CN112423857A - 用于在空气过滤中使用的预清洁器装置和方法 - Google Patents

Abstract

披露了一种预清洁器装置(24)，该预清洁器装置用于从进入发动机空气清洁器的空气流空气中分离夹带物质的一部分。该预清洁器装置包括预清洁器壳体(34)和至少第一柔性空气偏转叶片(42)，该至少第一柔性空气偏转叶片具有紧固到预清洁器壳体的固定部分(44)、和可偏转部分(46)。可偏转部分包括从固定部分延伸的弯曲区段、和从弯曲区段延伸的尾部区段。可偏转部分被配置成用于在使用中响应于穿过预清洁器装置的足够的空气流量变化而偏转。一些装置还将包括第二级出口叶片组件(32)。

Description

用于在空气过滤中使用的预清洁器装置和方法

本申请于2019年4月24日作为PCT国际专利申请提交并且要求于2018年5月18日提交的美国临时专利申请序列号62/673,583的优先权权益，所述临时申请的全部披露内容通过援引以其全文并入本文。

技术领域

本披露内容涉及空气过滤。特别地，本披露内容涉及用于空气清洁器的预清洁器组件，这些预清洁器组件提供预清洁以在空气穿过空气清洁器内的过滤介质之前从空气中去除灰尘或其他物质。

背景技术

气体流通常携带其中夹带的物质(例如灰尘或水分)。在许多情况下，希望从气体流中去除夹带物质中的一些或全部。例如，用于机动车辆、施工设备或发电设备的发动机的进气流中通常包括水分或颗粒物质。如果颗粒物质到达所涉及的各种机构的内部工作，则可能对其造成实质性损害。水分还可能损害设备。因此，对于这样的系统，优选的是减少发动机或所涉及的其他设备上游的气体流中的颗粒和水分的含量。为了此种去除，已经开发了多种多样的空气过滤器装置。然而总的来说，需要继续改进。

发明内容

提供了改进现有技术的预清洁器装置。

在一个方面，提供了一种预清洁器装置，该预清洁器装置用于从进入发动机空气清洁器的空气流空气中分离夹带物质的一部分。预清洁器装置包括预清洁器壳体和至少第一柔性空气偏转叶片，该至少第一柔性空气偏转叶片具有紧固到预清洁器壳体的固定部分、和可偏转部分。可偏转部分包括从固定部分延伸的弯曲区段、和从弯曲区段延伸的尾部区段。

第一空气偏转叶片的固定部分可以限定上部终端边缘(即，前导边缘)。第一空气偏转叶片的可偏转部分可以限定周缘，该周缘包括内侧边缘和外侧边缘以及桥接内侧边缘和外侧边缘的下部终端边缘。内侧边缘和外侧边缘中的每一个从固定部分延伸。尾部区段限定下部终端边缘(即，尾随边缘)。

在示例性实施例中，弯曲区段具有沿着内侧边缘的曲率中心和沿着外侧边缘的曲率中心。沿着内侧边缘的曲率中心与上部终端边缘间隔开的轴向距离大于沿着外侧边缘的曲率中心与上部终端边缘间隔开的轴向距离。

在示例性实施例中，预清洁器壳体具有中心毂，该中心毂具有穿其而过的中心纵向轴线。下部终端边缘相对于正交于中心纵向轴线的平面成非零且非垂直的角度。

在示例性实施例中，尾部区段限定在内侧边缘与下部终端边缘的相交处的内拐角、以及在外侧边缘与下部终端边缘的相交处的外拐角。外拐角与上部终端边缘的轴向间隔比内拐角与上部终端边缘的轴向间隔更近。

在一个或多个实施例中，尾部区段限定在内侧边缘与下部终端边缘的相交处的内拐角、以及在外侧边缘与下部终端边缘的相交处的外拐角。外拐角与正交于中心纵向轴线的平面成第一非零角度；并且内拐角与正交于中心纵向轴线的平面成第二非零角度。

在一些实施例中，第一角度和第二角度是相等的。

在一些实施例中，第二角度不大于第一角度。

在一些实施例中，第一角度和第二角度的范围在15°和60°之间。

在一些实施例中，第一角度大于第二角度。

一些实施方式包括尾部区段，该尾部区段的径向厚度在内侧边缘处较大、并且向外侧边缘减小厚度。

一些实施例包括内侧边缘处的厚度最高达到外侧边缘的厚度的十倍。

在一些装置中，预清洁器壳体具有中心毂；并且该至少第一柔性空气偏转叶片包括围绕中心毂定位的多个柔性空气偏转叶片，每个柔性空气偏转叶片具有紧固到预清洁器壳体的固定部分、和可偏转部分。每个叶片的可偏转部分包括从固定部分延伸的弯曲区段、和从弯曲区段延伸的尾部区段。每个叶片的可偏转部分被配置成用于在使用中响应于穿过预清洁器装置的足够的空气流量增加而偏转。

在一些装置中，预清洁器壳体进一步包括外环，并且柔性空气偏转叶片中的每一个定位在外环与中心毂之间。每个柔性空气偏转叶片在每个叶片的固定部分处紧固到中心毂和外环。

在一些实施例中，存在至少六个柔性空气偏转叶片。

在一些装置中，存在至少十个柔性空气偏转叶片。

在一个或多个实施例中，每个柔性空气偏转叶片的尾部区段具有在径向方向上可变的厚度。最大的厚度是沿着中心毂并且向叶片的邻近外环的部分减小。

在一些实施方式中，该多个柔性空气偏转叶片沿周向重叠。

在一些实施方式中，当从中心毂测量时，叶片的周向重叠不大于60°。

在许多示例中，柔性空气偏转叶片的固定部分中的每一个限定上部终端边缘，并且空气偏转叶片的可偏转部分中的每一个限定周缘。周缘包括内侧边缘和外侧边缘以及桥接内侧边缘和外侧边缘的下部终端边缘。内侧边缘和外侧边缘中的每一个从固定部分延伸。尾部区段限定下部终端边缘。

许多装置包括限定在内侧边缘中的每一个与中心毂之间的内径向间隙、以及限定在外侧边缘中的每一个与外环之间的外径向间隙。

在一些实施例中，柔性空气偏转叶片中的每一个的宽度在内侧边缘和外侧边缘之间延伸。内径向间隙的宽度不大于每个叶片的宽度的50％。外径向间隙的宽度不大于每个叶片的宽度的50％。

在许多实施方式中，该至少第一柔性空气偏转叶片包括在入口叶片系统中。预清洁器装置可以进一步包括在入口叶片系统下游的出口叶片系统。出口叶片系统可以具有固定到预清洁器装置的多个刚性叶片。

入口叶片系统可以引起沿顺时针或逆时针方向中的一个方向的涡旋空气流，而出口叶片系统将使入口叶片系统的涡旋空气流反向。

可偏转部分可以被配置成用于在使用中响应于穿过预清洁器装置的足够的空气流量变化而偏转。

在另一方面，提供了一种预清洁器装置，该预清洁器装置用于从进入发动机空气清洁器的空气流空气中分离夹带物质的一部分。预清洁器装置包括：预清洁器壳体；入口叶片部件；以及出口叶片系统。入口叶片系统位于预清洁器壳体中、并且被布置成用于引起沿顺时针或逆时针方向中的一个方向的涡旋空气流。出口叶片系统被布置成用于使入口叶片系统的涡旋空气流反向。

在一些实施例中，入口叶片系统包括多个柔性空气偏转叶片，每个柔性空气偏转叶片具有紧固到预清洁器壳体的固定部分、和可偏转部分。可偏转部分包括从固定部分延伸的弯曲区段、和从弯曲区段延伸的尾部区段。可偏转部分被配置成用于在使用中响应于穿过预清洁器装置的足够的空气流量增加而偏转。

在一些实施方式中，预清洁器壳体具有中心毂，并且该多个柔性空气偏转叶片紧固到中心毂并且围绕中心毂定位。

在一些示例性实施例中，出口叶片系统包括多个刚性叶片，该多个刚性叶片紧固到中心毂并且围绕中心毂定位。

提供了空气预清洁方法，这些方法包括提供和引导空气流穿过如上表征的装置。

提供了尺寸、配置和材料的示例，以指示可实施本披露内容的原理的各种方式。

附图说明

图1是用于与发动机一起使用的预清洁器和空气清洁器的示意图；

图2是在图1中可使用的预清洁器的透视图，并且示出了根据本披露内容的原理构造的入口叶片系统和出口叶片系统；

图3是图2的入口叶片系统的透视图；

图4是图3的入口叶片系统的另一透视图；

图5是在图3和图4的入口叶片系统中使用的叶片中的一个叶片处于松弛和非松弛状态的透视图；

图6是在图3和图4的入口叶片系统中使用的叶片中的一个叶片的透视图；

图7是图2的预清洁器装置的俯视图；

图8是图7的预清洁器装置的截面视图，截面是沿着图7的线8-8截取的；

图9是图9中示出的入口叶片系统的一部分的放大视图；

图10是图3和图4的入口叶片系统的仰视图；

图11是图2的预清洁器装置的仰视图；

图12是图11的预清洁器装置的截面视图，截面是沿着图11的线12-12截取的；

图13是图2中描绘的出口叶片系统的透视图；

图14是在图13的出口叶片系统中使用的出口叶片中的一个出口叶片的透视图；

图15是预清洁器的端视图，其中若干个图3的入口叶片系统彼此并行地使用；以及

图16是入口叶片中的两个入口叶片的示意图，并且示出了螺旋纵倾角。

具体实施方式

图1描绘了典型地用于对内燃发动机的发动机进气进行过滤的类型的空气清洁器组件20的示意图。空气清洁器组件20可以包括主空气清洁器22。主空气清洁器22的上游是预清洁器装置24。在替代性系统中，预清洁器装置24可以作为单独的空气清洁器来操作，并且在下游不需要主空气清洁器。

主空气清洁器22典型地将具有可维护的空气过滤器或空气过滤器元件，该空气过滤器或空气过滤器元件可以被拆卸和更换。

在典型的操作中，空气通过沿箭头26的方向进入预清洁器装置24而进入空气清洁器组件20。空气沿箭头28的方向离开空气清洁器22、被引导到发动机进气歧管或其他设备结构。

预清洁器装置24允许在空气穿过主空气清洁器22内的空气过滤器元件之前，分离夹带在待清洁空气内的灰尘或其他物质的一部分。与空气穿过过滤介质相反，预清洁器装置24一般通过向包括夹带物质的进入空气赋予圆形、涡旋或盘绕的动量来操作。在空气被传送到包括过滤器元件的主空气清洁器22中之前，该涡旋或盘绕的动量使得来自空气流的夹带物质的一部分沉积或分离。

预清洁器一般对空气流提供限流。其原因在于，将空气转向成圆形或涡旋图案的叶片(有时被称为轮片或翅片)一般需要被定位成横跨入口空气流26的方向延伸，以将所需的切向动量赋予空气流。这就会导致限流。本披露内容的预清洁器装置24有助于减少许多类型的现有技术预清洁器的典型的限流。

图2中示出了预清洁器装置24的一个示例性实施例。一般地，预清洁器装置24具有入口叶片组件30，该入口叶片组件具有在由流体(进入空气)施加在叶片表面上的载荷下弯曲的叶片。入口叶片组件30被设计成低流量状况、并且当流量增加到较高流量状况时可通过地弯曲，从而导致比固定叶片的更低的压降，并且在预先指定的例如大约4:1的调节比情况下保持颗粒分离性能。虽然入口叶片组件30可以单独地使用或与主空气清洁器22一起独立地使用，但是许多优选的实施例将另外包括出口叶片组件32以有助于效率和压降。

预清洁器装置24包括预清洁器壳体34。预清洁器壳体34的外部在图1中用35示出，而内部部件36在图2中示出。壳体34的外部35内包含入口叶片组件30。还包括出口叶片组件32的实施例还将使出口叶片组件32位于壳体34的内部部分中。

在该实施例中，壳体34具有中心毂38和外裙部或外环40。外环40围绕或界定毂38。

至少存在紧固到预清洁器壳体34的第一柔性空气偏转叶片42。

现在参考图4和图5，第一柔性空气偏转叶片42具有固定部分44和可偏转部分46。固定部分44紧固到壳体34。虽然许多不同的实施例是可能的，但是在所示出的实施例中，叶片42被定位在外环40与中心毂38之间。固定部分44可以紧固到毂38和外环40。图4示出了入口叶片组件30，该入口叶片组件具有围绕中心毂38定位的多个柔性空气偏转叶片42，每个柔性空气偏转叶片具有固化到预清洁器壳体34的固定部分44。在图4中，空气偏转叶片42显示为处于静止状态，很少或没有空气流穿过这些空气偏转叶片。

将注意力指向图5和图6，示出了一个空气偏转叶片42的放大视图。叶片42的固定部分44限定上部终端边缘48。可偏转部分46从固定部分44延伸。

在该实施例中，固定部分44包括相反的前导边缘50、51。前导边缘50、51被展示为总体上是直的。上部终端边缘48在两个前导边缘50、51之间延伸并桥接这两个前导边缘。

可偏转部分46包括弯曲区段52。弯曲区段52从固定部分44延伸。

可偏转部分46进一步包括尾部区段54。尾部区段54从弯曲区段52延伸。

可偏转部分46被配置成用于在使用中响应于穿过预清洁器装置24的足够的空气流量增加而偏转。在许多优选的实施例中，叶片42由使得可偏转部分46具有第一取向和第二取向的材料制成。可偏转部分46将具有朝向第一取向的记忆偏向。该第一取向在图4中总体上示出。第二取向在图5处以虚线示出。在第二取向中，叶片42沿着箭头55从图4的允许较少空气流流过的取向偏转到更开放的取向，在更开放的取向中，相邻的叶片42之间存在更开放的空气空间，并且该更开放的取向允许更多的空气流，从而减少了限流。

仍然参考图5和6，在该示例性实施例中，可偏转部分46限定周缘56。周缘56包括邻近毂38定向的内侧边缘58、和邻近外环40定向的相反的外侧边缘60。周缘56进一步包括下部终端边缘62。下部终端边缘62延伸或桥接外侧边缘58、60。尾部区段54限定下部终端边缘62。

在该实施例中，下部终端边缘62显示为直的。可以存在许多变型，包括抛物线形、波浪形、凹形、凸形、指数形或其他。下部终端边缘62的形状可以用于帮助调节限流或效率。

内侧边缘58从固定部分44延伸。在该示例中，内侧边缘58从固定部分44的前导边缘50延伸。

外侧边缘60从固定部分44延伸。在该示例中，外侧边缘60从固定部分44的前导边缘51延伸。

如图6中可看到的，叶片42具有上游表面64和相反的下游表面66。上游表面64是入口空气在穿过入口叶片组件30时首先遇到的表面。下游表面66是叶片42的与上游表面64相反的表面。

如先前所提及的，可偏转部分46包括弯曲区段52。弯曲区段52将固定部分44的前导边缘50、51连接到尾部区段54。在许多装置中，并且在所示出的示例性实施例中，弯曲区段52被设计成用于调整叶片42的轴向弯曲和叶片42的径向弯曲。特别地，弯曲区段52有助于叶片42的径向偏转的粗调。

弯曲区段52可以具有沿着内侧边缘58的曲率半径，该曲率半径与上部终端边缘48间隔开的距离不同于沿着外侧边缘60的曲率中心与上部终端边缘58间隔开的距离。在许多优选的实施例中，沿着内侧边缘的曲率中心68与上部终端边缘48间隔的轴向距离比沿着外侧边缘的曲率中心70与上部终端边缘48间隔的轴向距离大。这有助于在调节径向弯曲的同时控制和允许叶片42的轴向弯曲。

将注意力指向图9，该图是图8中示出的截面的放大视图。下部终端边缘62以截面示出。下部终端边缘62相对于与穿过中心毂38的中心纵向轴线74(图8)正交的平面成非零且非垂直的角度72。在图9中用76示出了沿着下部终端边缘62从内侧边缘68到外侧边缘60的高度差。该高度差76也被称为叶片倾斜(vane tilt)77。

再次参考图5，通过回顾叶片42的附图，可以了解，尾部区段54在内侧边缘58与下部终端边缘62的相交处限定了内拐角80。尾部区段54还在外侧边缘60与下部终端边缘62的相交处限定了外拐角82。在最优选的实施例中，叶片42将包括叶片倾斜77、并且导致外拐角82与上部终端边缘48的轴向间隔比内拐角80与上部终端边缘48的间隔更近。叶片倾斜77将取决于特定的几何形状，并且在一些实施例中，它可以不倾斜，使得内拐角80和外拐角82彼此平齐。

预清洁器装置24还可以被设计成用于控制切向速度和涡流形状。这样做的一种方式是通过调整叶片42的节距(pitch)。将注意力指向图6和图8。图8展示了中心纵向轴线74。与中心纵向轴线74正交的平面限定了水平面。在图6中，外拐角82与正交于中心纵向轴线74的平面成第一非零角度P1。内拐角80与正交于中心纵向轴线74的平面成第二非零角度P2。在许多实施例中，第一角度P1将大于第二角度P2。例如，第一角度P1和第二角度P2的范围可以在15°和60°之间。在一些实施例中，第二角度P2可以等于或约等于第一角度P1。在大多数实施例中，第二角度P2不大于等于第一角度P1。许多实施例是可能的。

如先前所提及的，可以调整叶片42的位置以允许轴向弯曲和使径向弯曲最小化。叶片倾斜77用于径向偏转的粗调。为了微调径向偏转，叶片42可以具有可变厚度。

图9示出了叶片42中的一个叶片的截面。在该实施例中，尾部区段54具有径向厚度T1，该径向厚度在内侧边缘58处最大并且向外侧边缘60连续地减小厚度。外侧边缘60处的厚度用T2示出。许多实施例是可能的。内侧边缘58处的厚度T1可以最高达到外侧边缘60处的厚度T2的10倍。在一些应用中，整个叶片42具有不一致的厚度。

如图4中可看到的，空气偏转叶片42围绕中心毂38定位。叶片42中的每一个具有紧固到预清洁器壳体24的固定部分44。叶片42中的每一个的可偏转部分46是自由的并且未附接到壳体34。

在图4所示的实施例中，叶片42中的每一个定位在外环40与中心毂38之间。在许多示例中，叶片42在每个叶片42的固定部分44处紧固到中心毂38和外环40。

可以使用各种技术将叶片42紧固到壳体34。例如，可以使用模制将叶片42紧固到毂38和外环40。模制可以是单次模制的形式、或者可以是多级注射模制的形式。可以使用其他技术来将叶片42紧固到毂38和外环40，包括过盈配合或卡扣配合、或者通过使用超声波焊接。

图5示出了连接件84，该连接件形成上部终端边缘48的一部分并且是固定部分44的一部分。连接件84包括邻近毂38的内侧件85和邻近外环40的相反的外侧件86。内侧件85可以是叶片42的紧固到毂38的唯一部分。叶片42的剩余部分不与毂38连接。类似地，外侧件86可以是叶片42的连接到外环40的唯一部分，使得叶片42的剩余部分不与环40有任何连接。如从图5中可了解到的，内侧件85通过弯曲区段52和内侧边缘58连结。外侧件86通过弯曲区段52和外侧边缘60连结。

叶片42的数量将根据外环40的内半径和叶片42的材料的弹性模量而变化。在许多情况下，存在至少六个柔性空气偏转叶片42，并且在许多情况下，可以存在至少十个柔性空气偏转叶片42。在许多情况下，将存在少于20个空气偏转叶片42。

叶片42可以围绕毂38布置以具有周向重叠。选择重叠量以影响总分离效率。图10是入口叶片组件30的仰视图。可以看到叶片42的下游表面66。图10中的角度88展示了叶片42中的两个叶片的周向重叠量。在一些情况下，在相邻的叶片42之间可以没有重叠，而是开放的空气间隙。在其他情况下，当从中心毂38测量时，重叠88可以不大于60°。在叶片42之间存在间隔的情况下，典型地在角度88处将存在大约50°。

为了允许叶片42中的每一个的可偏转部分46移动和偏转，在内侧边缘58与毂38之间具有内径向间隙90是有帮助的(见图9)。在外侧边缘60中的每一个与外环40之间具有外径向间隙92(图9)也是有帮助的。选择间隙90、92的大小以允许叶片42的可偏转部分42移动，但是要足够小以使空气旁路最小化。在许多情况下，内径向间隙90和外径向间隙92的尺寸(宽度)不超过每个叶片42的宽度的50％。每个叶片42的宽度是在内侧边缘58与外侧边缘60之间延伸的尺寸。在一些情况下，间隙90、92的宽度可以为零，使得边缘58、60刚好接触毂38和外环40。

图16是叶片42中的两个叶片的示意图。图16用110示出了螺旋纵倾角(helix trimangle)。可以调整螺旋纵倾角110以调节叶片42的径向偏转，并且可以在正或负方向上旋转该螺旋纵倾角。平面112由经过叶片42上的节距曲线(pitch curve)的起点的Z轴(中心线)限定。用114展示了从纸中出来的Z轴，并且该Z轴穿过节距曲线的端点。

预清洁器装置24可以包括多个入口叶片组件30，这些入口叶片组件布置在预清洁器壳体内并且彼此平行，如图15所展示。

如前所述，预清洁器装置24包括入口叶片组件30，并且还可以包括可选的出口叶片组件32。在包括入口叶片组件30和出口叶片组件32两者的系统中，在入口叶片组件30中使用柔性叶片42是可选的。也就是说，预清洁器装置24可以包括入口叶片组件30和出口叶片组件32，其中入口叶片组件30具有标准的刚性叶片、并且不具有被设计成具有可偏转部分46的叶片。

出口叶片组件32可以基于入口叶片42的预期流量和节距P1、P2(图6)来设置，以便恢复预清洁器装置24中的压力损失、以及相对于主流量的预期除垢率。

图12至图14示出了出口叶片组件32的一个示例性实施例。出口叶片组件32包括围绕中心毂98的多个翅片或叶片96。围绕叶片96中的每一个叶片的是外环100。环100具有直径102(图12)，该直径基于所需的分离效率来选择。

出口叶片96中的每一个的高度在图12中用104示出。高度104将根据除垢方法和叶片96到毂98的附接来选择、并且还有助于提高效率。

出口叶片组件32以所需的挡板到挡板的距离106放置在入口叶片组件30的下游。该距离106将不大于入口叶片组件30的外环40的半径的十倍。距离106将至少是环100的高度104。

出口叶片96的数量可以变化、并且典型地取决于所使用的叶片96的模量和环40的半径。例如，可以存在至少三个叶片96，例如至少五个叶片96，但不超过20个叶片96。在图13中示出的示例中，存在六个叶片96。

叶片96可以被制成具有节距，如图14所示。在图14中示出了两个节距，P3和P4。节距P3、P4将取决于入口叶片42的节距P1、P2。在所示出的示例中，节距P3和P4是节距P1和P2的数倍大。叶片96的厚度可以在0.2至6.0mm的范围内，例如在0.25mm至5.0mm的范围内。

出口叶片组件32中的叶片96被扭曲以对抗来自由入口叶片组件30引起的空气流方向的涡旋空气流。入口叶片组件30可以被布置成用于引起沿顺时针或逆时针方向中的一个方向的涡旋空气流。出口叶片系统32被布置成用于“去旋涡”或使入口叶片组件30的涡旋空气流的方向反向。例如，如果入口叶片组件30引起沿顺时针方向的流，当它遇到出口叶片组件32的叶片96时，叶片96将工作以使空气流变直，并且通过试图使空气流在逆时针方向上行进而使其去旋涡，并且导致基本上直的流。

应当了解，叶片42可以被选择成具有对系统性能有影响的材料和尺寸。叶片42的可偏转部分46将是“可偏转的”。在本上下文中，“可偏转的”将是指具有弹性模量高达10,000Mpa并且典型地至少10MPa的叶片。用于叶片42的可偏转部分46的一种有用材料是由海翠(Hytrel)制成的注射模制级树脂，海翠具有在-40℃到85℃之间的温度范围内一致的弹性模量。其他材料是可能的。在本上下文中，可偏转叶片42将具有典型地不大于5mm且至少0.25mm的厚度。可偏转部分46被配置成用于在使用中响应于穿过预清洁器装置的足够的空气流量变化而偏转，以影响压降和效率。

环40的直径可以取决于叶片42的弹性模量。毂38的直径将不大于环40的直径的75％但至少为环40的直径的16％。

预清洁器装置24可以被设计成用于产生所需的响应。例如，如果希望影响涡流的形状和分离效率，则可以修改叶片42、96的节距P1、P2、P3、P4。影响涡流形状和分离效率的其他变量包括：内径向间隙90和外径向间隙92；重叠角度88；挡板到挡板的距离106、和除垢环直径102。

为了影响预清洁器装置24的压降，可以调整以下因素：叶片42、96的弹性模量；叶片偏转量；毂38和环40的半径；叶片节距P1、P2、P3、P4；以及叶片重叠88。

为了影响叶片偏转量，可以调整以下变量：弹性模量；叶片厚度；环40的半径；叶片42的数量；重叠角度88；以及叶片倾斜77。

预清洁器装置24可以用于空气预清洁方法中。待过滤的空气在箭头26处被引导到空气清洁器组件20中。入口叶片组件30引起涡旋空气流，该涡旋空气流使得灰尘或其他碎屑借助惯性地与空气流的剩余部分分离。然后，最终没有一些灰尘或碎屑的涡旋空气直接流入主空气清洁器22或穿过出口叶片组件32。

如果穿过出口叶片组件32，出口叶片将使由入口叶片组件30引起的涡旋空气流反向，以使空气流基本上变直或去旋涡。然后将基本上变直的空气流引导到主空气清洁器。

在使空气流穿过入口叶片组件30的步骤期间，当流量增加到较高流量状况时，入口叶片42将偏转，从而导致较低的压降。叶片42的弯曲将使每个相邻叶片42在轴向背离下一个相邻叶片42的方向上移动，这降低了跨过叶片组件30的压降。当空气流回到较低流量状况时，入口叶片42将返回到它们的原始形状。

以上呈现了示例原理。可以使用这些原理作出许多实施例。

Claims (34)

1.一种预清洁器装置，所述预清洁器装置用于从进入发动机空气清洁器的空气流空气中分离夹带物质的一部分；所述预清洁器装置包括：

(a)预清洁器壳体；以及

(b)至少第一柔性空气偏转叶片，所述至少第一柔性空气偏转叶片具有紧固到所述预清洁器壳体的固定部分、和可偏转部分；

(i)所述可偏转部分包括从所述固定部分延伸的弯曲区段、和从所述弯曲区段延伸的尾部区段。

2.如权利要求1所述的预清洁器装置，其中：

(a)所述第一空气偏转叶片的所述固定部分限定上部终端边缘；以及

(b)所述第一空气偏转叶片的所述可偏转部分限定周缘，所述周缘包括内侧边缘和外侧边缘以及桥接所述内侧边缘和所述外侧边缘的下部终端边缘；所述内侧边缘和所述外侧边缘中的每一个从所述固定部分延伸；所述尾部区段限定所述下部终端边缘。

3.如权利要求2所述的预清洁器装置，其中：

(a)所述弯曲区段具有沿着所述内侧边缘的曲率中心和沿着所述外侧边缘的曲率中心；

(i)沿着所述内侧边缘的曲率中心与所述上部终端边缘间隔开的轴向距离大于沿着所述外侧边缘的曲率中心与所述上部终端边缘间隔开的轴向距离。

4.如权利要求2和3中任一项所述的预清洁器装置，其中：

(a)所述预清洁器壳体具有中心毂，所述中心毂具有穿其而过的中心纵向轴线；以及

(b)所述下部终端边缘相对于正交于所述中心纵向轴线的平面成非零且非垂直的角度。

5.如权利要求3和4中任一项所述的预清洁器装置，其中：

(a)所述尾部区段限定在所述内侧边缘与所述下部终端边缘的相交处的内拐角、以及在所述外侧边缘与所述下部终端边缘的相交处的外拐角；以及

(b)所述外拐角与所述上部终端边缘的轴向间隔比所述内拐角与所述上部终端边缘的轴向间隔更近。

6.如权利要求4所述的预清洁器装置，其中：

(a)所述尾部区段限定在所述内侧边缘与所述下部终端边缘的相交处的内拐角、以及在所述外侧边缘与所述下部终端边缘的相交处的外拐角；以及

(b)所述外拐角与正交于所述中心纵向轴线的平面成第一非零角度；并且所述内拐角与正交于所述中心纵向轴线的平面成第二非零角度。

7.如权利要求6所述的预清洁器装置，其中，所述第一角度和所述第二角度为零。

8.如权利要求6和7中任一项所述的预清洁器装置，其中，所述第二角度不大于或等于所述第一角度。

9.如权利要求8所述的预清洁器装置，其中，所述第一角度和所述第二角度的范围在15°和60°之间。

10.如权利要求6所述的预清洁器装置，其中，所述第一角度大于所述第二角度。

11.如权利要求2至6中任一项所述的预清洁器装置，其中：

(a)所述尾部区段的径向厚度在所述内侧边缘处最大、并且向所述外侧边缘减小厚度。

12.如权利要求11所述的预清洁器装置，其中：

(a)所述内侧边缘处的厚度最高达到所述外侧边缘的厚度的10倍。

13.如权利要求2和3中任一项所述的预清洁器装置，其中：

(a)所述预清洁器壳体具有中心毂；以及

(b)所述至少第一柔性空气偏转叶片包括围绕所述中心毂定位的多个柔性空气偏转叶片，每个柔性空气偏转叶片具有紧固到所述预清洁器壳体的固定部分、和可偏转部分；

(i)每个叶片的所述可偏转部分包括从所述固定部分延伸的弯曲区段、和从所述弯曲区段延伸的尾部区段；以及

(ii)每个叶片的所述可偏转部分被配置成用于在使用中响应于穿过所述预清洁器装置的足够的空气流量增加而偏转。

14.如权利要求13所述的预清洁器装置，其中：

(a)所述预清洁器壳体进一步包括外环，并且所述柔性空气偏转叶片中的每一个定位在所述外环与所述中心毂之间；以及

(b)每个柔性空气偏转叶片在每个叶片的所述固定部分处紧固到所述中心毂和所述外环。

15.如权利要求13和14中任一项所述的预清洁器装置，其中，存在至少六个柔性空气偏转叶片。

16.如权利要求13和14中任一项所述的预清洁器装置，其中，存在至少十个柔性空气偏转叶片。

17.如权利要求13至16中任一项所述的预清洁器装置，其中，每个柔性空气偏转叶片的所述尾部区段具有在径向方向上可变的厚度；最大的厚度是沿着所述中心毂并且向所述叶片的邻近所述外环的部分减小。

18.如权利要求13至17中任一项所述的预清洁器装置，其中，所述多个柔性空气偏转叶片沿周向重叠。

19.如权利要求18所述的预清洁器装置，其中，当从所述中心毂测量时，所述重叠不大于60°。

20.如权利要求14所述的预清洁器装置，其中：

(a)所述柔性空气偏转叶片的所述固定部分中的每一个限定上部终端边缘；以及

(b)所述柔性空气偏转叶片的所述可偏转部分中的每一个限定周缘，所述周缘包括内侧边缘和外侧边缘以及桥接所述内侧边缘和所述外侧边缘的下部终端边缘；所述内侧边缘和所述外侧边缘中的每一个从所述固定部分延伸；所述尾部区段限定所述下部终端边缘。

21.如权利要求20所述的预清洁器装置，其中：

(a)内径向间隙限定在所述内侧边缘中的每一个与所述中心毂之间；以及

(b)外径向间隙限定在所述外侧边缘中的每一个与所述外环之间。

22.如权利要求21所述的预清洁器装置，其中：

(a)所述柔性空气偏转叶片中的每一个的宽度在所述内侧边缘与所述外侧边缘之间延伸；

(b)所述内径向间隙的宽度不大于每个叶片的宽度的50％；以及

(c)所述外径向间隙的宽度不大于每个叶片的宽度的50％。

23.如权利要求1至22中任一项所述的预清洁器装置，其中：

(a)所述至少第一柔性空气偏转叶片包括入口叶片系统；以及

(b)所述预清洁器装置进一步包括在所述入口叶片系统下游的出口叶片系统；所述出口叶片系统具有固定到所述预清洁器壳体的多个刚性叶片。

24.如权利要求23所述的预清洁器装置，其中：

(a)所述入口叶片系统引起涡旋空气流；以及

(b)所述出口叶片系统使所述入口叶片系统的所述涡旋空气流去旋涡。

25.如权利要求1至24中任一项所述的预清洁器装置，其中：

(a)所述入口叶片系统包括在所述预清洁器壳体内彼此平行的多个入口叶片系统。

26.如权利要求1至25中任一项所述的预清洁器装置，其中：

(a)所述可偏转部分被配置成用于在使用中响应于穿过所述预清洁器装置的足够的空气流量变化而偏转。

27.如权利要求1所述的预清洁器装置，所述预清洁器装置与任何一项或多项权利要求结合。

28.如权利要求1所述的预清洁器装置，所述预清洁器装置与任何一项或多项权利要求结合和/或与附图中示出的任一特征结合。

29.一种预清洁器装置，所述预清洁器装置用于从进入发动机空气清洁器的空气流空气中分离夹带物质的一部分；所述预清洁器装置包括：

(a)预清洁器壳体；

(b)入口叶片系统，所述入口叶片系统位于所述预清洁器壳体中、被布置成用于引起沿顺时针或逆时针方向中的一个方向的涡旋空气流；以及

(c)出口叶片系统，所述出口叶片系统位于所述预清洁器壳体中在所述入口叶片系统的下游；所述出口叶片系统被布置成用于使所述入口叶片系统的所述涡旋空气流反向，以使所述空气以基本上直的流的形式流动。

30.如权利要求29所述的预清洁器装置，其中：

(a)所述入口叶片系统包括多个柔性空气偏转叶片，每个柔性空气偏转叶片具有紧固到所述预清洁器壳体的固定部分、和可偏转部分；

(i)所述可偏转部分包括从所述固定部分延伸的弯曲区段、和从所述弯曲区段延伸的尾部区段；以及

(ii)所述可偏转部分被配置成用于在使用中响应于穿过所述预清洁器装置的足够的空气流量增加而偏转。

31.如权利要求29和30中任一项所述的预清洁器装置，其中：

(a)所述预清洁器壳体具有中心毂；以及

(b)所述多个柔性空气偏转叶片被紧固到所述中心毂并且围绕所述中心毂定位。

32.如权利要求31所述的预清洁器装置，其中：

(a)所述出口叶片系统包括多个刚性叶片，所述多个刚性叶片被紧固到所述中心毂并且围绕所述中心毂定位。

33.如权利要求29所述的预清洁器装置，所述预清洁器装置与任何一项或多项权利要求结合。

34.如权利要求29所述的预清洁器装置，所述预清洁器装置与任何一项或多项权利要求结合和/或与附图中示出的任一特征结合。

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