RU2020255C1

RU2020255C1 - Multi-cyclone air cleaner for internal combustion engine

Info

Publication number: RU2020255C1
Application number: SU5026394/06A
Authority: RU
Inventors: В.П. Рак; Б.С. Седов
Original assignee: Акционерное общество "КамАЗ"
Priority date: 1991-09-07
Filing date: 1991-09-07
Publication date: 1994-09-30

Abstract

FIELD: engine engineering. SUBSTANCE: air cleaner has case wherein separating members 2 are received including cyclone pipe 6, flow swirlers 10 provided with pipes for discharging cleaned air arranged concentrically around dust discharging branch pipe 3, and dust receiving hopper 4. Cyclone pipes 6 are interconnected forming a closed space of complex shape. Larger base of the space points in dust receiving hopper 4 and smaller base is coupled with the hopper in this zone. EFFECT: enhanced cleaning. 5 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, преимущественно к двигателестроению, а именно к устройствам для очистки воздуха, поступающего в ДВС транспортных средств, эксплуатирующихся в условиях повышенной запыленности окружающего воздуха. The invention relates to mechanical engineering, mainly to engine building, and in particular to devices for cleaning the air entering the internal combustion engine of vehicles operating in conditions of high dust content of ambient air.

Известен мультициклонный воздухоочиститель, содержащий размещенные в корпусе сепарационные элементы с циклонными трубками, завихрителями потока и трубками отвода очищенного воздуха, отводящий патрубок и пылесборный бункер. Known multicyclone air cleaner containing separation elements placed in the housing with cyclone tubes, flow swirlers and cleaned air exhaust pipes, a discharge pipe and a dust bin.

Недостатком такой конструкции является низкая эффективность очистки воздуха из-за повышенного гидравлического сопротивления, неравномерности распределения воздушного потока по сепарационным элементам. При нарушении герметичности пылесборного бункера эффективность очистки резко снижается. Введение эжекционного отсоса устраняет этот недостаток, но возрастает сопротивление потоку воздуха, а следовательно, возрастают энергетические затраты на процесс очистки. The disadvantage of this design is the low efficiency of air purification due to increased hydraulic resistance, uneven distribution of air flow over the separation elements. In case of violation of the tightness of the dust bin, the cleaning efficiency decreases sharply. The introduction of an ejection suction eliminates this drawback, but the resistance to air flow increases, and consequently, the energy costs of the cleaning process increase.

Наиболее близким к изобретению является устройство, содержащее корпус, в котором размещены сепарационные элементы, включающие циклонные трубки, завихрители потока с трубками отвода очищенного воздуха, расположенные концентрично вокруг отводящего патрубка, и пылесборный бункер. Closest to the invention is a device containing a housing in which separation elements are arranged, including cyclone tubes, flow swirls with cleaned air exhaust tubes located concentrically around the discharge nozzle, and a dust collecting hopper.

Недостатком этой конструкции является низкая эффективность очистки воздуха, обусловленная большим количеством соединений, через которые проходит неочищенный воздух. Неразъемная конструкция делает сложным обслуживание воздухоочистителя, так как при работе происходит налипание на стенки, что ухудшает степень очистки воздуха. The disadvantage of this design is the low efficiency of air purification, due to the large number of compounds through which untreated air passes. The one-piece design makes it difficult to maintain the air purifier, since during operation it sticks to the walls, which affects the degree of air purification.

Целью изобретения является повышение эффективности очистки воздуха, а также обеспечение удобства технического обслуживания. The aim of the invention is to increase the efficiency of air purification, as well as providing ease of maintenance.

Для этого в воздухоочистителе, содержащем размещенные в корпусе сепарационные элементы, включающие циклонные трубки, завихрители потока с трубками отвода очищенного воздуха, расположенные концентрично вокруг отводящего патрубка, и пылесборный бункер, циклонные трубки соединены между собой, образуя замкнутую полость сложной формы, большим основанием ориентированную в сторону пылесборного бункера, а меньшим охватывающую отводящий патрубок, имеющий местное сужение (диффузор), и сообщающуюся с ним в этой зоне. To do this, in an air purifier containing separation elements located in the housing, including cyclone tubes, flow swirls with cleaned air exhaust tubes located concentrically around the outlet pipe, and a dust collecting hopper, cyclone tubes are interconnected, forming a closed cavity of complex shape, oriented in a large base into the side of the dust bin, and the smaller covering the outlet pipe having a local narrowing (diffuser), and communicating with him in this zone.

Поставленная цель достигается тем, что отводящий патрубок выполнен составным, при этом кромки его отогнуты вовнутрь, образуя кольцевую щель, сообщающуюся каналами с замкнутой полостью со стороны меньшего основания. The goal is achieved in that the outlet pipe is made integral, while its edges are bent inward, forming an annular gap communicating with closed cavity channels from the side of the smaller base.

Кроме того, верхняя часть отводящего патрубка снабжена диском с отверстиями, в которых закреплены трубки отвода очищенного воздуха с завихрителями, а нижняя его часть проходит через бункер, образующий по периферии опорную поверхность, на которую установлен корпус, при этом верхняя и нижняя части патрубка стянуты крепежным элементом. In addition, the upper part of the outlet pipe is provided with a disk with holes in which the cleaned air exhaust pipes with swirls are fixed, and its lower part passes through the hopper, which forms a supporting surface on the periphery on which the housing is mounted, while the upper and lower parts of the pipe are tightened by a fixing an element.

Корпус воздухоочистителя может быть выполнен в виде моноблока с центральным цилиндрическим отверстием, вокруг которого на концентрических окружностях расположены циклонные трубки, охватываемые по периферии уплотнительной канавкой, расположенной соосно центральному отверстию и контактирующей с опорной поверхностью бункера, отводящий патрубок входит в центральное отверстие, при этом верхняя его часть установлена в упомянутое отверстие с упором. The air cleaner housing can be made in the form of a monoblock with a central cylindrical hole, around which cyclone tubes are located on concentric circles, circumferentially sealed by a groove located coaxially with the central hole and in contact with the support surface of the hopper, the outlet pipe enters the central hole, with its upper the part is installed in said hole with emphasis.

Указанная цель достигается также тем, что завихрители расположены большей частью над циклонными трубками и меньшей - внутри них. This goal is also achieved by the fact that the swirlers are located mostly over the cyclone tubes and less inside them.

В заявляемом техническом решении за счет того, что циклонные трубки соединены между собой и образуют замкнутую полость сложной формы, сообщающуюся с одной стороны с пылесборным бункером, а с другой стороны с отводящим патрубком в зоне местного сужения (диффузора), создается дополнительный отсос воздуха, что увеличивает степень его очистки и повышает надежность в работе. In the claimed technical solution due to the fact that the cyclone tubes are interconnected and form a closed cavity of complex shape, communicating on the one hand with a dust hopper, and on the other hand with a discharge pipe in the area of local narrowing (diffuser), an additional air exhaust is created, which increases its degree of purification and increases reliability.

Выполнение отводящего патрубка составным, стянутым крепежным элементом, позволяет упростить техническое обслуживание, снизить его трудоемкость. The implementation of the outlet pipe with a composite, tightened fastener, allows to simplify maintenance, reduce its complexity.

Расположение завихрителей большей частью вне циклонных трубок позволяет снизить сопротивление потоку воздуха и, следовательно, уменьшить энергетические затраты на процесс очистки воздуха. The location of the swirlers for the most part outside the cyclone tubes can reduce the resistance to air flow and, therefore, reduce the energy costs of the air purification process.

На фиг. 1 изображен общий вид мультициклонного воздухоочистителя для двигателя внутреннего сгорания; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - узел I на фиг.1. In FIG. 1 shows a general view of a multi-cyclone air cleaner for an internal combustion engine; figure 2 is a section aa in figure 1; figure 3 - node I in figure 1.

Мультициклонный воздухоочиститель состоит из корпуса 1 с сепарационными элементами 2, отводящего патрубка 3 и пылесборного бункера 4. The multicyclone air cleaner consists of a housing 1 with separation elements 2, a discharge pipe 3 and a dust collecting bin 4.

Корпус 1 представляет собой моноблок, выполненный из пластмассы формованием с центральным цилиндрическим отверстием 5, вокруг которого на концентричных окружностях расположены циклонные трубки 6, соединенные между собой и образующие изолированную от атмосферы полость П сложной конфигурации, ориентированную большим основанием в сторону пылесборного бункера 4, а меньшим охватывающую отводящий патрубок 3. На цилиндрической поверхности отверстия 5 выполнены перепускные каналы 7. По периферии корпус 1 имеет кольцевую канавку 8, соосную отверстию 5, в которой размещается упругий уплотняющий элемент 9. The housing 1 is a monoblock made of plastic by molding with a central cylindrical hole 5, around which on concentric circles there are cyclone tubes 6 connected to each other and forming a cavity P of complex configuration isolated from the atmosphere, oriented with a large base towards the dust collector 4, and a smaller one covering the outlet pipe 3. On the cylindrical surface of the hole 5 is made bypass channels 7. On the periphery of the housing 1 has an annular groove 8, a coaxial hole 5, in which the elastic sealing element 9 is placed.

Сепарационные элементы 2 включают в себя циклонные трубки 6, расположенные в корпусе, в которые установлены лопаточные завихрители 10 потока воздуха и трубки 11 отвода очищенного воздуха, закрепленные в диск 12. The separation elements 2 include cyclone tubes 6 located in the housing, in which the blade swirlers 10 of the air flow and the tubes 11 of the purified air outlet are mounted in the disk 12.

Отводящий патрубок 3 в реальной конструкции мультициклонного воздухоочистителя выполнен составным. Верхняя его часть 13 соединена с диском 12, имеет кронштейн 14 и закрывается колпаком 15. На поверхности патрубка 3 выполнен упор 16, упирающийся в центральное отверстие 5. Нижняя часть 17 отводящего патрубка 3 проходит через пылесборный бункер 4 и соединяется с ним. Верхняя 13 и нижняя 17 части патрубка 3 входят в цилиндрическое центральное отверстие 5 корпуса и образуют кольцевой зазор h между кромками В и Г, которые отогнуты внутрь патрубка. The outlet pipe 3 in the real design of the multicyclone air purifier is made integral. Its upper part 13 is connected to the disk 12, has a bracket 14 and is closed by a cap 15. On the surface of the pipe 3 there is a stop 16 abutting against the central hole 5. The lower part 17 of the discharge pipe 3 passes through the dust collecting hopper 4 and is connected to it. The upper 13 and lower 17 parts of the pipe 3 enter the cylindrical central hole 5 of the housing and form an annular gap h between the edges B and D, which are bent into the pipe.

Пылесборный бункер 4 имеет опорную поверхность 18, образованную отбортовкой, на которую опирается корпус 1 кольцевой канавкой 18 с уплотняющим элементом 9. The dust hopper 4 has a supporting surface 18 formed by a flange, on which the housing 1 is supported by an annular groove 18 with a sealing element 9.

Верхняя 13 и нижняя 17 части патрубка 3 стягиваются между собой стержнем 19, прикрепленным к нижней части патрубка, и гайкой 20, зажимая между собой корпус 1. The upper 13 and lower 17 parts of the pipe 3 are pulled together by a rod 19 attached to the lower part of the pipe, and a nut 20, clamping the housing 1 together.

В нижней части пылесборного бункера выполнен накопитель 21, закрываемый клапаном 22, подпружиненным пружиной 23. In the lower part of the dust hopper, a drive 21 is made, which is closed by a valve 22, a spring-loaded spring 23.

Мультициклонный воздухоочиститель работает следующим образом. Multicyclone air purifier works as follows.

При работе двигателя внутреннего сгорания (не показан) за счет разрежения, создаваемого в отводящем патрубке 3, атмосферный воздух с пылью всасывается в циклонные трубки 6. Проходя через лопаточные завихрители 10, поток воздуха приобретает вращательное винтовое движение. Под действием центробежных сил частицы пыли отбрасываются к стенке циклонной трубки 6 и сгоняются вниз в пылесборный бункер 4. Из центральной части циклонной трубки 6 очищенный воздух через трубку 11 отвода очищенного воздуха и отводящий патрубок 3 поступает в двигатель. When the internal combustion engine (not shown) due to the vacuum created in the exhaust pipe 3, atmospheric air with dust is sucked into the cyclone tubes 6. Passing through the blade swirlers 10, the air flow acquires a rotational screw motion. Under the action of centrifugal forces, dust particles are thrown to the wall of the cyclone tube 6 and are driven down to the dust collector 4. From the central part of the cyclone tube 6, the cleaned air through the cleaned air exhaust pipe 11 and the exhaust pipe 3 enters the engine.

Отсепарированная пыль из бункера 4 собирается в накопитель 21, откуда периодически через подпружиненный клапан 22 удаляется наружу. The separated dust from the hopper 4 is collected in the accumulator 21, from where it is periodically removed through the spring-loaded valve 22.

За счет того, что отводящий патрубок 3 выполнен составным, а кромки верхней 13 и нижней 17 частей отогнуты внутрь, в кольцевом зазоре h возникает разрежение, превышающее величину вакуума в бункерной полости, поэтому часть воздуха из бункера 4 через каналы 7 перетекает в отводящий патрубок 3. Это создает дополнительное движение пыли в бункер, а так как каналы 7 соединяются с бункером 4 через полость П сложной формы, скорость потока в нижней ее части мала и пыль не увлекается в отводящий патрубок 3. Так происходит повышение степени очистки воздуха. Сечение перепускных каналов 7 подобрано экспериментально. Due to the fact that the outlet pipe 3 is made integral, and the edges of the upper 13 and lower 17 parts are bent inward, a rarefaction occurs in the annular gap h, which exceeds the amount of vacuum in the hopper cavity; therefore, part of the air from the hopper 4 through channels 7 flows into the outlet pipe 3 This creates an additional movement of dust into the hopper, and since the channels 7 are connected to the hopper 4 through a complex cavity P, the flow velocity in its lower part is small and the dust is not entrained in the exhaust pipe 3. This increases the degree of air purification. The cross section of the bypass channels 7 is selected experimentally.

При возникновении негерметичности, например, в соединении корпуса с бункером или по клапану 22 подсасываемый воздух в обычной конструкции поступает в циклонные трубки через отверстие Д и нарушает винтовое движение. Эффективность очистки в этом случае резко снижается или для этого вводят эжекционный отсос, что повышает энергозатраты на процесс очистки. If a leak occurs, for example, in the connection of the housing with the hopper or through the valve 22, the intake air in the usual design enters the cyclone tubes through the hole D and disrupts the screw movement. The cleaning efficiency in this case is sharply reduced or an ejection suction is introduced for this, which increases the energy consumption for the cleaning process.

В заявляемом решении за счет перетекания части воздуха через каналы 7 в отводящий патрубок 3 при возникновении негерметичности подсасываемый воздух удаляется, не снижая эффективности очистки. Выполнение полости П предложенной формы позволяет защитить все циклоны от "противотока". In the claimed solution, due to the flow of part of the air through the channels 7 into the exhaust pipe 3, when leakage occurs, the sucked-in air is removed without reducing the cleaning efficiency. The implementation of the cavity P of the proposed form allows you to protect all cyclones from the "counterflow".

Выполнение корпуса 1 в виде моноблока из пластмассы позволяет соединить поверхности циклонных трубок 6 так, что образуется замкнутая полость П, изолированная от атмосферы, выполнить центральное цилиндрическое отверстие 5 с каналами 7 перепуска воздуха и уплотнительную канавку 8 по периферии циклонов. The execution of the housing 1 in the form of a monoblock made of plastic allows you to connect the surface of the cyclone tubes 6 so that a closed cavity P, isolated from the atmosphere, forms a central cylindrical hole 5 with air bypass channels 7 and a sealing groove 8 along the periphery of the cyclones.

При работе мультициклонного воздухоочистителя возможно налипание пыли на стенки циклонных трубок, завихрителя, бункера, что снижает эффективность очистки. Периодически необходимо проводить техническое обслуживание. В заявляемой конструкции это упрощается за счет того, что верхняя 13 и нижняя 17 части отводящего патрубка 3 стянуты стержнем 19 и гайкой 20. Достаточно открутить гайку 20, снять колпак 15 и диск 12 с отводящими трубками 11 с завихрителями 10, отдельно промыть корпус 1, бункер 4, все просушить и собрать. During operation of the multicyclone air cleaner, dust may adhere to the walls of the cyclone tubes, swirler, hopper, which reduces the cleaning efficiency. Periodically it is necessary to carry out maintenance. In the claimed design, this is simplified due to the fact that the upper 13 and lower 17 parts of the outlet pipe 3 are pulled together by the rod 19 and the nut 20. It is enough to unscrew the nut 20, remove the cap 15 and the disk 12 with the exhaust pipes 11 with swirls 10, rinse the housing 1 separately, hopper 4, dry and collect everything.

Расположение завихрителей 10 большей частью вне циклонных трубок 6 позволяет снизить сопротивление потоку воздуха и уменьшить высоту корпуса. Экспериментально установлено, что оптимальным является, когда 1/4 часть высоты завихрителя расположена внутри трубки, а 3/4 - снаружи. Объясняется это снижением входных потерь, так как поток воздуха начинает закручиваться еще до входа в циклонную трубку. The location of the swirls 10 for the most part outside the cyclone tubes 6 can reduce the resistance to air flow and reduce the height of the housing. It was experimentally established that it is optimal when 1/4 of the height of the swirl is located inside the tube, and 3/4 - outside. This is explained by a decrease in input losses, since the air flow begins to swirl even before entering the cyclone tube.

Таким образом, предлагаемый мультициклонный воздухоочиститель позволяет получить высокую степень очистки воздуха 90-92% при низких энергетических затратах ΔР = 1,6 кПа, при расходе воздуха 600 м³/ч, при высокой надежности работы и удобстве технического обслуживания.Thus, the proposed multicyclone air purifier allows to obtain a high degree of air purification of 90-92% at low energy costs ΔР = 1.6 kPa, with an air flow rate of 600 m ³ / h, with high reliability and ease of maintenance.

Экономический эффект от использования заявляемого технического решения при использовании на автомобилях КамАЗ образуется в основном за счет увеличения срока службы бумажного фильтрующего элемента. The economic effect of the use of the proposed technical solution when used on KamAZ vehicles is mainly due to an increase in the service life of the paper filter element.

Claims

1. MULTI-CYLINED AIR CLEANER FOR THE INTERNAL COMBUSTION ENGINE, comprising a housing, a discharge pipe and a dust collecting hopper, the separation elements being included in the housing, including cyclone tubes, flow swirls with cleaned air exhaust pipes located concentrically around the outlet in order to increase efficiency and reduce the complexity of maintenance, cyclone tubes are interconnected, forming a closed cavity, with a large base oriented to the side ylesbornogo hopper and a lower enclosing a discharge pipe provided with a local narrowing and communicating with the cavity closed in the local constriction zone.

2. The air purifier according to claim 1, characterized in that the outlet pipe is made integral, and its edges are bent inward, forming an annular gap communicating by channels with a closed cavity from the side of its smaller base.

3. The air purifier according to claim 1 and 2, characterized in that the upper part of the discharge pipe is provided with a disk with holes in which the cleaned air pipes with swirls are fixed, and its lower part passes through a dust collection hopper, which forms a supporting surface around the periphery, and the latter is installed housing, and the upper and lower parts of the nozzles are fastened together.

4. The air purifier according to claims 1 to 3, characterized in that the casing is made in the form of a monoblock with a central cylindrical hole, around which cyclone tubes are located on concentric circles, covered around the periphery by a sealing groove made coaxially with the central hole and in contact with the supporting surface of the dust collector hopper, and the outlet pipe enters the Central hole, and the upper part of the discharge pipe is installed in the Central hole with emphasis.

5. The air purifier according to claims 1 to 4, characterized in that the swirlers are mostly located above the cyclone tubes and a smaller part in the inner cavity of the cyclone tubes.