Инерционный фильтр
Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для систем вентиляции пассажирских вагонов локомотивной тяги, электро- и дизель-поездов, а также других типов подвижного состава. Инерционный фильтр содержит воздухозаборную решетку, сопряженную с воздушным каналом, имеющим сужающуюся и расширяющуюся части, и пылевую решетку с профильными пластинами, установленную на входе в пылеуловитель, соединенный пылевым каналом с аэродинамическим очистителем. Новым является то, что он снабжен сепараторной пластиной, изогнутой в направлении сужения и установленной за ним перед пылевой решеткой, профильные пластины которой выполнены с осями вращения, расположенными в вершинах профилей. Техническим результатом является исключение засорения пылевой решетки и снижение аэродинамического сопротивления. 1 ил.
Изобретение относится к воздухоочистителям преимущественно для систем вентиляции пассажирских вагонов локомотивной тяги, электро- и дизель-поездов, других типов подвижного состава.
Известен фильтр по авт. св. СССР №1662627, содержащий заборную решетку, входной сужающийся воздушный канал, пылевую решетку, ловушку, пылевой канал, аэродинамический очиститель (эжектор) и расширяющийся воздушный канал. Пылевая решетка выполнена в виде пластин треугольного профиля, неподвижно закрепленных в один ряд.
Фильтр (по две штуки) укрепляют на боковой стороне транспортного средства и соединяют с всасывающим патрубком вентилятора.
При работе системы вентиляции транспортного средства поток наружного воздуха поступает через воздухозаборную решетку фильтра, ускоряется в конфузорном (сужающемся) канале, а затем направляется через выходной канал в систему вентиляции. Очистка воздуха от пыли происходит в месте поворота потока воздуха. За счет совокупного действия аэродинамических, гравитационных и инерционных сил определенная часть пылевых частиц через пылевую решетку попадает в ловушку и затем удаляется через эжектор наружу. Происходит очистка воздуха от пыли и возврат ее в окружающую среду (в фильтре пыль не задерживается).
Недостатком этого и подобных ему фильтров является высокое аэродинамическое сопротивление, преодоление которого требует значительного увеличения напора вентагрегатов в условиях ограниченных мощностей бортовых источников электроснабжения, засорение пылевой решетки как высокодисперсными частицами пыли, так и случайным попаданием крупных частиц, габаритные размеры которых больше, чем щелевые каналы в решетке.
Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в устранении указанных недостатков с обеспечением снижения в 2-2,5 раза гидравлического сопротивления, повышения надежности работы фильтра за счет предотвращения засорения пылевой решетки.
Указанный результат достигается тем, что конфузорно-диффузорный канал выполнен соосным (прямая осевая линия вместо кривой №1662627), а перед пылевой решеткой и за сужением канала укреплена сепараторная пластина, изогнутая в сторону набегающего потока, причем профильные пластинчатые элементы в пылевой решетке выполнены поворотными с осями вращения, расположенными в вершинах треугольных профилей. Геометрия канала, размер, а также профиль сепараторной пластины выполнены таким образом, что 95% (требование к фильтрам систем вентиляции) частиц спектра стандартной пыли (ОБIК016А, ГОСТ 2138-84) при определенном расходе воздуха попадают в пылеуловитель как непосредственно с потоком, так и задерживаемые и направляемые в него сепараторной пластиной. Попавшие в пылеуловитель частицы пыли через соединительную трубку (канал) удаляются наружу и выбрасываются эжектором в сторону, противоположную направлению движения транспортного средства. Благодаря тому, что профильные элементы выполнены поворотными, крупные частицы, попавшие на пылевую решетку, проваливаются в ловушку за счет своей массы, раздвигая пластины, которые затем вновь устанавливаются в равновесное состояние относительно оси вращения.
Предлагаемая конструкция фильтра, обладающая указанными отличительными признаками, исключит засорение пылевой решетки, обеспечивая прохождение крупных частиц (свыше 5 мм), а также зарастание проходных каналов пылевой решетки, обеспечит снижение гидравлического сопротивления фильтра.
Новизна предлагаемой конструкции фильтра, характеризуемая ее отличительными признаками, состоит в том, что наличие сепараторной пластины позволяет увеличить проходное сечение для вентиляционного воздуха и снизить гидравлическое сопротивление фильтра. Поскольку профильные элементы пылевой решетки выполнены поворотными, значительно увеличивается размер проходных частиц пыли и предотвращается засорение пылевой решетки.
Указанными свойствами не обладает ни одна из известных конструкций фильтров. Следовательно, предлагаемое техническое решение соответствует условию охраноспособности изобретательский уровень.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором приведено поперечное сечение фильтра.
Фильтр состоит из воздухозаборной решетки 1, корпуса 2, внутри которого расположен проточный канал, сформированный конфузором (сужающейся частью) 3 и диффузором (расширяющейся частью) 4, сепаратора 5, пылеуловителя 6 с пылевой решеткой 7, трубки (канала) 8 удаления пыли, соединяющей пылеуловитель 6 с эжектором 9.
Принцип действия фильтра основан на аэродинамическом разделении двухфазных потоков (воздух-пыль), улавливании и эжекторном удалении частиц обратно в окружающую среду.
Фильтр работает следующим образом. Наружный воздух, содержащий частицы пыли различной дисперсности, засасывается вентилятором через воздухозаборную решетку 1 и ускоряется в конфузоре 3. Частицы пыли, увлекаемые воздушным потоком, попадают непосредственно в пылеуловитель, а также в результате аэродинамического взаимодействия инерционных и гравитационных сил извлекаются из потока сепаратором и тоже попадают в пылеуловитель. Очищенный воздух направляется в диффузор 4 и далее в систему вентиляции транспортного средства. Геометрия конфузора, размер и профиль сепараторной пластины определяют эффективность сепарации пыли. Попав в пылеуловитель через пылевую решетку, частицы за счет действия эжектора удаляются из нее в окружающую среду. На чертеже (сечение А-А) приведен профиль пластинчатых элементов пылевой решетки. Видно, что при повороте соседних профильных элементов в противоположных направлениях увеличивается щель, обеспечивая прохождение особо крупных частиц. Возврат профильных элементов в нормальное положение обеспечивает условия разности гидравлических сопротивлений в прямом и обратном направлениях. Дополнительно приобретаемые в процессе движения транспортного средства колебания профильных элементов не влияют на гидравлическое сопротивление решетки, но способствуют прохождению частиц в пылеуловитель и уменьшают вероятность осаждения частиц на пластинчатых поверхностях профильных элементов.
Перечисленные конструктивные особенности фильтра обеспечивают ему снижение гидравлического сопротивления, повышение степени очистки, надежность работы без засорения пылевой решетки и прохождение и удаление частиц особо крупного размера.
Предлагаемая конструкция фильтра будет особо эффективна при установке на транспортное средство эксплуатируемого парка для предотвращения возникновения пожарных ситуаций. Вследствие малого гидравлического сопротивления нет необходимости менять вентагрегат (увеличивать его мощность). При этом можно еще больше снизить гидравлическое сопротивление фильтра, оставив штатные фильтры транспортного средства в качестве II ступени тонкой очистки. При этом степень очистки предлагаемого фильтра для крупных нагретых частиц, способных вызвать возгорание, практически не изменится и останется на высоком уровне, близким к 1.
Инерционный фильтр, преимущественно для железнодорожного транспорта, содержащий воздухозаборную решетку, сопряженную с воздушным каналом, имеющим сужающуюся и расширяющуюся части, пылевую решетку с профильными пластинами, установленную на входе в пылеуловитель, соединенный пылевым каналом с аэродинамическим очистителем, отличающийся тем, что снабжен сепараторной пластиной, изогнутой в направлении сужения и установленной за ним перед пылевой решеткой, профильные пластины которой выполнены с осями вращения, расположенными в вершинах профилей.
