子，分别是主流风进风口6和主流风出风口7，空气从主流风进风口6进去，分成两股沿着环形褶皱的三角形截面通道流过，然后从主流风出风口7出来。

主流风可以对环形通道进行冲洗，同时，主流风可以透过具有环形褶皱的筒状滤芯而到达净风出口1。

主流风可以是行车风、电动风机风、尾气动力风机风、也可以是发动机水箱冷却风机风，优选发动机水箱冷却风机风。

图1中，由于第一片和最后一片滤片拉开后固定于外壳的端面，圆环刚性外圈4的直径是不能改变的，内圈8的直径由于材料本身不会伸长，相邻滤片之间距离的改变受到圆环刚性外圈4和内圈8的约束，可以有效地阻止滤芯的变形。其原因是：当圆环刚性外圈4试图沿方向10变形移动时，由于粘接点9固定且圆环刚性外圈4的直径固定，故只能是圆环刚性外圈4与粘接点9之间的滤材伸长，但是滤材伸长不可能，所以，圆环刚性外圈4无法沿方向10变形移动。此时，当内圈8试图沿方向10变形移动时，由于内圈8的直径因材料本身不会伸长，则只能是圆环刚性外圈4与内圈8之间的滤材伸长，但是滤材伸长不可能，所以，内圈8同样无法沿方向10变形移动。其他圆环刚性外圈4和内圈8抗变形原理与之类似。

内圈8处也可以设置圆形刚性内圈，加强该处的强度和刚度，防止强力破坏。

为了提高冲洗效果，可以增大环形主流风通道的空气流速，优选10米/秒以上。为此，环形主流风通道的截面积不能太大，该截面积可以通过调整圆环形滤片2的内外径、给定长度的褶皱个数来改变，结合给定的进风流量和优选的风速就可以计算出所需的主流风通道的截面积。

为了提高冲洗效果，滤材本体或表面复合有低表面能材料，提高不沾灰效果，使灰尘容易被冲洗掉。低表面能材料优选聚四氟乙烯、氟硅复合材料。

为了避免雨水侵袭，滤材本体或表面采用或复合防水材料。

图2是本发明环形褶皱筒状滤芯的立体图。

图3是本发明空气滤清器立体图。

封闭板3也可以用净风出口1替换，形成两个净风出口。

半圆外壳5内壁对应每个褶皱可以增加环形隔离筋。进一步约束滤芯褶皱变形。

圆环形滤芯2和半圆外壳5及圆环刚性外圈4也可以是椭圆、矩形或其他形状，只要是封闭图形即可。

Claims

1.自身抗变形可冲洗空气滤清器,它包括筒状外壳、褶皱滤芯，主流风进风口，主流风出风口，净风出口，褶皱滤芯在筒状外壳内，褶皱滤芯的两端头与筒状外壳固定连接，净风出口与褶皱滤芯相通，其特征在于：所述褶皱滤芯由一组环形滤片层叠，相邻滤片之间按内边连接、外边连接、内边连接的方式交错连接而成，外边连接形成的外圈处设有刚性外圈；或外圈处设有刚性外圈，内边连接形成的内圈处设有刚性内圈；

褶皱滤芯是圆形的，筒状外壳与褶皱滤芯构成的自洁主流风通道是环形的，褶皱滤芯外圈与筒状外壳内壁紧贴，各环形褶皱之间与筒状外壳内壁形成一个三角形截面的环形通道。

2.如权利要求1所述的自身抗变形可冲洗空气滤清器，其特征在于：主流风进风口，主流风出风口为条状，沿筒状外壳的轴向平行放置。

3.如权利要求2所述的自身抗变形可冲洗空气滤清器，其特征在于：环形主流风通道的截面积，根据给定的进风流量和主进风风速，通过调整圆环形滤片的内外径，改变给定长度的褶皱个数，按通道风速10米/秒以上来确定。

4.如权利要求3所述的自身抗变形可冲洗空气滤清器，其特征在于：滤片本体或表面复合有低表面能材料。

5.如权利要求3所述的自身抗变形可冲洗空气滤清器，其特征在于：滤片本体或表面采用或复合防水材料。

6.如权利要求1所述的自身抗变形可冲洗空气滤清器，其特征在于：位于褶皱滤芯端头的封闭板上开孔，形成两个净风出口。

7.权利要求2所述的自身抗变形可冲洗空气滤清器，其特征在于：位于褶皱滤芯端头的封闭板上开孔，形成两个净风出口。