CN115163356B - 一种双通式进气帽 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双通式进气帽，属于发动机进气系统技术领域，其组成包括进气帽壳体、中心气管以及直通旋流管，其中，进气帽壳体的一端为进气端，另一端为出气端，进气端设置有用于使空气进入进气帽壳体内部腔体的进气孔；中心气管套设于进气帽壳体的内部，且中心气管的空气通道具有与进气帽壳体的进气端连通与关闭两种状态；一个以上直通旋流管固定安装于中心气管的外周侧，且每个直通旋流管的进气口均与进气帽壳体的进气端连通，每个直通旋流管的排尘通道均与外界大气连通；中心气管和直通旋流管的出气口均与进气帽壳体的出气端连通。该双通式进气帽具有结构简单紧凑，能提高发动机的进气效率的优点。

Description

一种双通式进气帽

技术领域

本发明属于发动机进气系统技术领域，具体涉及一种双通式进气帽。

背景技术

在以棉花机为代表的农机以及矿山机械为代表的工程机械中，当车辆在使用时会扰动地面粉尘及环境的杂质，使得发动机进气的空气粉尘杂质含量非常大，进而使发动机吸入的空气含有大量的粉尘和农作物枝叶等大尺寸、轻质杂质，这些杂质进入发动机进气道以后，会被空气滤清器拦截。

然而，这些杂质经常会导致空气滤清器堵塞，使空气滤清器需要频繁保养。例如棉花收割机在工作时，每经过约两个小时就需要清理空气滤芯。因此，研发一种防堵塞的空气预滤器非常急迫。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种双通式进气帽，该双通式进气帽在空气中杂质比较多的情况下，会使空气流经直通旋流管，进而通过离心力使杂质通过直通旋流管的排尘通道排放放到外界大气中，在空气中杂质较少的情况下，使空气经过直通旋流管与中心气管两条路径，进气阻力大大降低。

本发明采用以下技术方案：

一种双通式进气帽，包括进气帽壳体、中心气管以及直通旋流管；

所述进气帽壳体的一端为进气端，另一端为出气端；所述进气端设置有用于使空气进入所述进气帽壳体内部腔体的进气孔；

所述中心气管套设于所述进气帽壳体的内部，且所述中心气管的空气通道具有与所述进气帽壳体的进气端连通与关闭两种状态；

一个以上所述直通旋流管固定安装于所述中心气管的外周侧，且每个所述直通旋流管的进气口均与所述进气帽壳体的进气端连通，每个所述直通旋流管的排尘通道均与外界大气连通；

所述中心气管和所述直通旋流管的出气口均与所述进气帽壳体的出气端连通。

进一步地，所述中心气管的进气口处设置有隔挡件，通过移动所述隔挡件以打开或关闭所述中心气管的进气口，使所述中心气管的空气通道与所述进气帽壳体的进气端连通或关闭。

进一步地，所述中心气管通过在所述进气帽壳体内部沿轴向缩短与伸长的方式使所述中心气管的空气通道与所述进气帽壳体的进气端连通或关闭。

进一步地，所述直通旋流管包括同轴套设的进气管、出气管以及旋流叶片；

所述进气管的顶端与设置于所述进气帽壳体内的进气面板密封连接；

所述出气管的顶端容置于所述进气管的底端内部，所述出气管的底端伸出所述进气管与设置于所述进气帽壳体内的出气面板密封连接；所述进气管与所述出气管之间的周向间隙为排尘通道；

所述旋流叶片固定设置于所述进气管的上端内部。

进一步地，所述旋流叶片包括中心轴以及具有螺旋曲面的叶片本体；

所述中心轴的轴线与所述进气管的轴线重合，并使所述叶片本体位于所述进气管与所述中心轴之间。

进一步地，所述中心轴的两端为半球体。

进一步地，所述叶片本体的厚度沿所述进气管的径向向外逐渐减小。

进一步地，所述直通旋流管的叶片有效通道尺寸大于30mm。

进一步地，所述双通式进气帽还包括中心杆；

所述中心杆的一端与所述中心气管固定连接，另一端穿过所述进气帽壳体的顶部向上延伸，并可抬起与放下；

当所述中心杆抬起时，所述中心气管伸长并与所述进气帽壳体抵接，使所述中心气管的空气通道与所述进气帽壳体的进气端呈关闭状态；当所述中心杆放下时，所述中心气管缩短并与所述进气帽壳体分开，使所述中心气管的空气通道与所述进气帽壳体的进气端连通。

进一步地，所述双通式进气帽还包括与每个所述集尘室的排尘通道连通的集尘室；

所述集尘室设置于所述进气帽壳体的底部，且所述集尘室的排尘口设置有排尘鸭嘴。

有益效果：

1、本发明的双通式进气帽，直通旋流管布置在中心气管的外周侧，当空气中杂质比较多时，可以关闭中心气管的空气通道，使从进气帽进气口进入的空气只流过直通旋流管，从而借助离心力使空气中的杂质通过直通旋流管的排尘通道排放到外界大气中；当空气中的杂质较少时，打开中心气管的空气通道，从而使从进气帽进气口进入的空气分成两路，一路从直通旋流管流过，另一路从中心气管流过，并最终汇聚，以流入发动机进气系统的下一级过滤装置，空气从两路流过该发动机进气帽时，增加了气流的流通面积，减小了进气阻力、提升了良好进气环境下车辆的动力性，同时减小了发动机的油耗。

2、本发明的双通式进气帽，中心气管可以通过隔挡件的方式使中心气管的空气通道与进气帽壳体的进气端连通或关闭，结构简单紧凑。

3、本发明的双通式进气帽，中心气管可以在进气帽壳体内部沿轴向缩短与伸长的方式使中心气管的空气通道与进气帽壳体的进气端连通或关闭，结构简单紧凑。

4、本发明的双通式进气帽，其旋流叶片的中心轴的两端设计为半球体结构，以及使叶片本体的厚度沿进气管的径向向外逐渐减小，均可以减小空气流动阻力，进而提高该进气帽中直通旋流管对吸入空气杂质的净化效率，也能提高发动机进气效率。

5、本发明的双通式进气帽，使直通旋流管的叶片的有效通道尺寸大于30mm，可以保证在采棉作业的环境中，该直通型旋流管不被堵塞。

6、本发明的双通式进气帽，当中心杆抬起时，中心气管伸长并与进气帽壳体抵接，中心气管的空气通道与进气帽壳体的进气端关闭即不连通，空气从进气帽壳体的进气孔流入，并只从直通旋流管通过；当中心杆放下时，中心气管缩短并与进气帽壳体分开，使中心气管的空气通道与进气帽壳体的进气端连通，空气从进气帽壳体的进气孔流入，一路通过直通旋流管，另一路通过中心气管，并汇聚到进气帽壳体的底部以流入发动机进气系统的下一级过滤器，中心气管的空气流通通道的启闭状态的调整操作简单且可靠。

附图说明

图1为本发明的双通式进气帽在中心气管的空气通道与进气帽壳体的进气端呈连通状态时的工作原理示意图；

图2为本发明的双通式进气帽在中心气管的空气通道与进气帽壳体的进气端呈关闭状态时的工作原理示意图；

图3为图1中直通旋流管的三维结构示意图；

图4为图3中直通旋流管的工作原理示意图；

其中，1－防尘罩，2－进气帽壳体，3－中心气管，4－直通旋流管，5－集尘室，6－排尘鸭嘴，7－中心杆，8－进风面板，9－出风面板，10－进气管，11－出气管，12－中心轴，13－旋流叶片，14－进气孔。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

实施例一：

如图1-图4所示，一种双通式机进气帽，包括进气帽壳体2、中心气管3以及直通旋流管4；其中：

进气帽壳体2的一端为进气端，另一端为出气端，且进气端设置有用于使空气进入进气帽壳体2内部腔体的进气孔；

中心气管3通过进气帽壳体2内部的进风面板8与出风面板9套设于进气帽壳体2的内部(其中进风面板8位于网状分布的进气孔14的下方，进气帽壳体2内部进风面板8上方区域为进气端)，且中心气管3的空气通道具有与进气帽壳体2的进气端连通与关闭两种状态，如图1，在打开状态时，从进气帽壳体2的进气孔14进来的空气能够流过中心气管3，如图2，在关闭状态时，从进气帽壳体2的进气孔14进来的空气不能流过中心气管3；

八个直通旋流管4沿周向等间隔固定安装于中心气管3的外周侧(直通旋流管4的轴向两端分别支撑在进风面板8与出风面板9上)，且每个直通旋流管4的进气口均与进气帽壳体2的进气端连通，每个直通旋流管4的排尘通道(进气管10与出气管11之间的周向间隙为排尘通道)均与外界大气连通，如此，形成空气的另一条通路；在本实施例中，直通旋流管4的轴线与中心气管3的轴线平行；

而且，中心气管3和直通旋流管4的出气口均与进气帽壳体2的出气端连通。

作为改进，防尘罩1固定安装于进气帽壳体2的顶部，可以防止雨水或杂物直接进入该进气帽内；集尘室5设置于进气帽壳体2的底部，且与每个直通旋流管4的排尘通道连通，用于收集流经直通旋流管4的空气中的杂质，排尘鸭嘴6安装于集尘室5的排尘口，排尘鸭嘴6可以利用发动机的进气脉冲将集尘室5收集的杂质从集尘室5的排尘口排出。当然，除了使用排尘鸭嘴6外，还可以是使用其它排尘件，利用其它排尘方式，比如通过胶管将集尘室5的排尘口与抽尘泵连接进行排尘；或利用废弃引射的方式，将集尘室5的排尘口与发动机的排气管连接，由排气管在发动机排气时在排尘口产生的负压将集尘室5收集的杂质抽出，并随发动机的废气排出。必要的时候，可以人工将排尘鸭嘴6取下，然后清理集尘室5内收集的杂质。

具体地，中心气管3可以通过一种类似收缩天线杆收缩的结构实现缩短与伸长，从而使中心气管3的空气通道与进气帽壳体2进气端连通或关闭，参考图1与图2，中心杆7的一端与中心气管3的伸缩端固定连接，另一端穿过进气帽壳体2的顶部向上延伸，并可抬起与放下；当中心杆7抬起时，中心气管3伸长并与进气帽壳体2抵接，中心气管3的空气通道与进气帽壳体2进气端之间关闭，空气从进气孔流入，并只从直通旋流管4通过；当中心杆7放下时，中心气管3缩短并与进气帽壳体2分开，中心气管3的空气通道与进气帽壳体的进气端连通，空气从进气孔流入，一路通过直通旋流管4，另一路通过中心气管3，并汇聚到进气帽壳体2的底部以流入发动机进气系统的下一级过滤器(实际使用中，当车辆的发动机进气环境比较干净，不需要做预净化时，可放下中心杆7使中心气管3收缩，则外界气流通过中心气管3和直通旋流管4，最后流经该进气帽的出气口通往发动机的下一级过滤器进行精滤。)

另一种实现中心气管3的空气通道与进气帽壳体2进气端在连通与关闭两种状态之间切换的方式是通过在进气帽壳体2的进气端设置一个可移动的隔档件，通过移动该隔挡件直接打开或关闭中心气管3的空气通道，例如可以在进气帽壳体2的顶部设置一个伸入进气帽壳体2进气端的拉杆，拉杆伸入进气帽壳体2进气端的一端设置一个面积大于中心气管3直径的薄板，通过拉杆将薄板推动到中心气管的顶部后，薄板将中心气管3的顶端开口封闭；通过拉杆将薄板移动到进气帽壳体2的顶部后，中心气管3的空气通道打开。

可以理解的是，中心气管3的空气通道打开或关闭可以通过诸多方式实现，而并不局限于上述两种方式。

参考图1-图4，直通旋流管4包括进气管10和同轴套设在进气管10内部轴向两端的出气管11以及旋流叶片13；其中：进气管10的顶端翻边通过焊接或者铆接等方式与设置于进气帽壳体2内的进风面板8密封连接；出气管11的顶端容置于进气管10的底端内部，出气管11的底端伸出进气管10后翻边通过焊接或者铆接等方式与设置于进气帽壳体2内的出风面板9密封连接(出气管11容置于进气管10的深度可以由进风面板8与出风面板9的间距控制)；旋流叶片13固定设置于进气管10的上端内部。

实施例二：

在实施例一的基础上，为了适应采棉机等农用车辆的进气净化需求，防止因尺寸较大的杂质进入，堵塞旋流管的进口，进而导致空气滤清器阻力激增，需频繁保养空气滤清器的问题，提供一种更具体的直通旋流管4：

直通旋流管4的叶片有效通道尺寸大于30mm(在专门实地分析研究了采棉作业中进气系统预滤器堵塞的临界通道尺寸，得到了离心式预滤器的通道尺寸大于30mm就不会造成堵塞的结论)，且旋流叶片13的中心轴12的两端设计为半球体结构，进气管10内径为70mm，总长度为200mm左右的大旋流管(目前市场上发动机进气净化用的直通旋流管4的进气管内径一般小于40mm，大多数在20-10mm之间)，叶片本体的螺旋曲面的内外螺旋线均为标准螺旋线，其外螺旋线的螺旋角在32°～40°范围之间，叶片本体的包角在100°～120°范围之间，叶片本体的厚度沿进气管的径向向外逐渐减小，叶片本体的横截面为等腰梯形，靠近中心轴的底为下底，长度2mm，靠近进气管10内壁的底为上底，长度为1mm，该直通旋流管4可以实现单管流量150m³/h－220m³/h，杂质过滤效率最高可达到90％(其杂质过滤效率的范围是在85％-90％之间)，空气流动阻力1.2kPa左右的指标。

为使该双通式进气帽达到上述性能，若使用抽尘泵进行排尘，则可以使用24V直流电，抽尘静压不小于直通旋流管4空气流动阻力的1.2倍，抽尘流量不低于流过直通旋流管4空气流量的10％，以确保抽尘泵能够将直通旋流管4分离出的杂质排出。

在上述的螺旋线的螺旋角在32°～40°范围之间，叶片本体的包角在100°～120°范围之间的设计下，该直通旋流管4可以产生适宜的切向力，满足杂质过滤效率最高90％的要求。

与大部分市面直接选用的空气滤清器相比较，本实施例提供的双通式进气帽，在直通旋流管4中的空气流动阻力低于2kPa，杂质过滤效率在85％-90％之间，大幅提升了空气滤芯的维护保养间隔。另外，该双通式进气帽结构紧凑，进气阻力在500Pa-1700Pa之间，可应满足进气流量在1200-2000m³/h之间的发动机进气量需求。

可以看出，上述的双通式进气帽相当于发动机进气系统的一个预滤器，其装配到发动机的进气系统后：

外界含杂质空气通过进气孔14进入到进气道10，并流动到直通旋流管4内，直通旋流管4将大部分杂质分离到集尘室5；经过直通旋流管4初级净化后的空气进入发动机进气系统的下一级滤清器内部经过空气滤芯精滤，然后进入到滤后集气腔内，最后通过空气滤出气管通往发动机进气口为发动机提供洁净的燃烧空气。

与现有农用车辆所采用的进气帽相比，该双通式进气帽一方面通过改进进气帽中直通旋流管4的结构，提升了大尺寸杂质的通过能力，具有在净化空气中杂质时，空气流动高效低阻的效果；另一方面，通过采用中心气管3的结构，在空气较洁净时，可以采用直通旋流管4和中心气管3同时进气的模式，增加气流的流通面积，达到减小进气阻力、提升良好进气环境下车辆的动力性，同时减小发动机的油耗。该双通式进气帽实现了避免在使用中的异常堵塞的问题，降低了发动机进气系统的额定进气阻力，提升了发动机的动力输出，进而提升了装备有该双通式进气帽的相关机械的作业效率。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种双通式进气帽，其特征在于，包括进气帽壳体、中心气管以及直通旋流管；

所述进气帽壳体的一端为进气端，另一端为出气端；所述进气端设置有用于使空气进入所述进气帽壳体内部腔体的进气孔；

所述中心气管套设于所述进气帽壳体的内部，且所述中心气管的空气通道具有与所述进气帽壳体的进气端连通与关闭两种状态；

一个以上所述直通旋流管固定安装于所述中心气管的外周侧，且每个所述直通旋流管的进气口均与所述进气帽壳体的进气端连通，每个所述直通旋流管的排尘通道均与外界大气连通；

所述中心气管和所述直通旋流管的出气口均与所述进气帽壳体的出气端连通；

所述中心气管的进气口处设置有隔挡件，通过移动所述隔挡件以打开或关闭所述中心气管的进气口，使所述中心气管的空气通道与所述进气帽壳体的进气端连通或关闭；

所述中心气管通过在所述进气帽壳体内部沿轴向缩短与伸长的方式使所述中心气管的空气通道与所述进气帽壳体的进气端连通或关闭；

还包括中心杆；

所述中心杆的一端与所述中心气管固定连接，另一端穿过所述进气帽壳体的顶部向上延伸，并可抬起与放下；

当所述中心杆抬起时，所述中心气管伸长并与所述进气帽壳体抵接，使所述中心气管的空气通道与所述进气帽壳体的进气端呈关闭状态；当所述中心杆放下时，所述中心气管缩短并与所述进气帽壳体分开，使所述中心气管的空气通道与所述进气帽壳体的进气端连通。

2.如权利要求1所述的双通式进气帽，其特征在于，所述直通旋流管包括同轴套设的进气管、出气管以及旋流叶片；

所述进气管的顶端与设置于所述进气帽壳体内的进气面板密封连接；

所述出气管的顶端容置于所述进气管的底端内部，所述出气管的底端伸出所述进气管与设置于所述进气帽壳体内的出气面板密封连接；所述进气管与所述出气管之间的周向间隙为排尘通道；

所述旋流叶片固定设置于所述进气管的上端内部。

3.如权利要求2所述的双通式进气帽，其特征在于，所述旋流叶片包括中心轴以及具有螺旋曲面的叶片本体；

所述中心轴的轴线与所述进气管的轴线重合，并使所述叶片本体位于所述进气管与所述中心轴之间。

4.如权利要求3所述的双通式进气帽，其特征在于，所述中心轴的两端为半球体。

5.如权利要求2至4任一项所述的双通式进气帽，其特征在于，所述叶片本体的厚度沿所述进气管的径向向外逐渐减小。

6.如权利要求1至4任一项所述的双通式进气帽，其特征在于，所述直通旋流管的叶片有效通道尺寸大于30mm。

7.如权利要求1至4任一项所述的双通式进气帽，其特征在于，还包括与每个所述直通旋流管的排尘通道连通的集尘室；

所述集尘室设置于所述进气帽壳体的底部，且所述集尘室的排尘口设置有排尘鸭嘴。