CN111980835B - 一种空气滤清器反吹喷头、系统及清洁方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于汽车辅助部件技术领域，具体涉及一种空气滤清器反吹喷头、系统及清洁方法。本申请提供一种空气滤清器反吹喷头不包括补气单元，所述反吹喷头的气体导向装置为两个开口相对的锥形导流罩组成，两个锥形导流罩上设有引流孔。还提供空气滤清器反吹喷头系统，系统中使用本申请提供的空气滤清器反吹喷头。利用新型反吹喷头，改装适应性广，比现有自动排尘的附加装置空滤器适应性广泛，也比现有自动排尘的附加空滤器的综合进气阻力大大减小。使得操作者或司机无需经常保养滤芯，也不用时刻惦记开启除尘装置，减少环境污染，降低工人对滤芯的保养周期和劳动强度，有效延长了相关车辆、设备的核心关键部件的使用寿命。

Description

一种空气滤清器反吹喷头、系统及清洁方法

技术领域

本发明属于汽车辅助部件技术领域，具体涉及一种空气滤清器反吹喷头、系统及清洁方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

现代汽车发动机使用纸芯空气滤清器越来越普遍，保养时，只能使用振动法、软刷刷除法(要顺着其皱折刷)或压缩空气反吹法清除附着在纸滤芯表面的灰尘、污物。即使每次都能精心维护，纸滤芯也不能完全恢复原来的性能，其进气阻力会增高，因此，一般当纸滤芯需要进行第4次维护保养时，就应更换新滤芯了。若纸滤芯出现破裂、穿孔或者滤纸与端盖脱胶等问题，应立即更换。

目前，已有很多种自洁式空气滤清器。对空滤器滤芯：有直接采用压缩空气进行反吹；有采用旋转翼进行反吹；有采用反吹爆炸头等等结构。

(1)压缩空气进行反吹：结构简单，成本低，但是高速的脉冲气流动在上部还没有来得及扩散就直接运动到滤筒下部，使上部的粉尘不能被有效清除，减少了有效过滤面积。且下部气流压力较大，长期使用已造成滤筒下部破损。另外，对气压和安装角度有严格的要求：气压高时，滤芯损坏风险大，一旦安装角度出现问题，极易导致滤芯出现破裂和穿孔现象；气压低就导致过滤效率大幅下降，除尘效果更差。因此为解决风险大，效率差的缺陷，即使在压缩空气气压的稳定、喷头位置保障等方面采取措施，也仅仅是增加成本以减小风险。不但效率无法进行根本性改变，而且加大了后期的维修和保养成本和事故发生风险。

(2)旋转翼进行反吹：随着除尘滤芯使用次数的增加，会有很多微细的粉末粉尘粘在滤芯表面，而且也会有粉末粉尘阻塞滤芯的微孔。具有一定流速的压力源气流通过旋转翼瞬时迸射到粉筒滤芯过滤纤维表面，达到震落粉尘，使粘附在滤芯外面的粉尘落下，自洁滤芯的作用。

该方式结构：由上下两个密封的轴承装置支撑两条与滤筒内径尺寸相配合的喷孔管组成。因为是由不锈钢管精密加工而成。成本高，结构复杂，维修困难。对气流要求使用脉冲冲程对其运行进行控制，因此控制系统及相关零部件品质要求高；喷气管的旋转对气源压力和流量要求较高，必须增加气源和管路的相关要求。导致产品生产和使用成本的居高不下。后期维修和运行的隐形成本更加无法降低。

(3)反吹爆炸头结构：在压缩空气开始喷吹后，不但可以在导管两侧的二次引风口引动气流进风，使进入滤芯的气流更多，还可以确保气体在锥形面瞬间就打出有很好的导向作用的气流，提高了脉冲喷吹强度与效果。但是反吹爆炸头的本体长度太大，中间采用卡箍紧固，机械强度不足，存在螺钉紧固失效的风险。为了保障使用效果，必须使用专用工装进行连接。否则安装角度出现问题，导致气流方向出现偏差，致使有效过滤面积减小，引起空滤器性能下降，进气阻力增加。而且导致工作时间变短，增加滤心维护时间和使用寿命的减少。市场维护增加专用工具和检测工具，维修困难。

发明人发现以上三种形式的过滤器反吹结构无论使用哪一种，故障、维修费用和成本都会相应增加，对保养时利用原车压缩空气来吹空气滤清器浪费能源。即使具有自动除尘效果，但是集成度太差，自动吹尘效果不佳，而且增加后期运行成本和维修成本，对原有车辆或设备增加进气阻力，对发动机等关键设备仍然具有造成进气影响的隐患，降低发动机动力有效发挥。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种空气滤清器反吹喷头、系统及清洁方法，用于解决上述至少一个技术问题。

本发明是通过如下技术方案实现的：

本发明的第一个方面，提供一种空气滤清器反吹喷头，所述反吹喷头不包括补气单元，所述反吹喷头的气体导向装置为两个开口相对的锥形导流罩组成，两个锥形导流罩上设有引流孔。对于反吹喷头的气体导向装置结构进行改进，使对于气流的引导和整流效果进一步优化，使反吹气流更加稳定，同时，能够避免反吹喷头安装在空气滤清器滤芯出口处时，正常工作的空气滤清器由于反吹喷头导致空气流通的截面积骤然减小，导致气流紊乱引起的进气阻力。

本发明的第二个方面，提供一种空气滤清器反吹喷头系统，使用本申请提供的空气滤清器反吹喷头。

本发明的第三个方面，提供一种空气滤清器反吹喷头系统清洁方法，气体经过进气管、连接接口、本申请所提供的反吹喷头进入空滤器，经过反吹喷头的气体导向装置，进入滤芯，在二级进气腔室内形成气动扰流，用来抖落滤芯外表面粘附灰尘。

本申请提供的一个或多个技术方案具有如下优点或有益效果：

(1)采用新结构的空气流道，使反吹喷头结构简单紧凑，集成度好，安全可靠，外形尺寸短小，替换安装方便，安装适应性强。具有满足反吹气流流量的出气口。对不同种类的空气滤清器进行开发、设计、安装的结构适应性也很广泛。

(2)更改反吹爆炸头结构，设计成两个开口相对的锥形导流罩组成的气体导向装置，增加了反吹气流的稳定性。新的结构能够满足自洁式空滤器的气体反吹的性能要求，同时具有更高的工作效率，因此可以在没有补气单元的情况下工作而不影响反吹效果。

(3)利用新型反吹喷头，改装适应性广，比现有自动排尘的附加装置空滤器适应性广泛，也比现有自动排尘的附加空滤器的综合进气阻力大大减小。使得操作者或司机无需经常保养滤芯，也不用时刻惦记开启除尘装置，保养劳动强度降低，减少环境污染，降低工人对滤芯的保养周期和劳动强度，有效延长了相关车辆、设备的核心关键部件的使用寿命。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1本申请实施例1反吹喷头的结构示意图。

图2本申请实施例3锥形导流罩工作状态气流方向示意图。

图3本申请实施例1反吹喷头的工作状态气流导向示意图。

图4本申请实施例1反吹喷头在空滤器工作时气流导向示意图。

图5本申请实施例3滤芯中心剖面速度矢量分布图。

图6本申请实施例3反吹喷头CFD流体分析图。

图7本申请实施例3滤芯气体流速压力图。

图8本申请实施例2的反吹喷头工作模式示意图。

图9本申请实施例3的反吹喷头工作模式示意图。

其中，1.反吹喷头，2.安装螺纹，3.进气口，4.出气口，5.补气进气口，6.空气流道，7.进气喷口，8.空气滤清器出口，9.进气管，10.连接接口，11.锥形导流罩，12.菱形导流罩，13.一级进气腔室，14.外界进气口，15.二级进气腔室，16.滤芯，17.滤清器壳体，18.补气气源接口，19.控制器，20.高压进气口，21.气压调节装置，22.储气罐，23.放水阀，24.电磁阀，25.排尘阀，26.集尘漏斗，27.连接气管。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

如前所述，现有技术的过滤器反吹结构存在易发生故障、反吹气流不稳、吹尘效果不佳、增加进气阻力、维修费用及成本增加的问题，针对上述问题，本申请提供了一种空气滤清器反吹喷头、系统及清洁方法。

一种空气滤清器反吹喷头，所述反吹喷头不包括补气单元，所述反吹喷头的气体导向装置为两个开口相对的锥形导流罩组成，两个锥形导流罩上设有引流孔。对于反吹喷头的气体导向装置结构进行改进，使对于气流的引导和整流效果进一步优化，使反吹气流更加稳定，形成向滤芯底部的比较均匀的气柱和压力范围，对滤芯形成良好的反吹效果。同时，能够避免反吹喷头安装在空气滤清器滤芯出口处时，正常工作的空气滤清器由于反吹喷头导致空气流通的截面积骤然减小，导致气流紊乱引起的进气阻力。因为涉及为两个开口相对的锥形导流罩时，对于空滤器正常工作时的气流同样有导流作用，使气流更加均匀稳定通过，因此利于减少进气阻力。而且反吹喷头的结构改变后反吹效率和能量利用率提高，因此可以不需要补气单元增加进气量，同时还能实现优于现有技术的技术效果。进一步解决了由于具有补气单元造成现有技术中反吹爆炸头本体长度过长的问题，避免由此带来安装时机械强度不足，或者安装角度微小偏移即会造成的反吹气流方向较大的偏差，进而解决易发生故障及反吹气流不稳的问题。同时避免因这种偏差导致空气滤清器工作时的气流有效面积减小，进而引起的进气阻力、空滤器使用寿命降低和维修费用的增加。

进一步的，所述导流罩内部空腔与引流孔连通，使部分气流经过引流孔出导流罩后对沿导流罩外侧面流经的气流产生向外侧推动的力，有利于进一步将气流的方向引导向滤芯的方向，使气流的能量充分用于吹滤芯，提高能量利用率以及提高反吹喷头工作效率。

优选的，引流孔设有两个及以上，更进一步的，引流孔沿周向均匀分布。周向均匀分布的引流孔有利于进一步稳定沿导流罩外侧面流经的气流流动方向，有利于提高气流的吹滤芯的工作效率。

进一步的，所述反吹喷头还包括空气流道，反吹喷头一端设有空气流道，另一端设有气体导向装置，空气流道内远离气体导向装置的一端为进气口，靠近气体导向装置的一端为出气口，空气流道与气体导向装置使用加强肋固定连接。空气流道满足反吹气体的通过量需求。

进一步的，所述空气流道内侧为空气通道，外侧设有安装装置。

进一步的，所述安装装置包括螺纹、限位台阶或者螺钉连接反吹喷头与空气滤清器壳体。空气流道内侧供空气通过，外侧可以设置安装装置为螺纹或者限位台阶，使反吹喷头与空气滤清器壳体连接，或者外侧设置安装装置为螺钉，通过螺钉连接反吹喷头与空气滤清器壳体。但是本领域技术人员可以知晓安装装置还可以通过其他连接方式进行安装，如榫卯、销、键等常规连接方式。

进一步的，所述锥形导流罩壳体轴截面处壳体形成夹角为20度到120度，优选为，65度。本领域技术人员可以知晓只要是开口相对的锥形导流罩这种形状基本都可以实现引流、整流的效果，只是效率高低的差异。因此本申请的气体导向装置主要的特征是满足开口相对的锥形导流罩结构，其次是对于角度可以进一步优化，获得反吹工作效率更高的导流罩。

进一步的，所述气体导向装置轴截面为菱形。

一种空气滤清器反吹喷头系统，包括所述的空气滤清器反吹喷头。

进一步的，反吹喷头安装在空滤器壳体连接接口上，空滤器壳体连接接口与进气管相连，反吹喷头的气体导向装置朝向滤芯方向，气体导向装置的轴与空气滤清器滤芯的轴重合。反吹喷头的轴与空气滤清器滤芯的轴重合时，可使反吹喷头发挥最大的反吹效果，使反吹气流形成向滤芯底部的比较均匀的气柱和压力范围，对滤芯形成稳定、良好的反吹效果。同时减少进气阻力。

一种空气滤清器反吹喷头系统清洁方法，气体经过进气管、连接接口、所述反吹喷头进入空滤器，经过反吹喷头的气体导向装置，进入滤芯，在二级进气腔室内形成气动扰流，用来抖落滤芯外表面粘附灰尘。

为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本公开的技术方案，以下将结合具体的实施例与对比例详细说明本公开的技术方案。

实施例1：

本实施例提供一种空气滤清器反吹喷头，如图1所示，按反吹气流流向依次经过进气口3、出气口4、锥形导流罩11，反吹喷头的气体导向装置为两个开口相对的锥形导流罩11组成。锥形导流罩沿轴切开截面处导流罩壳体形成的夹角可以为20度到120度，优选为，65度。更进一步优选的，如图1所示，气体导向装置为轴截面为菱形时的菱形导流罩。

实施例2：

本实施例提供一种空气滤清器反吹喷头系统，如图8所示，将实施例1中的反吹喷头安装装置安装在空滤器壳体连接接口10上，空滤器壳体连接接口10与进气管9相连。反吹气体经过进气管9、连接接口10、反吹喷头1进入空滤器，在反吹喷头1的作用下，气体沿着气体导向装置的锥形，以放大的柱形气流进入滤芯16的内腔内，在二级进气腔室15内形成气动扰流从而抖落级滤芯16的外表面粘附灰尘，且形成均匀的气柱和压力场，避免局部异常压力和气流，导致滤芯16部分区域的损坏从而降低滤芯16寿命。因此，安装时气体导向装置的轴与滤清器的轴线重合。

在机动车发动机工作时：空气中的气体从外界进气口14进入一级腔室15，经滤芯16过滤后，进入二级进气腔室15，经空气滤清器出口8流出空滤器。空气经过反吹喷头1时，空气流通截面积同样出现突然变化。但是气流受到反吹喷头的导流作用，如图4所示，研究表明，这种菱形结构，能够很好的避免空气流道截面积的急剧变化和气流变向导致的乱流形成，因此，对降低空滤器的进气阻力也有明显的效果。使用本申请提供的菱形导流罩能够提高发动机的经济性，动力性和进气噪声等，降低发动机的油耗，减少排放污染物。

实施例3：

本实施例提供一种空气滤清器反吹喷头系统，如图9所示，将实施例1中的反吹喷头安装装置安装在空滤器壳体连接接口10上，空滤器壳体连接接口10与连接气管27相连。反吹气体经过连接气管27、连接接口10、反吹喷头1进入空滤器，在反吹喷头1的作用下，气体沿着气体导向装置的菱形导流罩，以放大的柱形气流进入滤芯16的内腔内，在二级进气腔室15内形成气动扰流从而抖落级滤芯16的外表面粘附灰尘，且形成均匀的气柱和压力场，避免局部异常压力和气流，导致滤芯16部分区域的损坏从而降低滤芯16寿命。

这里以高压进气方式进行示意，气体经过高压进气口20、进气管9、气压调节装置21进入储气罐22存储起来，电磁阀24和控制器19控制反吹气体流量。本领域技术人员可以知晓除本申请提供的高压进气方式外，还可以采用其他常规的进气方式。只要能够实现反吹气体流经本申请提供的反吹喷头实现反吹效果即可。

现有技术中单一锥形导流罩存在两大缺陷：

1、反吹气流不稳定，在喇叭口后部形成紊流区，影响气流的方向和稳定性，如图2所示，反吹气流经过锥形导流罩时，通过引流孔进入导流罩的气流，形成的气流膨胀区位于导流罩内侧，因此当气流沿锥形导流罩外表面流过至“碗口”处边缘，会出现一部分向背离滤芯方向的气流，形成内陷的紊乱气流，影响压力和气流的稳定性，而经引流孔分流的部分气流，未能实现很好的利用。

2、在空滤器工作时，由于锥形导流罩安装在滤芯的出口处，将导致出口处空气流通截面积突然缩小，气流方向变动和乱流因此出现，极大地增加发动机的进气阻力。

在流体力学管道、管路压力损失等基础知识里面：对于管路压力损失，应尽量避免管道截面突然扩大或收缩；如采用弯管，其曲率半径应为管道直径五倍以上等等设计原则。采取这些措施都可有效的防止管路内紊流和旋流的产生。锥形罩在空气流动中是一个突然缩小的截面积。因此在空气气流流动中，会导致极大的压力损失。

而采用本申请的反吹喷头气体导向装置时，避免紊流和旋流现象的出现，减少了由此带来的压力损失，减小了进气阻力。如图3所见，一部分气流沿着气体导向装置的菱形，以放大的柱形气流进入滤芯，还有一部分气流沿气体导向装置上的引流孔穿过菱形导流罩的内部在靠近滤芯侧的锥形导流罩上的引流孔处流出，由于气流通过处的截面积骤然增大，由高压状态变为低压状态，气体膨胀，产生向四周推动的力，从而将外侧经过气体导向装置外表面导流的气流进一步向滤芯方向推动，消除这一位置可能产生的紊流状态，减少了能量损失，有利于将气流方向引导向滤芯方向，使得这一部分原本会损失的能量也参与到吹滤芯的状态，使气流的能量充分用于吹滤芯，这样就能够减低气压而达到与一般的锥形导流罩同样的反吹效果，提高能量利用率和工作效率。

按照能量守恒定律的原则：取得同样效果的情况下，采用能量利用率高、效率高的工作方式，可以减少能源的使用总量来达到。在本发明中就是降低高压空气的压力值对滤芯进行反吹。进一步实现节约能源，降低滤芯破损风险，延长滤芯的寿命。同时因为效率的提升，对降低通过空滤器的空气阻力也有明显的效果。经流体CFD分析，使用菱形导流罩可以在原有产品的基础上降低空滤器300-1Kpa的进气阻力，从而提高300-1Kpa的发动机进气压力。提高了发动机的经济性，动力性和进气噪声等,降低发动机的油耗，减少排放污染物。

如图5CFD分析图所示，左侧的为锥形罩在1000kPa反吹时滤芯中心剖面速度矢量分布图，右侧为菱形罩在600kPa反吹时滤芯中心剖面速度矢量分布图。圆圈处可见本申请的菱形罩使气流得到更加高效的利用，气流方向引导向滤芯方向，能量利用率更高。而且菱形导流罩还可以降低反吹气体压力接近50％，如图6CFD流体分析图所示，左侧为锥形罩，右侧测试的菱形罩，图下方的区域可见锥形罩对于滤芯形成的气流压力大于菱形罩的。图7滤芯气体流速压力图可见，左侧锥形罩导流形成对滤芯的压力更不均匀，而右侧菱形罩导流时对于滤芯的压力较为均匀，由此可见菱形罩比锥形罩更有利于保护滤芯，降低滤芯破损风险，延长滤芯的寿命。

应注意的是，以上实例仅用于说明本发明的技术方案而非对其进行限制。尽管参照所给出的实例对本发明进行了详细说明，但是本领域的普通技术人员可根据需要对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种空气滤清器反吹喷头，其特征在于，所述反吹喷头不包括补气单元，所述反吹喷头的气体导向装置为两个开口相对的锥形导流罩组成，两个锥形导流罩上设有引流孔，所述导流罩内部空腔与引流孔连通；

所述气体导向装置轴截面为菱形；引流孔沿周向均匀分布；所述锥形导流罩壳体轴截面处壳体形成夹角为20度到120度；

所述反吹喷头还包括空气流道，反吹喷头一端设有空气流道，另一端设有气体导向装置，空气流道内远离气体导向装置的一端为进气口，靠近气体导向装置的一端为出气口，空气流道与气体导向装置使用加强肋固定连接；

一部分气流沿着气体导向装置的菱形，以放大的柱形气流进入滤芯，还有一部分气流沿气体导向装置上的引流孔穿过菱形导流罩的内部在靠近滤芯侧的锥形导流罩上的引流孔处流出，由于气流通过处的截面积骤然增大，由高压状态变为低压状态，气体膨胀，产生向四周推动的力，从而将外侧经过气体导向装置外表面导流的气流进一步向滤芯方向推动，消除这一位置可能产生的紊流状态，减少了能量损失，有利于将气流方向引导向滤芯方向，使得这一部分原本会损失的能量也参与到吹滤芯的状态，使气流的能量充分用于吹滤芯。

2.如权利要求1所述的一种空气滤清器反吹喷头，其特征在于，引流孔设有两个及以上。

3.如权利要求1所述的一种空气滤清器反吹喷头，其特征在于，所述空气流道内侧为空气通道，外侧设有安装装置。

4.如权利要求3所述的一种空气滤清器反吹喷头，其特征在于，所述安装装置连接反吹喷头与空气滤清器壳体，所述安装装置包括螺纹和限位台阶。

5.如权利要求1所述的一种空气滤清器反吹喷头，其特征在于，所述锥形导流罩壳体轴截面处壳体形成夹角为65度。

6.一种空气滤清器反吹喷头系统，其特征在于，包括权利要求1-5任一项所述的空气滤清器反吹喷头。

7.如权利要求6所述的一种空气滤清器反吹喷头系统，其特征在于，反吹喷头安装在空气滤清器壳体连接接口上，空气滤清器壳体连接接口与进气管相连，反吹喷头的气体导向装置朝向滤芯方向，气体导向装置的轴与空气滤清器滤芯的轴重合。

8.一种空气滤清器反吹喷头系统清洁方法，其特征在于，气体经过进气管、连接接口、权利要求1-5任一项所述反吹喷头进入空气滤清器，经过反吹喷头的气体导向装置，进入滤芯，在二级进气腔室内形成气动扰流，用来抖落滤芯外表面粘附灰尘。

Images