Мультициклонный воздухоочиститель для двигателя внутреннего сгорания

 

Использование: машиностроение, преимущественно двигателестроение, а именно устройство для очистки воздуха, поступающего в ДВС транспортных средств, эксплуатирующихся в условиях повышенной запыленности. Цель изобретения - повышения эффективности очистки воздуха и снижение трудоемкости технического обслуживания воздухоочистителя. Мультициклонный воздухоочиститель содержит корпус 1, в котором размещены сепарационные элементы 2, включающие циклонные трубки 6, завихрители 10 потока с трубками 11 отвода очищенного воздуха, расположенные концентрично вокруг пылеотводящего патрубка 3, и пылесборный бункер 4. Циклонные трубки 6 соединены между собой, образуя замкнутую полость сложной конфигурации, большим основанием ориентированную в сторону пылесборного бункера 4, а меньшим основанием сообщающуюся с ним в этой зоне. 4 з.п.ф-лы, 3 ил.

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.

Известен мультициклонный воздухоочиститель, содержащий размещенные в корпусе сепарационные элементы с циклонными трубками, завихрителями потока и трубками отвода очищенного воздуха, отводящий патрубок и пылесборный бункер.

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.

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.

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.

Целью изобретения является повышение эффективности очистки воздуха, а также обеспечение удобства технического обслуживания.

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.

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.

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.

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.

Указанная цель достигается также тем, что завихрители расположены большей частью над циклонными трубками и меньшей - внутри них.

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.

Выполнение отводящего патрубка составным, стянутым крепежным элементом, позволяет упростить техническое обслуживание, снизить его трудоемкость.

Расположение завихрителей большей частью вне циклонных трубок позволяет снизить сопротивление потоку воздуха и, следовательно, уменьшить энергетические затраты на процесс очистки воздуха.

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.

Мультициклонный воздухоочиститель состоит из корпуса 1 с сепарационными элементами 2, отводящего патрубка 3 и пылесборного бункера 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.

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.

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.

Пылесборный бункер 4 имеет опорную поверхность 18, образованную отбортовкой, на которую опирается корпус 1 кольцевой канавкой 18 с уплотняющим элементом 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.

В нижней части пылесборного бункера выполнен накопитель 21, закрываемый клапаном 22, подпружиненным пружиной 23.

Мультициклонный воздухоочиститель работает следующим образом.

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.

Отсепарированная пыль из бункера 4 собирается в накопитель 21, откуда периодически через подпружиненный клапан 22 удаляется наружу.

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.

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.

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".

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.

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.

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.

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.

Экономический эффект от использования заявляемого технического решения при использовании на автомобилях КамАЗ образуется в основном за счет увеличения срока службы бумажного фильтрующего элемента.

Формула изобретения

1. МУЛЬТИЦИКЛОННЫЙ ВОЗДУХООЧИСТИТЕЛЬ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий корпус, отводящий патрубок и пылесборный бункер, причем в корпусе размещены сепарационные элементы, включающие в себя циклонные трубки, завихрители потока с трубками отвода очищенного воздуха, расположенные концентрично вокруг отводящего патрубка, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности и снижения трудоемкости обслуживания, циклонные трубки соединены между собой, образуя замкнутую полость, большим основанием ориентированную в сторону пылесборного бункера, а меньшим охватывающую отводящий патрубок, снабженный местным сужением и сообщающийся с замкнутой полостью в зоне местного сужения.

2. Воздухоочиститель по п.1, отличающийся тем, что отводящий патрубок выполнен составным, причем его кромки отогнуты во внутрь, образуя кольцевую щель, сообщающуюся каналами с замкнутой полостью со стороны ее меньшего основания.

3. Воздухоочиститель по п.1 и 2, отличающийся тем, что верхняя часть отводящего патрубка снабжена диском с отверстиями, в которых закреплены трубки отвода очищенного воздуха с завихрителями, а нижняя его часть проходит через пылесборный бункер, образующий по периферии опорную поверхность, причем на последнюю установлен корпус, а верхняя и нижняя части патрубки скреплены между собой.

4. Воздухоочиститель по пп.1 - 3, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде моноблока с центральным цилиндрическим отверстием, вокруг которого на концентричных окружностях расположены циклонные трубки, охватываемые по периферии уплотнительной канавкой, выполненной соосно с центральным отверстием и контактирующей с опорной поверхностью пылесборного бункера, а отводящий патрубок входит в центральное отверстие, причем верхняя часть отводящего патрубка установлена в центральное отверстие с упором.

5. Воздухоочиститель по пп.1 - 4, отличающийся тем, что завихрители расположены своей большей частью над циклонными трубками и меньшей частью во внутренней полости циклонных трубок.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3