CN108301946A - 一种旋风式空气滤清器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种旋风式空气滤清器，属于汽车配件技术领域。该空气滤清器包括由内向外依次套接的内罩、过滤层和外罩和设置于内罩内的旋风器和过滤器。内罩和外罩的周向设有均布有进气孔，内罩和外罩相同侧面设有出气孔。旋风器设有朝向外罩出气孔一侧扭曲内收的叶片。该旋风式空气滤清器在内外罩体的周向均布有通气孔，空气可实现沿滤清器轴向及一侧端面的多角度进入。同时，在内罩进气侧面上固定有旋风器。旋风器伸入内罩体内并扭转内收，使从进气侧面和周向进气孔进入的空气在旋风器的引导下形成旋转并加速，并借助高速空气的牵引作用加快进入空气的流动。进入空气流动加快，经过内罩中过滤器后还可进行二次过滤，提高进入空气的清洁度。

Description

一种旋风式空气滤清器
技术领域
本发明涉及一种旋风式空气滤清器，属于汽车配件技术领域。
背景技术
空气滤清器主要应用在气动机械、内燃机等技术领域，作用是为这些机械设备提供清洁的空气，以防这些机械设备在工作中吸入带有杂质颗粒的空气而增加磨蚀和损坏的几率。例如，汽车的发动机在工作过程中要吸进大量的空气，如果空气不经过滤清，空气中悬浮的尘埃被吸入气缸中，就会加速活塞组及气缸的磨损。较大的颗粒进入活塞与气缸之间，会造成严重的“拉缸”现象。
目前空气滤清器分为干式空气滤清器和湿式空气滤清器。其中，湿式空气滤清器包括油浸式和油浴式两种。油浸式是通过一个油浸过的滤芯，将空气中杂质分离出来，其滤芯材料一般为金属丝织物或者发泡材料。油浴式是将吸进的含尘空气导入油池而除去大部分灰尘，再在带油雾的空气向上流进一个金属丝绕成的滤芯时做进一步过滤，油滴和被拦住的灰尘一起返回油池。湿式空气滤清器一般用在农业机械和船用动力上。
汽车用空气滤清器多为干式空气滤清器。干式空气滤清器是通过一个干式滤芯，如纸滤芯，将空气中的杂质分离出来。对于轿车、微型车等轻型汽车，所用的空气滤清器一般为单级空气滤清器。对于大型的工程车辆等重型车由于工作环境十分恶劣，其所采用的空气滤清器多为多级空气滤清器。多级空气滤清器一般在前一级或两级内设有旋流式预过滤装置，用于分离空气中的固态颗粒杂质。例如，现有专利CN203009114U公开了一种重型汽车空气滤清器的强力旋流滤管总成。该强力旋流滤管总成通过除尘旋流进气装置的旋风叶的高速旋转产生强力旋流空气，在将大流量待滤空气中含有较多的尘土杂质，通过除尘旋流进气装置的除尘孔快速向外旋流分离排出，实现对滤清空气的一级粗滤。经过一级粗滤的空气，在经进气管后通过中心进气孔进入内腔，在强力旋流空气的继续作用下，待滤空气同向顺畅地通过若干根旋流排尘管的进气孔进入各自的旋流排尘管内，将待滤空气中含有的部分尘土杂质旋流分离在旋流排尘管的内壁面上，在通过排尘孔排出，完成二次粗滤。上述设置方式主要通过旋风叶的旋转产生旋转气流，再借助空气旋转的离心作用分离混杂在空气中的固态颗粒杂质。这种设置方式存在结构相对复杂，并需要主动启动空气旋流的部件以及相应动力。同时，这种装置要求空气进入方向集中，对于多角度空气进入的情形并不适用。
发明内容
为解决现有的空气滤清器中存在的结构相对复杂，需要动力部件启动空气旋流以及不能使用多角度进气的问题，本发明提供了一种旋风式空气滤清器，所采取的技术方案如下：
一种旋风式空气滤清器，该空气滤清器包括由内向外依次套接的内罩3、过滤层2和外罩1、以及设置于内罩3内的旋风器4和过滤器5；所述内罩3和外罩1的周向设有均布有进气孔，内罩3和外罩1相同侧面设有出气孔；所述旋风器4设有朝向外罩1出气孔一侧扭曲内收的叶片42。
优选地，所述叶片42的长度为外罩1长度的10％-85％。
更优选地，所述叶片42的长度为外罩1长度的60％-80％。
优选地，所述叶片42之间的距离为2-5cm。
优选地，所述外罩1和内罩3为圆柱形。
更优选地，在所述外罩1和内罩3圆柱形侧面上设有沿侧面周向和圆周轴向双向均匀分布的出气孔。
优选地，所述过滤器5沿内罩3内侧圆周均匀分布。
优选地，所述过滤器5安装于距离外罩1出气端面25％-40％外罩1长度位置处。
优选地，所述过滤器5包括芯材安装壳53和安装于其内部的过滤芯材51；所述芯材安装壳53和过滤芯材51设有通孔。
更优选地，所述芯材安装壳53和过滤芯材51的通孔交错设置。
优选地，所述过滤芯材所用的材料为现有已知固态过滤或吸附材料。如活性炭、复合过滤纸、高比表面积矿物质压缩物。
相对于现有技术，本发明至少获得以下有益效果：
本发明所提供的旋风式空气滤清器，在内外罩体的周向均布有通气孔，同时，内外罩体的一侧面为进气端，另一侧面为出气端。由此，空气可实现沿滤清器轴向及一侧端面的多角度进入。同时，在内罩进气侧面上固定有旋风器。旋风器伸入内罩体内并扭转内收，可使从进气侧面和周向进气孔进入的空气在旋风器的引导下形成旋转并加速，并借助高速空气的牵引作用加快进入空气的流动。进入空气流动加快，经过内罩内额过滤器后还可进行二次过滤，提高进入空气的清洁度。
旋风器的叶片的形状为扭转内收型，可引导由周向进入的空气向内部流动时发生转动。同时，叶片的长度与外罩长度的比例以及叶片之间间距合适，既能够实现对进入空气的旋转引导，又不会对出气端才进入的空气产生阻碍。
附图说明
图1为本发明一种优选实施方式中旋风式空气滤清器的正视结构示意图。
图2为本发明一种优选实施方式中旋风式空气滤清器沿外罩轴向的部分剖视结构示意图。
图3为本发明一种优选实施方式中旋风式空气滤清器的俯视结构示意图。
图4为本发明一种优选实施方式中旋风式空气滤清器的仰视结构示意图。
图5为本发明一种优选实施方式中旋风式空气滤清器的爆炸结构示意图。
图6为本发明一种优选实施方式中外罩的立体结构示意图。
图7为本发明一种优选实施方式中过滤层的立体结构示意图。
图8为本发明一种优选实施方式中内罩的立体结构示意图。
图9为本发明一种优选实施方式中旋风器的立体结构示意图。
图10为本发明一种优选实施方式中过滤器的立体结构示意图。
图11为图10另一角度的轴测图。
其中，1，外罩；2，过滤层；3，内罩；4，旋风器；5，过滤器；11，进气孔I；12，出气孔I；13，安装孔；21，过滤体；22，通孔I；31，出气孔II；32，安装管；33，进气孔II；34，安装环；35，安装槽；41，安装平台；42，叶片；51，过滤芯材；52，通孔II；53，芯材安装壳；54，连接耳；55，通孔III。
具体实施方式
在本发明以下的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”和“竖着”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。
在本发明以下的描述中，需要说明的是，除非另有明确规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以是通过中间介质间接连接，可以是两个部件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以是具体情况理解上书术语在本发明中的具体含义。
此外，在本发明以下的描述中，除非另有说明，“多个”、“多组”、“多根”的含义是两个或两个以上。
以下实施例所用材料、试剂、装置、设备、方法和控制过程，未经特殊说明，均为本领域普通材料、试剂、装置、设备、方法和控制过程，本领域技术人员均可通过商业渠道获得，或者根据具体需要进行常规设置即可，无需付出创造性劳动。
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明不受实施例的限制。
图1为本发明一种优选实施方式中旋风式空气滤清器的正视结构示意图。从图1可知，该实施方式中的空气滤清器整体呈圆柱形，在圆柱侧壁上沿圆柱的轴向和周向均匀分布有用于进气的通孔。
图2为本发明一种优选实施方式中旋风式空气滤清器沿外罩轴向的部分剖视结构示意图。从图2可知，该空气滤清器包括从外之内依次套接的外罩1、过滤层2和内罩3。同时，在内罩3的内部固定安装由旋风器4和过滤器5。其中，外罩1和内罩3的侧壁设有沿轴向和周向双向均匀分布的通孔(进气孔I 11和进气孔II 33)。外罩1的顶部设有出气孔I 12，以便于气体从空气滤清器中流出。在内罩3的内侧中上部，即距离出气端还有四分之一外罩1长度处设有一组过滤器5。该过滤器5沿内罩3周向均匀分布，一组共4个。从周向进入的空气会经过过滤器5从而进行二次过滤，以提高空气的清洁度。旋风器4包括一个安装平台41以及固定安装在安装平台41上(或者与安装平台41一体成型)的叶片42。该叶片42为向出气端内收且扭转。空气在由底端以及周向侧面进入时，空气在流经叶片时会发生旋转并加速。加速的空气在流通过程中带动周向空气流动，加快空气在过滤层2和过滤器5处的过滤。在内罩3的顶部还设有用于固定空气过滤器的带有外螺纹的安装管32。
图3为本发明一种优选实施方式中旋风式空气滤清器的俯视结构示意图。从图3可知，该实施方式中外罩1顶部的出气孔I 12共五个，以顶面圆形为中心，沿圆周均匀分布。
图4为本发明一种优选实施方式中旋风式空气滤清器的仰视结构示意图。从图4可知，该空气滤清器的下端为开放的，以便于空气通过底部进入。旋风器4的叶片42由外向里内收，旋风器4叶片的形成的管体呈内收状。由于管径逐渐减小，由底部进入的空气流速组件增大，而从侧面进入的空气以及由底部外围进入的空气在叶片的导引下发生旋转，从而使空气加速旋转。
图5为本发明一种优选实施方式中旋风式空气滤清器的爆炸结构示意图。从图5可知，该旋风式空气滤清器的外罩1、过滤层2和内罩3的形状为圆柱体型。外罩1和内罩3的顶部侧面均设有5个出气孔。过滤层2的顶部设有通孔22，以便于内罩3的连接管32穿过与其他部件进行连接。该过滤层2的材质为无纺布，或其他能够实现空气过滤的现有材料。
图6为本发明一种优选实施方式中外罩的立体结构示意图。从图6可知，该实施方式中的外罩1为圆柱形。在圆柱体的顶部设有侧面，在该侧面上设有沿圆周方向均布的5个出气孔I 12。在中间顶部侧面中间设有内收的圆形凹槽，在凹槽中心设有一个带有外螺纹的连接管32。同时，外罩1侧面整体上均布有圆形的进气孔I 11。
图7为本发明一种优选实施方式中过滤层的立体结构示意图。从图7可知，该过滤层的形状为圆柱形，顶部设有通孔22。根据进入空气的清洁度，过滤层2的底部可设有圆形同材质的过滤层，也可不设该过滤层。
图8为本发明一种优选实施方式中内罩的立体结构示意图。从图8可知，该内罩3为圆柱形，顶部侧面设有五个出气孔II 31。顶面中心设有连接管32，连接管32设有外螺纹，以便于与外部装置进行固定。在内罩3的周向侧面均匀分布有圆形进气孔II 33。在内罩3的底部设有环形的安装环34。安装环34与内罩3主体之间形成安装槽35，以便于外罩1和过滤层2与内罩3固定连接。
图9为本发明一种优选实施方式中旋风器的立体结构示意图。从图9可知，该旋风器4由安装底座41和叶片42。各个叶片42之间不接触，间隙最小处为2cm，最宽处为5cm。
图10为本发明一种优选实施方式中过滤器的立体结构示意图。图11为图10另一角度的轴测图。从图10和图11可知，该过滤器5由圆形的过滤芯材51和圆形带有两个连接耳54的芯材安装壳53组成。其中，连接耳54设有通孔，以便于通过螺栓、铁丝等连接部件，将过滤器5固定于内罩3的内部。同时，在过滤芯材51上设有贯通的通孔II 52，在芯材安装壳53设有通孔III 55。通孔II 52和通孔III 55的位置交错设置，在空气流动过程中借助于通孔流出可防止过滤器5过度阻挡空气的进入。
具体实施方式一
在本具体实施方式中，空气滤清器由图6、7、8、9和10的部件组成。其具体安装方式与图2和图5相同。不同之处在于叶片42的长度为外罩3长度的80％，且叶片42之间的距离为2-5cm。同时，过滤器5为一组4个，沿内罩3内部周向排布，设置的位置为距离出气端的距离为外罩1长度的40％。
具体实施方式二
本具体方式的设置方式与具体实施方式一基本相同，不同之处在于：叶片42的长度为外罩3长度的60％。
具体实施方式三
本具体方式的设置方式与具体实施方式一基本相同，不同之处在于：叶片42的长度为外罩3长度的40％。
具体实施方式四
本具体方式的设置方式与具体实施方式一基本相同，不同之处在于：过滤器5为一组4个，沿内罩3内部周向排布，设置的位置为距离出气端的距离为外罩1长度的35％。
具体实施方式五
本具体方式的设置方式与具体实施方式一基本相同，不同之处在于：过滤器5为两组4个，沿内罩3内部周向排布，设置的位置分别为距离出气端的距离为外罩1长度的35％和55％。
为验证上述空气滤清器的清洁效果，选取的具体实施方式一、二、三和五，以及相同规格但没有设置旋风器的空气滤清器(简称无滤)，以及既没有旋风器又没有过滤器的空气滤清器(简称双无)进行测试。以上六个空气滤清器的规格、尺寸完全相同，置于相同的环境中进行测试。在空气中二氧化硅粉尘量为8mg/m3的环境中启动相同功率的抽风机牵引空气流经空气滤清器。经过1小时的测定后，具体实施方式一、二、三、五和无滤样品中过滤层的增重量分别为双无样品的2.56倍、2.34倍、1.89倍、2.77倍以及1.43倍。
为验证装置的实际使用结果，选用三台相同的重型卡车分别安装具体实施方式一、双无样品以及汽车原装干式滤纸式三级空气滤清器行驶100km后测试尾气中PM含量，测量结果分别为4.2mg/Km、5.9mg/Km以及5.2mg/km。从测试结果可知，在不加装旋流器和过滤器的情况下，对PM的过滤效果明显弱于现有的干式滤纸式三级空气滤清器。而在加装旋流器和过滤器后，对PM的过滤效果明显优于现有已知产品。
虽然本发明已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (10)

1.一种旋风式空气滤清器，其特征在于，包括由内向外依次套接的内罩(3)、过滤层(2)和外罩(1)、以及设置于内罩(3)内的旋风器(4)和过滤器(5)；所述内罩(3)和外罩(1)的周向设有均布有进气孔，内罩(3)和外罩(1)相同侧面设有出气孔；所述旋风器(4)设有朝向外罩(1)出气孔一侧扭曲内收的叶片(42)。
2.根据权利要求1所述的旋风式空气滤清器，其特征在于，所述叶片(42)的长度为外罩(1)长度的10％-85％。
3.根据权利要求2所述的旋风式空气滤清器，其特征在于，所述叶片(42)的长度为外罩(1)长度的60％-80％。
4.根据权利要求1所述的旋风式空气滤清器，其特征在于，所述叶片(42)之间的距离为2-5cm。
5.根据权利要求1所述的旋风式空气滤清器，其特征在于，所述外罩(1)和内罩(3)为圆柱形。
6.根据权利要求5所述的旋风式空气滤清器，其特征在于，在所述外罩(1)和内罩(3)圆柱形侧面上设有沿侧面周向和圆周轴向双向均匀分布的出气孔。
7.根据权利要求1所述的旋风式空气滤清器，其特征在于，所述过滤器(5)沿内罩(3)内侧圆周均匀分布。
8.根据权利要求1所述的旋风式空气滤清器，其特征在于，所述过滤器(5)安装于距离外罩(1)出气端面25％-40％外罩(1)长度位置处。
9.根据权利要求1所述的旋风式空气滤清器，其特征在于，所述过滤器(5)包括芯材安装壳(53)和安装于其内部的过滤芯材(51)；所述芯材安装壳(53)和过滤芯材(51)设有通孔。
10.根据权利要求9所述的旋风式空气滤清器，其特征在于，所述芯材安装壳(53)和过滤芯材(51)的通孔交错设置。
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