RU2135264C1

RU2135264C1 - Internal combustion engine air cleaning filter

Info

Publication number: RU2135264C1
Application number: RU98118211A
Authority: RU
Inventors: В.П. Мишта; Л.В. Каргальская; С.П. Мишта; С.М. Москвичев; В.Ф. Желтобрюхов
Original assignee: Волгоградский государственный технический университет
Priority date: 1998-10-05
Filing date: 1998-10-05
Publication date: 1999-08-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering; cleaning of industrial gases and air. SUBSTANCE: proposed cleaner has housing with cover secured on engine and filtering element installed in housing and consisting of concentric external and internal perforated cylinders between which multiple-arm paper curtain is installed. It has also upper and lower flexible covers rigidly installed on end face of perforated cylinders and filtering material placed over outer surface of external cylinder. Filtering material is made of polymeric non-stretchable and elastomer threads tricot cloth in structure of which elastomer thread is arranged between loops of non-stretchable threads with alternation through every other loop and is knitted into loops with non-stretchable thread as follows: through 4-8 loops in wale and through 3-5 rows in course, modulus of non-stretchable thread loops is 3.4 times greater than modulus of elastomer thread loop. EFFECT: improved quality of air cleaning at engine operation owing to provision of filtering surface of increased density, increased service live owing to provision of variable permeability filtering tricot cloth. 1 tbl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области очистки промышленных газов и воздуха, в частности для очистки воздуха двигателей внутреннего сгорания, в особенности автомобильных и тракторных двигателях. The invention relates to the field of purification of industrial gases and air, in particular for the purification of air of internal combustion engines, in particular automobile and tractor engines.

Известен фильтр для очистки воздуха, содержащий прикрепленный к двигателю корпус с крышкой и установленный в корпусе фильтрующий элемент, выполненный в виде концентрично расположенных внешнего и внутреннего цилиндров, между которыми помещена многолучевая бумажная штора, эластичные крышки верхнюю и нижнюю из самоотвердевающего герметика, жестко установленные на перфорированных цилиндрах, и нетканного синтетического материала. A known filter for air purification, comprising a housing attached to the engine with a cover and a filter element mounted in the housing, made in the form of concentrically arranged external and internal cylinders, between which a multi-beam paper curtain is placed, elastic caps upper and lower from self-hardening sealant, rigidly mounted on perforated cylinders, and non-woven synthetic material.

(Многокрасочный альбом "Автомобили ВАЗ - 2108, ВАЗ - 2109". - М., 1989, с. 34-35). (The multi-color album "Automobiles VAZ - 2108, VAZ - 2109". - M., 1989, p. 34-35).

Однако, такой фильтр имеет небольшой срок службы из-за плохой регенерации, так как происходит повреждение фильтрующей многолучевой бумажной шторы, что уменьшает срок службы фильтра и ухудшает качество очистки. However, such a filter has a short service life due to poor regeneration, as the filter multi-beam paper curtain is damaged, which reduces the filter service life and degrades the quality of cleaning.

Известен фильтровальный материал, выполненный в виде одинарного покровного трикотажа из полимерных нитей, в котором одна из сторон фильтровальной поверхности содержит ворсовые элементы. В структуре такого фильтровального материала эластомерная нить образует упругий каркас, обеспечивающий переменную проницаемость при фильтрации и регенерации, а нерастяжимая нить создает фильтровальную поверхность. (Патент РФ N 1437076, В 01 D 39/08, 1988, б.и N 42). Known filter material made in the form of a single integumentary knitwear made of polymer threads, in which one of the sides of the filter surface contains pile elements. In the structure of such a filter material, an elastomeric thread forms an elastic cage, providing variable permeability during filtration and regeneration, and an inextensible thread creates a filter surface. (RF patent N 1437076, B 01 D 39/08, 1988, B. and N 42).

Однако, такие фильтровальные материалы в процессе эксплуатации закручиваются, образуя по краям увеличенные поры, что ухудшает качество фильтрации. Возникает вероятность абразивного износа цилиндров двигателя и резко увеличивается расход горючего. However, such filter materials are twisted during operation, forming enlarged pores along the edges, which affects the quality of the filter. There is a possibility of abrasive wear of the engine cylinders and fuel consumption increases sharply.

Известен воздухоочиститель для двигателя внутреннего сгорания, содержащий цилиндрический корпус с пылесборным бункером, фильтрующим элементом цилиндрической формы с наружной и внутренней перфорированными обечайками, верхней и нижней торцевыми крышками, размещенными внутри корпуса концентрично с ним, снабженного дополнительным фильтрующим элементом, выполненным в виде рукава из эластичного материала, при изготовлении которого используется нетканное искусственное волокно. Known air cleaner for an internal combustion engine, containing a cylindrical body with a dust hopper, a filter element of a cylindrical shape with outer and inner perforated shells, upper and lower end caps placed inside the housing concentrically with it, equipped with an additional filter element made in the form of a sleeve of elastic material , the manufacture of which uses non-woven artificial fiber.

(Патент РФ N 2015404, 5 F 02 M 35/02, 1994, бюл. N 12). (RF patent N 2015404, 5 F 02 M 35/02, 1994, bull. N 12).

Однако, фильтровальный материал из нетканного материала плохо регенерируется, так как имеет поры постоянного размера как при фильтровании, так и при очистке, что снижает производительность очистки и качество. However, the filter material from non-woven material is poorly regenerated, since it has pores of constant size both during filtration and during cleaning, which reduces the cleaning performance and quality.

Наиболее близким по сущности является фильтр для очистки воздуха в двигателях внутреннего сгорания, содержащий прикрепленный к двигателю корпус с крышкой и установленный в корпусе фильтрующий элемент, выполненный в виде концентрично расположенных внешнего и внутреннего перфорированных цилиндров, между которыми помещена многолучевая бумажная штора, верхней и нижней эластичных крышек, жестко установленных на торцах перфорированных цилиндров, и нетканного фильтровального синтетического полотна, выполненного из лавсановых и льняных волокон и размещенного по наружной поверхности внешнего цилиндра, и снабжен текстильными тканными лентами из термостойких капроновых нитей, одна из которых расположена снаружи на нетканном фильтровальном полотне, а другая между многолучевой бумажной шторой и боковой поверхностью внутреннего перфорированного цилиндра (Патент РФ N 2079336, 6 В 01 D 27/00, 46/00, 1997). The closest in essence is a filter for air purification in internal combustion engines, comprising a housing attached to the engine with a cover and a filter element mounted in the housing, made in the form of concentrically arranged external and internal perforated cylinders, between which a multi-beam paper curtain, upper and lower elastic covers rigidly mounted on the ends of perforated cylinders and a non-woven synthetic filter cloth made of lavsan and linen in a slug and placed on the outer surface of the outer cylinder, and is equipped with textile fabric tapes made of heat-resistant nylon threads, one of which is located outside on a non-woven filter cloth, and the other between a multi-beam paper curtain and the side surface of the inner perforated cylinder (RF Patent N 2079336, 6 V 01 D 27/00, 46/00, 1997).

Причинами, препятствующими достижению требуемого технического результата, являются сложность в изготовлении такого фильтра, что затрудняет быстрое обслуживание автотранспортного средства в критической ситуации, плохая регенерация фильтровального материала, что ухудшает качество очистки воздуха и уменьшает срок службы фильтра. The reasons that impede the achievement of the required technical result are the difficulty in manufacturing such a filter, which makes it difficult to quickly service a vehicle in an emergency, poor regeneration of the filter material, which affects the quality of air purification and reduces the service life of the filter.

Задачей изобретения является разработка фильтра для очистки воздуха в двигателях внутреннего сгорания с высокими эксплуатационными свойствами за счет использования фильтровального материала с переменной проницаемостью. The objective of the invention is to develop a filter for air purification in internal combustion engines with high operational properties through the use of filter material with variable permeability.

Техническим результатом является улучшение качества очистки воздуха при работе двигателей внутреннего сгорания за счет создания фильтровальной поверхности повышенной плотности, что приводит к уменьшению проницаемости фильтровального материала и увеличению срока эксплуатации за счет получения фильтровального материала с переменной проницаемостью. The technical result is to improve the quality of air purification during operation of internal combustion engines by creating a filter surface of increased density, which leads to a decrease in the permeability of the filter material and an increase in the service life by obtaining a filter material with variable permeability.

Технический результат достигается тем, что фильтр для очистки воздуха в двигателях внутреннего сгорания, содержащий прикрепленный к двигателю корпус с крышкой и установленный в корпусе фильтрующий элемент, выполненный в виде концентрично расположенных внешнего и внутреннего перфорированных цилиндров, между которыми помещена многолучевая бумажная штора, верхней и нижней эластичных крышек, жестко установленных на торцах перфорированных цилиндров и фильтровального полотна, размещенного по наружной поверхности внешнего цилиндра, причем фильтровальное полотно выполнено в виде трубчатого трикотажа из полимерных нерастяжимых и эластомерных нитей, в структуре которого эластомерная нить расположена между петлями из нерастяжимых нитей в виде футера с чередованием через одну петлю и провязана в петли с нерастяжимой нитью с чередованием: через 4-8 петель - по петельному столбику и через 3 - 5 рядов - по петельному ряду, причем модуль петель из нерастяжимой нити больше модуля петли из эластомерной нити в 3,4 раза. The technical result is achieved by the fact that the filter for air purification in internal combustion engines, comprising a housing attached to the engine with a cover and a filter element mounted in the housing, is made in the form of concentrically arranged external and internal perforated cylinders, between which there is a multi-beam paper curtain, upper and lower elastic caps rigidly mounted on the ends of perforated cylinders and a filter cloth placed on the outer surface of the outer cylinder, The filter cloth is made in the form of a tubular knit made of polymer inextensible and elastomeric threads, in the structure of which the elastomeric thread is located between the loops of inextensible threads in the form of a footer with alternation through one loop and knitted into loops with inextensible thread with alternation: after 4-8 loops - along the loop stitch and after 3 - 5 rows - along the loop row, and the loop module of inextensible thread is 3.4 times larger than the loop module of elastomeric thread.

Использование трубчатого трикотажного полотна в качестве фильтровального материала позволяет получить при регенерации увеличенные поры и быстро удалять уловленные частицы из фильтровального материала. The use of a tubular knitted fabric as a filter material makes it possible to obtain enlarged pores during regeneration and to quickly remove trapped particles from the filter material.

Использование полимерных нерастяжимых нитей при изготовлении фильтровального полотна улучшает качество очистки и увеличивает срок эксплуатации фильтра. Помимо этого фильтровальные материалы из полимерных нитей могут использоваться при очистке воздуха, содержащего частицы малокислотной и малощелочной среды, загрязненного маслинными и нефтяными частицами. The use of polymer inextensible threads in the manufacture of a filter cloth improves the quality of cleaning and increases the life of the filter. In addition, filter materials made of polymer filaments can be used in the purification of air containing particles of a low acid and low alkaline medium contaminated with oil and oil particles.

Использование эластомерных нитей позволяет получить плотную фильтровальную поверхность. Эластомерные нити сжимают петли из нерастяжимых нитей, уменьшая проницаемость, что обеспечивает повышение качества очистки. The use of elastomeric threads allows you to get a dense filter surface. Elastomeric filaments compress loops of inextensible filaments, reducing permeability, which improves the quality of cleaning.

Прокладывание эластомерной нити в структуре трикотажа в виде футера между протяжками петель с чередованием через одну петлю позволяет сдвигать петли друг к другу, увеличивая плотность фильтровальной поверхности, что повышает качество очистки воздуха. Laying an elastomeric thread in the structure of the knitwear in the form of a footer between the broaches of the loops with alternation through one loop allows you to shift the loops to each other, increasing the density of the filter surface, which improves the quality of air purification.

Провязывание эластомерной нити в петли одновременно с нерастяжимой нитью менее чем 4 петельных столбика увеличивает расход эластомерной нити, что приводит к увеличению стоимости фильтровального материала на 25%. Knitting the elastomeric filament in loops simultaneously with an inextensible filament of less than 4 loop stitches increases the consumption of the elastomeric filament, which leads to an increase in the cost of filter material by 25%.

Провязывание эластомерной нити в петли одновременно с нерастяжимой нитью более чем через 8 петельных столбика не обеспечивает плотную фильтровальную поверхность при очистке, что уменьшает качество процесса фильтрования. Knitting an elastomeric thread in loops simultaneously with an inextensible thread through more than 8 loop stitches does not provide a dense filter surface during cleaning, which reduces the quality of the filtering process.

Провязывание эластомерной нити в петли одновременно с нерастяжимой нитью менее чем через 3 петельных ряда увеличивает материалоемкость фильтровального материала и не обеспечивает качественную очистку пор фильтровального материала в процессе регенерации. Knitting an elastomeric thread in loops simultaneously with an inextensible thread in less than 3 loop rows increases the material consumption of the filter material and does not provide high-quality cleaning of the pores of the filter material during the regeneration process.

Провязывание эластомерной нити в петли одновременно с нерастяжимой нитью более чем через 5 петельных ряда не обеспечивает плотную фильтровальную поверхность при очистке, что уменьшает качество процесса фильтрования, так как через петли рядов, где нет эластомерной нити, происходит проскок увеличенных механических частиц. Knitting an elastomeric thread in loops simultaneously with an inextensible thread in more than 5 loop rows does not provide a dense filter surface during cleaning, which reduces the quality of the filtering process, since through the loop of rows where there is no elastomeric thread, increased mechanical particles slip through.

Фильтровальный материал, в котором модуль петли (модуль петли это отношение длины нити к ее толщине) из нерастяжимой нити больше модуля петли из эластомерной нити менее чем в 3,4 раза не обеспечивает быстрой и качественной регенерации, так как под действием натяжения эластомерной нити не происходит полное растяжение петель и механические частицы остаются в порах, что ухудшает качество очистки. Filter material in which the loop module (loop module is the ratio of the length of the thread to its thickness) of an inextensible thread more than the loop module of an elastomeric thread less than 3.4 times does not provide fast and high-quality regeneration, since under the action of tension of the elastomeric thread does not occur full stretching of loops and mechanical particles remain in the pores, which affects the quality of cleaning.

Фильтровальный материал, в котором модуль петли из нерастяжимой нити больше чем модуль петли из эластомерной нити более чем 3,4 раза, имеет некачественную фильтровальную поверхность, из за плохого провязывания эластомерной и нерастяжимой нитей, что резко ухудшает качество очистки за счет проскока крупных механических частиц. The filter material in which the loop module of an inextensible thread is larger than the loop module of an elastomeric thread more than 3.4 times has a poor-quality filter surface due to poor knitting of the elastomeric and inextensible threads, which dramatically affects the quality of cleaning due to the breakthrough of large mechanical particles.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентам и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения. An analysis of the prior art by the applicant, including a search by patents and scientific and technical sources of information and identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, allowed to establish that the applicant did not find an analogue characterized by features identical to all the essential features of the claimed invention, and the definition from the list identified analogues of the prototype, as the closest in the totality of the characteristics of the analogue, allowed to identify the set of essential in relation to mu applicant the technical result of the distinguishing features in the claimed object set forth in the claims.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству. Therefore, the claimed invention meets the requirement of "novelty" under applicable law.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений, с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявляемого изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата. To verify the conformity of the claimed invention to the requirements of the inventive step, the applicant conducted an additional search for known solutions in order to identify features that match the distinctive features of the claimed invention, the results of which show that the claimed invention does not follow explicitly from the prior art, since the level the technique defined by the applicant has not revealed the effect provided for by the essential features of the claimed invention transformed REPRESENTATIONS to achieve a technical result.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень" по действующему законодательству. Therefore, the claimed invention meets the requirement of "inventive step" under applicable law.

Фильтровальный материал изготавливают на многосистемной трикотажной машине с круглой игольницей, в которой нерастяжимая полимерная нить вяжется при модуле петли больше модуля петли из эластомерной нити в 3,4 раза. Нерастяжимая нить подается в петлеобразующую систему под натяжением 0,5 - 1,8 H, а эластомерная нить прокладывается в виде футера под натяжением 1,5 - 3,4 H, с частичным провязыванием одновременно с нерастяжимой полимерной нитью через 4-8 петельных столбика и 3 - 5 петельных ряда. The filter material is made on a multi-system knitting machine with a round needle bar, in which an inextensible polymer thread is knitted with a loop module 3.4 times more than the loop module of an elastomeric thread. Inextensible thread is fed into the loop-forming system under a tension of 0.5 - 1.8 H, and the elastomeric thread is laid in the form of a footer under a tension of 1.5 - 3.4 H, with partial knitting simultaneously with an inextensible polymer thread through 4-8 loop stitches and 3 - 5 looped rows.

На фиг. 1 представлен общий вид фильтра в разрезе. In FIG. 1 is a sectional view of a filter.

На фиг. 2 представлена графическая запись переплетения трикотажного фильтровального полотна. In FIG. 2 is a graphical representation of the interweaving of a knitted filter cloth.

На фиг. 1 представлен фильтр, который состоит из корпуса 1 и крышки 2, в который помещается фильтрующий элемент 3, состоящий из двух концентрически расположенных перфорированных металлических внешнего 4 и внутреннего 5 цилиндров, между которыми помещена многолучевая бумажная штора б и фильтровального трикотажного полотна 7, закрепленного верхней 8 и нижней 9 эластичными крышками. In FIG. 1 shows a filter, which consists of a housing 1 and a cover 2, in which a filter element 3 is placed, consisting of two concentrically arranged perforated metal outer 4 and inner 5 cylinders, between which a multi-beam paper curtain b and a filter knitted fabric 7 are fixed, fixed top 8 and bottom 9 with elastic covers.

На фиг. 2 представлена графическая запись переплетения трикотажного фильтровального полотна, которое содержит петли 10 из полимерной нерастяжимой нити 11 и эластомерной нити 12, которая располагается на протяжках 13 петель из полимерных нитей в виде футера, а так же петель 14 из одновременно провязанных нерастяжимых полимерных 11 и эластомерных 12 нитей. In FIG. 2 is a graphical representation of the weaving of a knitted filter cloth, which contains loops 10 of a polymer inextensible thread 11 and an elastomeric thread 12, which is located on broaches 13 loops of polymer threads in the form of a footer, as well as loops 14 of simultaneously knitted inextensible polymer 11 and elastomeric 12 threads.

Готовое фильтровальное трикотажное полотно 7 одевают на металлический перфорированный цилиндр 4 и закрепляют его при помощи верхней 8 и нижней 9 эластичных крышек. Затем фильтровальный элемент устанавливают в корпус фильтра 1. Воздух, проходя через поры трикотажного фильтровального полотна 7, получает предварительную очистку от крупных механических частиц, а затем, проходя через многолучевую бумажную штору 6, получает более тонкую очистку и попадает в карбюратор для образования воздушно-бензиновой смеси. При очистке воздуха фильтровальное полотно 7 на поверхности цилиндра 4 находится в плотном состоянии, что обеспечивает качественную очистку воздуха. Растянутые эластомерные нити 12 в структуре полотна обеспечивают плотное прилегание петель из полимерных нитей к поверхности фильтра. При регенерации фильтровального полотна петельная структура растягивается в продольном и поперечном направлениях, что позволяет увеличить поры, и при помощи обратного потока воздуха задержанные механические частицы легко удаляются из пор фильтровального полотна. The finished filter knitted fabric 7 is put on a metal perforated cylinder 4 and fixed using the upper 8 and lower 9 elastic covers. Then the filter element is installed in the filter housing 1. Air passing through the pores of the knitted filter cloth 7 receives preliminary cleaning of large mechanical particles, and then passing through a multi-beam paper curtain 6, it receives a finer cleaning and enters the carburetor to form an air-gasoline mixtures. When cleaning the air, the filter cloth 7 on the surface of the cylinder 4 is in a dense state, which ensures high-quality air cleaning. Stretched elastomeric threads 12 in the structure of the fabric provide a snug fit loops of polymer threads to the surface of the filter. During the regeneration of the filter cloth, the loop structure is stretched in the longitudinal and transverse directions, which allows to increase the pores, and with the help of the reverse air flow, the retained mechanical particles are easily removed from the pores of the filter cloth.

Для наглядности приведена таблица испытаний фильтровального материала из эластичного трикотажного фильтровального материала, в котором модуль петли из нерастяжимой нити в 3,4 раза больше модуля петли из эластомерной нити в сравнении с фильтровальным материалом по прототипу на фильтрах автомобиля ВАЗ. For clarity, the table of tests of filter material from an elastic knitted filter material is presented, in which the loop module of an inextensible thread is 3.4 times larger than the loop module of an elastomeric thread in comparison with the filter material of the prototype on the filters of a VAZ automobile.

Из данных таблицы видно, что при использовании фильтровальных материалов из эластичного трикотажного фильтровального полотна производительность очистки увеличивается на 5 - 14%, время регенерации уменьшается до 42%, при одинаковой степени очистки и увеличении срока службы на 10 - 12%. The table shows that when using filter materials from an elastic knitted filter cloth, the cleaning performance increases by 5 - 14%, the regeneration time decreases to 42%, with the same degree of cleaning and increasing the service life by 10 - 12%.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно, в химической, нефтехимической, металлургической, автомобильной и других отраслях;
- для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте нижеизложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;
- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.Thus, the above information indicates the fulfillment of the following set of conditions when using the claimed invention:
- a tool embodying the claimed invention in its implementation, is intended for use in industry, namely in the chemical, petrochemical, metallurgical, automotive and other industries;
- for the claimed invention in the form described in the independent clause of the claims below, the possibility of its implementation using the means and methods described above or known prior to the priority date is confirmed;
- a tool embodying the claimed invention in its implementation, is able to ensure the achievement of the perceived by the applicant technical result.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость" по действующему законодательству. Therefore, the claimed invention meets the requirement of "industrial applicability" under applicable law.

Claims

A filter for air purification in internal combustion engines, comprising a housing attached to the engine with a cover and a filter element mounted in the housing, made in the form of concentrically arranged external and internal perforated cylinders, between which a multi-beam paper curtain, upper and lower elastic covers rigidly mounted on the ends of the perforated cylinders and the filter cloth located on the outer surface of the outer cylinder, characterized in that the filter cloth you made in the form of a tubular knit made of polymer inextensible and elastomeric yarns, in the structure of which the elastomeric yarn is located between the loops of inextensible yarns in the form of a footer with alternation through one loop and knitted into loops with inextensible thread with alternation: through 4-8 loops in a loop column and after 3-5 rows - along the looper row, and the loop module of the inextensible thread is 3.4 times larger than the loop module of the elastomeric thread.