RU200292U1 - Воздухоочиститель мультициклонный - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к оборудованию для предварительной очистки воздуха, поступающего в двигатель внутреннего сгорания транспортных средств.Воздухоочиститель мультициклонный содержит корпус, выполненный сборным из двух симметричных полукорпусов с торцевыми крышками, с установленной в каждом полукорпусе опорной перегородкой и присоединенной к нему опорной перегородкой, в отверстия перегородок горизонтально установлены сепарационные элементы, каждый из которых выполнен в виде циклона в форме цилиндрической трубки, переходящей в усеченный конус, в которую частично помещена трубка отвода очищенного воздуха с лопаточными завихрителями с наружным диаметром, обеспечивающим их плотное прилегание к внутренней поверхности находящегося с ними в паре циклона, шаг винтовой поверхности лопасти лопаточного завихрителя составляет 62,4 мм, пылесборные бункеры, образованные торцевой крышкой и ближайшей опорной перегородкой, с автоматическим пылесборным клапаном, отводящий воздухопровод, образованный боковыми стенками и опорными перегородками полукорпусов, соединенный с патрубком для отвода очищенного воздуха, в каждой боковой стенке полукорпуса выполнено одно воздухозаборное окно, занимающее более 5/6 высоты боковой стенки, закрытое решеткой, выполненной в виде рамы с жестко прикрепленными к ней под острым углом пластинами-жалюзи, нижний край пластин-жалюзи выполнен выступающим относительно рамы решетки и полностью перекрывающим в горизонтальной плоскости щели решетки, на нижней поверхности корпуса выполнены защитные ребра, размещенные продольно боковым стенкам корпуса.Воздухоочиститель характеризуется повышенной эффективностью работы за счет более эффективной очистки воздуха от капельной влаги и взвешенных частиц при достигнутом снижении сопротивления прохождению воздушного потока через воздухоочиститель.

Description

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к оборудованию для предварительной очистки воздуха, поступающего в двигатель внутреннего сгорания транспортных средств. Применение данного устройства возможно и в иных аналогичных системах предварительной очистки воздуха.

Из уровня техники известен воздухоочиститель мультициклонный для двигателя внутреннего сгорания (RU179540, МПК F02M35/022, F02M35/08, B01D45/00, опубл. 17.05.2018 г.), содержащий корпус, выполненный составным из соединенных между собой двух одинаковых полуформ с боковыми и торцевыми стенками, имеющий входные отверстия, выполненные на боковой стенке каждой из полуформ, опорные пластины, установленные в полуформах, в отверстия которых горизонтальными рядами установлены сепарационные элементы на основе лопаточных завихрителей потока, каждый из которых выполнен в виде циклонной трубки в форме усеченного конуса, в которой частично размещена трубка отвода очищенного воздуха с лопаточными завихрителями, пылесборные бункеры, имеющие в нижней части патрубок с автоматическим пылесборным клапаном, отводящий воздухопровод, образованный опорными пластинами разных полуформ, выполненный с размещенным в нижней части патрубком для отвода очищенного воздуха, при этом боковые и торцевые стенки корпуса выполнены выпуклыми наружу, сепарационные элементы объединены в два блока циклонов, каждый из которых размещен в своей полуформе, пылесборные бункеры образованы торцевыми стенками полуформ и ближайшей опорной пластиной, а входные отверстия распределены вдоль боковых стенок полуформ.

Недостатком известного воздухоочистителя является возможность проникновения атмосферных осадков встык соединения отводящего патрубка с воздухопроводом, отводящим очищенный воздух к воздушному фильтру. Перемычка между расположенными вертикально воздухозаборными окнами снижает эффективность равномерного распределения воздуха к горизонтально расположенным сепарационным элементам. Кроме того, форма пылесборных бункеров не позволяет удерживать значительное количество пыли, что приводит при определенных условиях работы воздухоочистителя к возможности обратного заброса пыли в сепарационные элементы.

Известен также воздухоочиститель мультициклонный для двигателя внутреннего сгорания (RU184216, МПК F02M35/022, F02M35/08, B01D45/16, опубл. 18.10.2018 г.), содержащий корпус, выполненный составным из соединенных между собой двух одинаковых полуформ, имеющих средства подвода неочищенного воздуха, опорные пластины, установленные в полуформах, в отверстия которых горизонтальными рядами установлены сепарационные элементы, каждый из которых выполнен в виде циклонной трубки в форме усеченного конуса, в которой частично размещена трубка отвода очищенного воздуха с лопаточными завихрителями, пылесборные бункеры, автоматические пылесбросные клапаны, отводящий воздухопровод, образованный стенками полуформ и опорными пластинами, выполненный с размещенным в нижней части патрубком для отвода очищенного воздуха, при этом сепарационные элементы размещены в полуформах таким образом, что образуют между собой распределительный канал, а средства подвода неочищенного воздуха выполнены в виде осевых патрубков, каждый из которых размещен в верхней части корпуса над упомянутым распределительным каналом.

Недостатком известного воздухоочистителя, как и предыдущего аналога, является возможность проникновения атмосферных осадков встык соединения отводящего патрубка с воздухопроводом, отводящим очищенный воздух к воздушному фильтру. Кроме того, расположенные в верхней части корпуса подводящие осевые патрубки увеличивают вероятность попадания внутрь воздухоочистителя атмосферных осадков.

Известен воздухоочиститель мультициклонный (RU193636, МПК F02M35/022, F02M35/08, B01D 45/00, опубл. 07.11.2019 г.), содержащий корпус, выполненный составным из соединенных между собой двух одинаковых полуформ с боковыми и торцевыми стенками, имеющий опорные пластины, установленные в полуформах, в отверстия которых горизонтальными рядами установлены сепарационные элементы на основе лопаточных завихрителей потока, каждый из которых выполнен в виде циклонной трубки в форме усеченного конуса, в которой частично размещена трубка отвода очищенного воздуха с лопаточными завихрителями, пылесборные бункеры, имеющие в нижней части патрубок с автоматическим пылесборным клапаном, отводящий воздухопровод, образованный опорными пластинами разных полуформ, выполненный с размещенным в нижней части патрубком для отвода очищенного воздуха, сепарационные элементы объединены в два блока циклонов, каждый из которых размещен в своей полуформе, пылесборные бункеры образованы торцевыми стенками полуформ и ближайшей опорной пластиной, а входные отверстия выполнены вдоль боковых стенок каждой из полуформ, конусность каждого усеченного конуса циклонной трубки составляет 0,32, при этом на конце каждой трубки отвода воздуха размещены лопаточные завихрители с наружным диаметром, обеспечивающим плотное прилегание к внутренней поверхности циклонной трубки, при этом каждое из входных отверстий снабжено решеткой, прикрепленной к корпусу и выполненной в виде изогнутого под прямым углом основания с размещенными с равным шагом в выступающей части основания одинаковыми пластинами, закрепленными под углом к выступающей части основания.

Данное решение выбрано в качестве ближайшего аналога (прототипа).

Недостатком известного воздухоочистителя, как и предыдущих аналогов, является возможность проникновения атмосферных осадков в стык соединения отводящего патрубка с воздухопроводом, отводящим очищенный воздух к воздушному фильтру. Перемычка между воздухозаборными окнами, расположенными вертикально, снижает эффективность равномерного распределения воздуха к горизонтально расположенным сепарационным элементам. Конструктивное исполнение решеток, установленных на воздухозаборных окнах, не обеспечивает полное исключение попадания осадков внутрь воздухоочистителя.

Техническая задача (проблема), на решение которой направлена настоящая полезная модель, заключается в повышении эффективности очистки воздуха от капельной влаги и взвешенных частиц при снижении сопротивления прохождению воздушного потока через воздухоочиститель.

Решение поставленной задачи в воздухоочистителе мультициклонном, содержащем корпус, выполненный сборным из двух симметричных полукорпусов с торцевыми крышками, с установленной в каждом полукорпусе опорной перегородкой и присоединённой к нему опорной перегородкой, в отверстия перегородок горизонтально установлены сепарационные элементы, каждый из которых выполнен в виде циклона в форме цилиндрической трубки переходящей в усеченный конус, в которую частично помещена трубка отвода очищенного воздуха с лопаточными завихрителями с наружным диаметром, обеспечивающим их плотное прилегание к внутренней поверхности находящегося с ними в паре циклона, пылесборные бункеры, образованные торцевой крышкой и ближайшей опорной перегородкой, с автоматическим пылесборным клапаном, отводящий воздухопровод, образованный боковыми стенками и опорными перегородками полукорпусов, соединенный с патрубком для отвода очищенного воздуха, воздухозаборные окна, образованные в боковых стенках полукорпусов, закрытые решетками, выполненными в виде рамы с жестко прикрепленными к ней под острым углом пластинами-жалюзи, достигается тем, что на нижней поверхности корпуса выполнены защитные ребра, размещенные продольно боковым стенкам корпуса, нижний край пластин-жалюзи решетки выполнен выступающим относительно рамы решетки и полностью перекрывающим в горизонтальной плоскости щели решетки, в каждой боковой стенке полукорпуса выполнено одно воздухозаборное окно, занимающее более 5/6 высоты боковой стенки, шаг винтовой поверхности лопасти лопаточного завихрителя составляет 62,4 мм.

Кроме того, пластины-жалюзи прикреплены под углом от 40° до 50° к раме решетки.

Длина защитных ребер превышает ширину патрубка для отвода очищенного воздуха.

В основании каждого полукорпуса выполнено, по крайней мере, одно отверстие для удаления капельной влаги.

Кроме того, длина трубки отвода очищенного воздуха от торца до лопаточных завихрителей составляет от 55 до 65 % всей длины трубки.

Технический результат, достигаемый при реализации настоящей полезной модели, заключается в повышении эффективности работы воздухоочистителя за счет повышения эффективности очистки воздуха от капельной влаги и взвешенных частиц при достигнутом снижении сопротивления прохождению воздушного потока через воздухоочиститель

Кроме того, технический результат заключается в повышении надежности воздухоочистителя с сохранением компактности и простоты исполнения, а также в расширении арсенала технических средств.

Указанный шаг винтовой поверхности лопастей завихрителя изменяет конфигурацию лопаток завихрителя (угол наклона лопасти) в сравнении с известными аналогами, что увеличивает скорость завихрения потока воздуха в циклонах. Увеличение скорости завихрения воздушного потока приводит к увеличению количества взвешенных частиц выбрасываемых из циклона в пылесборный бункер, что приводит к повышению эффективности работы воздухоочистителя за счет повышения качества очистки воздуха.

Выполнение в каждой боковой стенке полукорпуса одного воздухозаборного окна, занимающего более 5/6 высоты боковой стенки полукорпуса, обеспечивает равномерное распределение поступающего воздуха между всеми сепарационными элементами, что снижает сопротивление прохождению воздушного потока через воздухоочиститель и, как следствие, увеличивает эффективность его работы.

Выполнение пластин-жалюзи, выступающими относительно рамы решетки и перекрывающими в горизонтальной плоскости щели для воздуха, защищает от попадания капельной влаги внутрь воздухоочистителя, что, как следствие, увеличивает эффективность работы воздухоочистителя.

Наличие защитных ребер на нижней поверхности корпуса исключает возможность проникновения атмосферных осадков встык соединения патрубка для отвода очищенного воздуха с воздухопроводом, отводящим очищенный воздух к воздушному фильтру.

Приведенное соотношение размеров трубки отвода очищенного воздуха показывает увеличение длины трубки со стороны торца, устанавливаемого в опорную перегородку полукорпуса, в сравнении с известными аналогами. Данное увеличение конца трубки отвода очищенного воздуха, выступающего из циклона, позволяет всасываемому воздуху более равномерно распределяться между сепарационными элементами, что снижает сопротивление прохождению воздушного потока и, как следствие, увеличивает эффективность работы воздухоочистителя.

Предлагаемая конструкция воздухоочистителя позволяет снизить его сопротивление поступающему потоку воздуха, обеспечить эффективную очистку от взвешенных частиц и капельной влаги, увеличить надежность его работы, а также увеличить ресурс основного фильтрующего элемента системы очистки воздуха транспортного средства.

Заявляемое техническое решение поясняется следующими чертежами:

Фиг. 1 – общий вид воздухоочистителя мультициклонного с местным сечением в области расположения сепарационных элементов (вид спереди);

Фиг. 2 – местный вид на воздухопровод отвода очищенного воздуха (вид А на рис. 1);

Фиг. 3 – расположение сепарационных элементов между двумя опорными перегородками и воздухозаборного окна с решеткой относительно полукорпуса (местный вид с сечением);

Фиг. 4 – трубка отвода очищенного воздуха с лопаточными завихрителями (общий вид и развертка поверхности трубки в зоне лопаточных завихрителей);

Фиг. 5 – общий вид и поперечное сечение решетки, установленной на воздухозаборном окне;

Фиг. 6 – продольный разрез воздухоочистителя, вид на опорную перегородку полукорпуса;

Фиг. 7 - общий вид воздухоочистителя мультициклонного с местным сечением в области расположения сепарационных элементов; принцип работы воздухоочистителя.

Представленный на чертежах вариант выполнения воздухоочистителя мультициклонного приведен прежде всего в целях иллюстрации и не должен быть истолкован как ограничение объема притязаний.

Воздухоочиститель мультициклонный содержит корпус, выполненный сборным и состоящим из двух симметричных полукорпусов 1 с торцевыми крышками 2. Полукорпуса 1 герметично соединены между собой крепежными элементами, например, винтами. Полукорпуса 1 также могут быть соединены сваркой, склеиванием, спайкой.

В каждом полукорпусе 1 герметично установлена опорная перегородка 3. Опорная перегородка 3 может быть сформирована в процессе литья полукорпуса 1. В перегородке 3 выполнены сквозные отверстия 4. Сквозные отверстия 4 в перегородке 3 могут быть расположены как равномерно по всей поверхности перегородки 3, так и на части поверхности перегородки 3. Сквозные отверстия 4 в перегородке 3 могут быть расположены в шахматном порядке, рядами или по дуге.

К каждому полукорпусу 1 со стороны торца герметично присоединена опорная перегородка 5. В опорной перегородке 5 выполнены сквозные отверстия 6, соосные отверстиям 4 опорной перегородки 3, установленной в полукорпусе 1.

В отверстия 4 и 6 опорных перегородок 3 и 5 каждого полукорпуса 1 горизонтально установлены сепарационные элементы. Каждый сепарационный элемент выполнен в виде циклона 7 в форме цилиндрической трубки переходящей в усеченный конус, в которую частично помещена трубка отвода очищенного воздуха 8, на наружной поверхности которой выполнены лопаточные завихрители 9 потока очищаемого воздуха. Длина трубки отвода очищенного воздуха 8 от торца до лопаточных завихрителей 9 составляет от 55 до 65 % всей длины трубки 8. Длина трубки отвода очищенного воздуха 8 в преимущественном варианте изготовления составляет 118 – 128 мм. Наружный диаметр лопаточных завихрителей 9 обеспечивает плотное прилегание их к внутренней поверхности находящегося с ними в паре циклона 7. Шаг винтовой поверхности лопасти лопаточного завихрителя 9 составляет 62,4 мм. Данное значение шага винтовой поверхности получено экспериментальным путем, именно при данном значении шага винтовой поверхности достигается максимальная скорость завихрения воздушного потока.

В отверстиях 4 опорной перегородки 3 каждого из полукорпусов 1 герметично установлены трубки отвода очищенного воздуха 8, а в отверстиях 6 опорных перегородок 5, присоединенных к полукорпусам 1, герметично установлены цилиндрические трубки циклонов 7.

В преимущественном варианте изготовления воздухоочистителя количество сепарационных элементов 98, т.е. по 49 элементов на каждый полукорпус 1. Такое количество сепарационных элементов снижает сопротивление прохождению воздуха через воздухоочиститель и повышает наполняемость камеры сгорания двигателя транспортного средства.

Каждая опорная перегородка 5 вместе с торцевой крышкой 2 образуют пылесборный бункер, в нижней части которого находится накопитель пыли с автоматическим пылесборным клапаном 10 для сброса скопившейся в результате очистки воздуха пыли. Клапан 10 автоматически открывается, сбрасывая пыль, при останове двигателя транспортного средства.

Воздухопровод отвода очищенного воздуха (отводящий воздухопровод) образован стенками полукорпусов 1 и их опорными перегородками 3, и соединен с размещенным на нижней наружной поверхности корпуса патрубком для отвода очищенного воздуха 11. Патрубок для отвода очищенного воздуха 11 в свою очередь соединен с воздухопроводом, отводящим очищенный воздух к воздушному фильтру (на чертежах не показан).

В боковых стенках каждого полукорпуса 1 выполнено одно воздухозаборное окно 12. Воздухозаборное окно 12 имеет преимущественно прямоугольную форму, размещено вертикально и занимает более 5/6 высоты боковой стенки полукорпуса 1.

Воздухозаборное окно 12 расположено на боковой стенке полукорпуса 1 так, что граница окна совпадает с опорной перегородкой 3 полукорпуса 1 или находится вблизи от неё.

Данное месторасположение воздухозаборного окна 12 и выполнение его практически на всю высоту боковой стенки полукорпуса 1 обеспечивает поступление достаточного количества воздуха и равномерное распределение его к горизонтально расположенным сепарационным элементам.

Каждое воздухозаборное окно 12 закрыто решеткой 13, герметично прикрепленной к полукорпусу 1. Решетка 13 содержит раму 14 с жестко закрепленными на ней на одинаковом расстоянии друг от друга пластинами-жалюзи 15. Пластины-жалюзи 15 прикреплены к раме 14 решетки 13 под углом от 40° до 50°. Данный угол наклона обеспечивает эффективную защиту от попадания внутрь как стекающей капельной

влаги, так и падающих капель дождя и мокрого снега. Нижний край каждой пластины-жалюзи 15 выступает относительно рамы 14, полностью перекрывая в горизонтальной плоскости сечение щели решетки 13 примерно на 1 мм, что исключает возможность попадания влаги в воздухоочиститель через воздухозаборные окна 12. Решетки 13 также защищают от попадания внутрь воздухоочистителя посторонних предметов.

В основании каждого полукорпуса 1 вблизи места присоединения патрубка отвода очищенного воздуха 11 выполнено, по крайней мере, одно отверстие 16 для удаления случайно попавших в корпус воздухоочистителя атмосферных осадков в виде дождя и мокрого снега. В преимущественном варианте диаметр отверстия 16 составляет 12 мм, что обеспечивает достаточно эффективное отведение атмосферной влаги, попавшей в корпус.

Для исключения попадания воды, от стекающих по наружной поверхности корпуса осадков, в стык соединения патрубка для отвода очищенного воздуха 11 и воздухопровода, отводящего очищенный воздух к воздушному фильтру (на чертежах не показан), на корпусе выполнены защитные ребра 17. Защитные ребра 17 в преимущественном варианте изготовления имеют прямоугольную форму, установлены вдоль боковых сторон корпуса симметрично относительно патрубка для отвода очищенного воздуха 11. Длина защитных ребер 17 превышает ширину патрубка для отвода очищенного воздуха 11.

Воздухоочиститель работает следующим образом.

При работе двигателя воздух затягивается через решетки 13 воздухозаборных окон 12. Воздушный поток, содержащий пыль и капли влаги, проходя между пластинами-жалюзи 15 решеток 13, очищается от капельной влаги, которая задерживается на пластинах 15 и под действием силы тяжести стекает вниз за пределы воздухоочистителя. Пластины-жалюзи 15 также задерживают попадание внутрь воздухоочистителя снега, града, крупного мусора.

Поток воздуха поступает в пространство между опорными перегородками 3 и 5 и равномерно распределяется между сепарационными элементами каждого полукорпуса 1, затягивается между лопаточными завихрителями 9 потока, получая вращательно-винтовое движение в циклонах 7. За счет действия центробежных сил частицы пыли, содержащиеся в воздухе, отбрасываются к стенкам циклонов 7 и сгоняются в пылесборные бункеры.

Далее поток воздуха из центральной зоны циклона 7, поворачиваясь на 180°, поступает в трубки отвода очищенного воздуха 8. При повороте потока происходит также дополнительная очистка воздуха от взвешенных частиц. Из трубок 8 очищенный воздух поступает в воздухопровод отвода очищенного воздуха и далее через патрубок 11 к воздушному фильтру.

При работе двигателя за счет разрежения в пылесборных бункерах автоматические клапаны 10 находятся в закрытом состоянии, в накопителях пыли собираются отсепарированные частицы. При останове двигателя клапаны 10 открываются, и отсепарированные частицы высыпаются наружу. Таким образом, происходит автоматическая очистка бункеров.

Воздухоочиститель по заявляемому техническому решению надежен в работе, имеет более высокую степень очистки воздуха от взвешенных в воздухе частиц, по конструкции простой, на транспортном средстве может компоноваться, например, на задней стенке кабины. Конструкция воздухоочистителя за счет большого количества сепарационных элементов, размеров воздухозаборных окон обеспечивает наименьшее сопротивление потоку поступающего воздуха, и за счет изменения конфигурации лопаточного завихрителя повышает эффективность по пылеотделению воздуха. Конструктивное исполнение решетки позволяет эффективно защитить внутреннюю полость корпуса от проникновения атмосферных осадков в виде дождя и мокрого снега.

Техническое решение соответствует требованию промышленной применимости и может быть произведено в условиях отечественной промышленности с использованием известного оборудования, материалов и технологий.

Claims (5)

1. Воздухоочиститель мультициклонный, содержащий корпус, выполненный сборным из двух симметричных полукорпусов с торцевыми крышками, с установленной в каждом полукорпусе опорной перегородкой и присоединенной к нему опорной перегородкой, в отверстия перегородок горизонтально установлены сепарационные элементы, каждый из которых выполнен в виде циклона в форме цилиндрической трубки, переходящей в усеченный конус, в которую частично помещена трубка отвода очищенного воздуха с лопаточными завихрителями с наружным диаметром, обеспечивающим их плотное прилегание к внутренней поверхности находящегося с ними в паре циклона, пылесборные бункеры, образованные торцевой крышкой и ближайшей опорной перегородкой, с автоматическим пылесборным клапаном, отводящий воздухопровод, образованный боковыми стенками и опорными перегородками полукорпусов, соединенный с патрубком для отвода очищенного воздуха, воздухозаборные окна, образованные в боковых стенках полукорпусов, закрытые решетками, выполненными в виде рамы с жестко прикрепленными к ней под острым углом пластинами-жалюзи, отличающийся тем, что на нижней поверхности корпуса выполнены защитные ребра, размещенные продольно боковым стенкам корпуса, нижний край пластин-жалюзи решетки выполнен выступающим относительно рамы решетки и полностью перекрывающим в горизонтальной плоскости щели решетки, в каждой боковой стенке полукорпуса выполнено одно воздухозаборное окно, занимающее более 5/6 высоты боковой стенки, шаг винтовой поверхности лопасти лопаточного завихрителя составляет 62,4 мм.

2. Воздухоочиститель мультициклонный по п. 1, отличающийся тем, что пластины-жалюзи прикреплены под углом от 40° до 50° к раме решетки.

3. Воздухоочиститель мультициклонный по п. 1, отличающийся тем, что длина защитных ребер превышает ширину патрубка для отвода очищенного воздуха.

4. Воздухоочиститель мультициклонный по п. 1, отличающийся тем, что в основании каждого полукорпуса выполнено, по крайней мере, одно отверстие для удаления капельной влаги.

5. Воздухоочиститель мультициклонный по п. 1, отличающийся тем, что длина трубки отвода очищенного воздуха от торца до лопаточных завихрителей составляет от 55% до 65 % всей длины трубки.

Images