CN201269152Y - 发动机进气除尘器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种发动机进气除尘器，包括一壳体，其开有一进气口和一出气口；一组涡流片，安装在进气口内；还包括一离心室，位于涡流片上方的壳体内，离心室壁上开有一排灰口；一叶片组件，包括至少两外叶片和至少两内叶片，可转动地安装在离心室内，内叶片正对出气口，外叶片正对排灰口。其结构简单，适用于大粉尘环境。当发动机以中、低速运行时，仍能起到良好的除尘作用，从而提高汽车、工程机械发动机的进气质量，降低发动机的废气排放，减少对大气环境的污染。并且延长了发动机和空气滤清器滤芯的使用寿命，降低设备的使用和维护成本。

Description

发动机进气除尘器

技术领域

本实用新型涉及一种过滤装置，尤其涉及一种用于发动机进气的除尘装置。

背景技术

宝钢炼铁厂高炉炉台使用的履带式挖掘机主要承担高炉出铁大沟溶损耐材和铁渣的破碎、清理作业，作业中产生的大量粉尘及高炉本身产生的粉尘，随空气吸入发动机空气滤清器，导致滤芯表面粘附着大量粉尘，易造成滤芯堵塞，从而导致以下几方面问题的发生：

1、由于空滤纸质表面粘附大量粉尘，直接影响空气通过滤芯的流量，造成发动机进气量的减少。而发动机空气与燃料混合比一般为14∶1，由于发动机进气量不足，造成燃油因缺少足够空气助燃，使燃油燃烧不充分，引发发动机燃烧室内积炭、排气管冒黑烟、发动机工作粗暴等不良现象。

2、由于燃烧室内的积炭受高温、高压气体冲击，附吸在燃烧室的碳颗粒脱落，加剧了气缸缸套与活塞、活塞环与气缸缸套磨损，引起发动机窜气、气缸压力下降，从而造成发动机的动力下降。同时，燃烧混合气通过活塞环进入曲轴箱，与机油混合，污染机油，导致机油变质，引起发动机润滑不良，从而加剧发动机的磨损，性能状态劣化。

3、发动机进气不足和缸套、活塞环等的磨损，引起发动机排气管冒黑烟、曲轴箱通气口窜出大量与机油混合过的未经充分燃烧的有毒废气，从而导致发动机废气排放超标，污染大气。

目前重型汽车、工程机械发动机空气过滤普遍使用湿式空滤器、重型空滤器，而进气口采用直桶式或涡流式进气口。

直桶式进气口采用网孔较大薄型钢板加工而成。其主要功能是阻挡杂物被吸入空滤器内，不能对进气进行初次过滤。涡流式进气口利用进气口涡流片产生进气涡流，根据涡流的特性，利用离心力，可将大颗粒粉尘、杂物，通过顶部环形槽，排入接尘盆中，对进气进行初次过滤除尘。

针对目前汽车、工程机械在高粉尘区域作业，直桶式进气口根本不适合这种环境情况下作业，其原因就是粉尘直接进入空滤器内，不管是湿式空滤器，还是重型空滤器，滤芯很快被粉尘粘附，造成发动机进气量的不足，从而造成上述几个问题的产生。涡流式进气口在高粉尘区域作业，进气质量比直桶式有所提高，特别是发动机高速运行时，效果良好，但在发动机中、低速运行状态下，特别是低速运行状态下，其效果不理想，无法将进气中的粉尘颗粒进行有效初次过滤，被吸入空滤器内，造成滤芯表面被粉尘粘附。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种发动机进气除尘器，有效解决了原空气滤清器进气口在发动机低、中速运行时，由于进气口进气量下降后引起涡流流速降低而导致除尘效果差的缺陷，使进入下一级空滤器的空气质量得到提高，有效地减轻了空滤芯被粉尘粘附，确保了空气滤芯的进气效能，大大降低了发动机故障的发生，延长了空气滤清器和发动机使用寿命。同时，由于进气质量的提升，发动机燃烧良好，降低了废气排放，从而减轻了废气排放对大气环境的污染。

本实用新型的原理如下：

根据发动机进气量公式(1)： $V=\frac{\mathrm{\ηpqn}}{120\mathrm{TR}}$ (V：发动机进气量，η：充气效率，q：发动机排量，n：发动机转速，T：进气温度，R：气体常数)，气流速度公式(2)： $v=\frac{V}{S}$ (v：气流速度，V：进气量，S：时间)和动能公式(3) $E=\frac{1}{2}{\mathrm{mv}}^2$ (E：气流动能，m：气体质量，v：气流速度)可看出：当发动机处于运行状态时(一般运行转速在600转～2200转之间)，发动机进气量与发动机的转速成正比；在相同时间下，气流速度与发动机进气量成正比；在相同条件下，气流产生的动能与气流速度的平方成正比。由此可见，在相同条件下，气流产生的动能与发动机的转速成正比，即发动机进气动力离心除尘器转速与发动机转速成正比。

根据分离因素(相对离心力)计算公式(4)： $\mathrm{RCF}=\frac{F}{G}=\frac{\mathrm{m\ω}2r}{\mathrm{mg}}=\frac{\mathrm{\ω}2r}{g}$ (F：离心力，G：粉尘重力，m：粉尘质量，ω：旋转角速度，r：旋转体离旋转轴的距离，g：重力加速度)，粉尘离心力的大小与发动机进气动力离心除尘器旋转角速度成正比，这就是发动机转速低时除尘效果差的原因。

根据发动机进气动力离心除尘器输入功率公式(5)： $P_v=\frac{1}{2}\mathrm{\ρ}{\mathrm{Av}}^3=\frac{1}{2}\mathrm{\ρ\π}{R}_{\mathrm{\ω}}{v}^3$ (ρ：空气密度，A：叶片扫掠面积，R_ω：叶片半径，v：气流流速)，在相同情况下，发动机进气动力离心除尘器输入功率与叶片扫略面积成正比。因此，通过增大内叶片面积，可增大叶片的扫掠面积，从而增大发动机进气动力离心除尘器的输入功率。

根据发动机进气动力离心除尘器输出功率公式(6)： $P_{\mathrm{\ω}}=\frac{1}{2}\mathrm{\ρ}{\mathrm{Av}}^3{C}_{\mathrm{\ρ}}$ (C_ρ：风能捕获系数)，在相同条件下，输出功率与C_ρ成正比。根据贝茨定律：(λ：叶尖速比，

：叶片节距角)，叶片节距角

越小，C_ρ的峰值越大。因此，通过减小叶片节距角可增大发动机进气动力离心除尘器输出功率。

综上所述，本实用新型可通过增大内叶片面积后增大了发动机进气动力离心除尘器输入功率，同时通过减小叶片节距角增大了发动机进气动力离心除尘器的输出功率，从而提高了发动机进气动力离心除尘器外叶片的旋转角速度，增大了粉尘颗粒的离心力，继而提高了发动机在中、低速时的除尘效果。

本实用新型的技术构思：首先利用进气口涡旋片形成进气涡流，推动发动机进气动力离心除尘器外部叶片旋转，然后在发动机低、中速运行时利用出气口的气流动能，推动发动机进气动力离心除尘器上四个带有斜角的内叶片，使发动机进气动力离心除尘器得到的旋转驱动力合二为一，加速发动机进气动力离心除尘器叶片旋转，增大离心力，使粉尘颗粒在离心力的作用下，通过切向排灰口排出，从而改善了发动机低、中速时的除尘效果。

本实用新型的技术方案：一种发动机进气除尘器，包括一壳体，其开有一进气口和一出气口；一组涡流片，安装在进气口内；还包括：

一离心室，位于涡流片上方的壳体内，离心室壁上开有一排灰口；

一叶片组件，包括至少两外叶片和至少两内叶片，可转动地安装在离心室内，内叶片正对出气口，外叶片正对排灰口。

优选地，所述叶片组件包括一支撑杆，其一端通过一对固定螺母可转动地安装在离心室的顶部，支撑杆的另一端与一轴承通过轴承座配合连接；轴承座上固定安装一旋转座；

所述外叶片对称布置，通过一连接杆与旋转座固定连接；

所述内叶片对称布置，并与旋转座固定连接。

优选地，所述外叶片为四片，内叶片为四片。

优选地，所述内叶片下部设有圆弧角。

优选地，所述内叶片下部设有斜角α。

优选地，所述内叶片的斜角α范围90°～180°。

优选地，所述排灰口为一切向排灰口，开设在离心室侧壁上。

优选地，所述支撑杆的另一端与轴承之间设有一卡簧。

本实用新型由于采用了以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下优点和积极效果：结构简单，适用于大粉尘环境。当发动机以中、低速运行时，仍能起到良好的除尘作用，从而提高汽车、工程机械发动机的进气质量，降低发动机的废气排放，减少对大气环境的污染。并且延长了发动机和空气滤清器滤芯的使用寿命，降低设备的使用和维护成本。

附图说明

图1为本实用新型的除尘器结构示意图；

图2为图1的仰视图；

图3为图1沿A-A向剖面图；

图4为本实用新型的除尘器工作原理示意图。

具体实施方式

如图1，2所示，本实施例包括一壳体7，其下部设有一进气口10和一出气口9。壳体7的上部为一离心室14，离心室14侧壁开有一排灰口13。

一组涡流片8，安装在进气口10内。

一支撑杆4，其一端通过一对固定螺母6旋转安装在离心室14的顶部，支撑杆4的另一端与一轴承5通过轴承座配合安装，支撑杆4与轴承5之间还设有一卡簧11。轴承座上固定安装一旋转座3。

如图1，2所示，还包括四片外叶片2，对称布置且正对排灰口13。外叶片2通过一连接杆12与旋转座3固定连接。

四片内叶片1，对称布置且正对出气口9，内叶片1与旋转座3固定连接。

如图3所示，内叶片1下部设有斜角α，范围90°～180°。其与涡流片8倾斜方向一致。其中，节距角θ为内叶片1与旋转平面的夹角，其数值等于内叶片斜角α-90°，即θ＝α-90°。

如图4所示，当发动机运行时，产生吸入气流H。空气通过进气口经过涡流片产生涡流D进入离心室；同时产生涡流推力C(发动机进气动力离心除尘器旋转的起动推力)，推动发动机进气动力离心除尘器外叶轮(片)旋转。

涡流中心部的气流B通过出气口进入空滤器。气流B在流经出气口之前，所产生的气流动能E，推动四个带斜角的内叶片围绕中心轴旋转(G为离心旋转方向)，从而加速发动机进气动力离心除尘器的旋转速度，增加气流流速，从而增大离心力，使挟带粉尘的气流F通过切向排灰口加速排出，提高除尘效果。

要注意的是，以上列举的仅为本实用新型的一个具体实施例，显然本实用新型不限于以上实施例，随之有着许多的类似变化。本领域的技术人员如果从本实用新型公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种发动机进气除尘器，包括一壳体(7)，其开有一进气口(10)和一出气口(9)；一组涡流片(8)，安装在进气口(10)内；其特征在于：还包括：

一离心室(14)，位于涡流片(8)上方的壳体(7)内，离心室(14)壁上开有一排灰口(13)；

一叶片组件，包括至少两外叶片(2)和至少两内叶片(1)，可转动地安装在离心室(14)内，内叶片(1)正对出气口(9)，外叶片(2)正对排灰口(13)。

2.如权利要求1所述的发动机进气除尘器，其特征在于：所述叶片组件包括一支撑杆(4)，其一端通过一对固定螺母(6)可转动地安装在离心室(14)的顶部，支撑杆(4)的另一端与一轴承(5)通过轴承座配合连接；轴承座上固定安装一旋转座(3)；

所述外叶片(2)对称布置，通过一连接杆(12)与旋转座(3)固定连接；

所述内叶片(1)对称布置，并与旋转座(3)固定连接。

3.如权利要求2所述的发动机进气除尘器，其特征在于：所述外叶片(2)为四片，内叶片(1)为四片。

4.如权利要求2或3所述的发动机进气除尘器，其特征在于：所述内叶片(1)下部设有圆弧角。

5.如权利要求2或3所述的发动机进气除尘器，其特征在于：所述内叶片(1)下部设有斜角α。

6.如权利要求5所述的发动机进气除尘器，其特征在于：所述内叶片(1)的斜角α范围90°～180°。

7.如权利要求6其中任意一项所述的发动机进气除尘器，其特征在于：所述排灰口(13)为一切向排灰口，开设在离心室(14)侧壁上。

8.如权利要求7所述的发动机进气除尘器，其特征在于：所述支撑杆(4)的另一端与轴承(5)之间设有一卡簧(11)。

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