Фильтрующий элемент воздухоочистителя

 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к фильтрующим элементам воздухоочистителя. Задача изобретения - повышение надежности фильтрующего элемента за счет увеличения жесткости каркаса. Фильтрующий элемент воздухоочистителя, имеющий вид параллелепипеда, содержит фильтрующий материал, согнутый в виде гофрированной ленты с линиями перегибов, уплотнитель в виде буртика из эластичного материала, нанесенный сверху перегибов фильтрующего материала, каркас в виде полосы полимерного материала, нанесенного поверх линий перегибов фильтрующего материала и перпендикулярно к ним на одну из больших граней параллелепипеда. Каркас 4 нанесен на обе большие грани параллелепипеда, причем расстояние между линиями перегибов гофрированной ленты на обеих больших гранях параллелепипеда равны, а глубина полосы полимерного материала, по меньшей мере на одной из больших граней параллелепипеда, равна высоте гофрированной ленты. 5 ил.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к фильтрующим элементам (Ф.Э.) воздухоочистителя.

Известны конструкции Ф.Э. воздухоочистителя двигателя внутреннего сгорания (д. в. с.), например, по патенту РФ N 2100055 (кл. МКИ B 01 D 46/52), где плоский в виде параллелепипеда Ф.Э. состоит из фильтрующей шторы и уплотнителя из мягкого материала, нанесенного по краю фильтрующей шторы одной из больших граней параллелепипеда. Стабильность геометрических размеров и каркасность Ф.Э. обеспечивается установкой специального каркаса (металлической сетки между уплотнителем и фильтрующей шторой) по всей плоскости большей грани параллелепипеда.

Недостатком этого устройства является большая материалоемкость Ф.Э. в связи с применением металлической сетки, которая должна быть коррозионно стойкой, кроме того, металлическая сетка создает дополнительное гидравлическое сопротивление воздушному потоку, который проходит через Ф.Э. Таким же недостатком обладает и устройство по патенту US N 4955891 (кл. МКИ B 01 D 51/00, патентам Японии NN 3-4338, 5-9054, 2-36571 (кл. МКИ B 01 D 39/12).

Прототипом является устройство по патенту ЕПВ (заявка N 382331, кл. МКИ B 01 D 46/52, где Ф.Э. в виде параллелепипеда по указанному устройству состоит из фильтрующего материала, согнутого в виде гофрированной ленты с линиями перегибов, уплотнителем в виде буртика из мягкого материала, нанесенного сверху перегибов фильтрующего материала по периметру одной из больших граней параллелепипеда, каркаса в виде полосы полимерного материала, нанесенного перпендикулярно к линиям перегибов фильтрующего материала расплавленным с последующим затвердеванием.

Недостатком этого устройства является недостаточная изгибная жесткость Ф. Э. при приложении силы в направлении, перпендикулярном большей из граней параллелепипеда. Фильтрующий материал в виде гофрированной ленты, скрепленный каркасом (в виде полосы полимерного материала) только с одной стороны, (одной из больших граней параллелепипеда) - прогибается под действием различных сил, что нежелательно по следующим причинам.

При эксплуатации автомобиля Ф.Э., являющийся частью воздухоочистителя, подвергается воздействию вибрационных сил, а также сил, возникающих от перепада давления в зонах перед Ф.Э. и после него из-за колебательных процессов в системе впуска (переменной составляющей объемного расхода газа во впускном тракте). Причем колебательные процессы как от вибрационных сил, так и от перепада давления газа происходят с различными частотами, которые могут совпадать с собственной частотой Ф.Э., что приведет к резонансу, порыву фильтрующего материала и выходу из строя Ф.Э.

Кроме того, повышенная изгибная жесткость необходима Ф.Э. при монтаже Ф. Э. в воздухоочиститель, для сохранения геометрии Ф.Э., что важно для обеспечения герметичности Ф.Э. в корпусе воздухоочистителя.

Другой причиной повышения изгибной жесткости Ф.Э. является предотвращение разрушения Ф.Э. при обратном выбросе двигателя, при котором резко повышается давление газа в системе впуска, что нередко происходит при неправильной установке зажигания, а также при сбое в работе электронного блока управления двигателем с системой электронного впрыска топлива. При этом водитель автомобиля может не обратить внимания на то, что Ф.Э. разрушился, и продолжать эксплуатацию автомобиля, что приведет к преждевременному образивному износу двигателя и выходу его из строя.

Целью изобретения является повышение надежности Ф.Э.

Поставленная цель достигается тем, что в Ф.Э., содержащем фильтрующий материал, согнутый в виде гофрированной ленты с линиями перегибов, имеющий вид параллелепипеда, уплотнитель, представляющий собой бурт из эластичного материала, нанесенный сверху перегибов фильтрующего материала по периметру одной из больших граней параллелепипеда, каркаса в виде полосы полимерного материала, нанесенного поверх линий перегибов и перпендикулярно им, на одной из двух больших граней параллелепипеда.

Каркас нанесен на обе большие грани параллелепипеда, причем расстояние между линиями перегибов гофрированной ленты на обеих больших гранях параллелепипеда равны, а глубина полосы полимерного материала, по меньшей мере на одной из больших граней параллелепипеда, равна высоте гофрированной ленты.

Изобретение поясняется графически.

На фиг. 1 изображен Ф.Э.

На фиг. 2 изображен вид А по фиг. 1.

На фиг. 3 изображено сечение Б-Б по фиг. 1.

На фиг. 4 изображен участок Ф.Э. по фиг. 3 в увеличенном масштабе.

На фиг. 5 изображен участок фильтрующего материала (аксонометрия).

Ф.Э. содержит: фильтрующий материал 1, согнутый в виде гофрированной ленты, имеющей вид параллелепипеда (фиг. 1, 3, 4, 5), с линиями перегибов 2 (фиг. 2, 3,), уплотнитель 3 (фиг. 1, 2), представляющий собой буртик, нанесенный сверху перегибов 2 фильтрующего материала 1 по периметру одной из больших граней параллелепипеда, каркас 4 в виде полосы полимерного материала, нанесенного поверх линий перегибов 2 фильтрующего материала 1 и перпендикулярно им на обе большие грани параллелепипеда.

Расстояния между линиями перегибов "a" и "b" гофрированной ленты фильтрующего материала 1 на обеих больших гранях параллелепипеда равны (a=b).

Глубина "С" каркаса 4, по меньшей мере на одной из больших граней параллелепипеда, равна высоте "h" гофрированной ленты фильтрующего материала 1. Стрелкой "В" (фиг. 1, 3) обозначено направление сил, действующих на Ф.Э. из-за колебательных процессов, возникающих в системе впуска д.в.с., а также от вибрационных сил. Стрелкой "P₁" (фиг. 3) обозначено направление действия силы от перепада давления воздуха при обратном выбросе двигателя. Стрелками "P₂" обозначены направления действия сил при изгибе фильтрующего материала 1.

Работа.

Для фильтрации воздух из атмосферы проходит через фильтрующий материал 1 со стороны одной из больших граней параллелепипеда, например, показанной стрелкой "Г" (фиг. 1), и очищенный от пыли выходит с противоположной стороны и попадает в д.в.с. (не показано). Пыль при этом задерживается фильтрующим материалом 1. Уплотнитель 3 герметизирует стык Ф.Э. с корпусом воздухоочистителя (не показан) для предотвращения прохода неочищенного воздуха мимо фильтрующего материала 1. Каркас 4, представляющий собой полосу полимерного материала, нанесенный поверх линий перегибов 2 фильтрующего материала 1 и перпендикулярно им, придает жесткость фильтрующему элементу при воздействии сил "B" (см. фиг. 1, 3), возникающих из-за колебательных процессов в системе впуска д.в.с., а также вибронагрузок.

Для увеличения изгибной жесткости фильтрующего элемента каркас 4 нанесен на обе большие грани параллелепипеда. Увеличение изгибной жесткости требуется для предотвращения разрушения Ф.Э. при обратном выбросе двигателя, т.к. резкое повышение давления газа перед одной из больших граней параллелепипеда приведет к возрастанию силы "P₁" (см. фиг. 3) и возможному порыву материала. Нанесение каркаса на обе большие грани параллелепипеда гарантирует одинаковость и стабильность расстояний (a=b, см. фиг. 4) между линиями перегибов 2, что уменьшает гидравлическое сопротивление при прохождении воздуха через фильтрующий материал.

Глубина "C" каркаса 4 равна высоте "h" фильтрующего материала 1 (в виде параллелепипеда), т.к. это увеличивает прочность соединения каркаса 4 с фильтрующим материалом 1 за счет большей площади контакта. Фиксация линий перегибов 2 фильтрующего материала 1 на обеих больших гранях параллелепипеда создает конструкцию, подобную пространственной ферме (известной из учебников по сопротивлению материалов), расчет на прочность которой от силы, приложенной к ее центру тяжести перпендикулярно большей грани параллелепипеда, показывает несомненное ее преимущество.

Совокупность описанных отличительных признаков и создает положительный эффект - увеличение изгибной жесткости, каркасности Ф.Э. и уменьшение гидравлического сопротивления Ф. Э. при прохождении через него воздуха за счет стабильности расстояний между перегибами фильтрующего материала.

Формула изобретения

Фильтрующий элемент воздухоочистителя двигателя внутреннего сгорания, содержащий фильтрующий материал, согнутый в виде гофрированной ленты с линиями перегибов, имеющий вид параллелепипеда, уплотнитель, представляющий собой буртик из эластичного материала, нанесенный сверху перегибов фильтрующего материала, по периметру одной из больших граней параллелепипеда, каркаса в виде полосы полимерного материала, нанесенного поверх линий перегибов и перпендикулярно к ним на одну из двух больших граней параллепипеда, отличающийся тем, что каркас нанесен на обе большие грани параллелепипеда, причем расстояния между линиями перегибов гофрированной ленты на обеих больших гранях параллелепипеда равны, а глубина полосы полимерного материала, по меньшей мере на одной из больших граней параллелепипеда, равна высоте гофрированной ленты.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5