Воздухоочиститель

Изобретение относится к воздухоочистителям для автотракторных или стационарных двигателей внутреннего сгорания с фильтрующими элементами типа пористого картона в качестве окончательной ступени очистки Изобретение позволяет увеличение продолжительности работы воздухоочистителя до замены или технического обслуживания фильтрующих элементов типа пористого картона. Особенность воздухоочистителя состоит в том, что ступень предварительной очистки включает последовательно расположенные фильтрующие элементы объемного типа из открытопористой пластмассы, например, пенополиуретана со средним размером пор 4,0-0,2 мм и нетканых материалов с поверхностной плотностью 100-700 г/м2 и объемной плотностью 0,03-0,15 г/см3 и имеет средний коэффициент пропуска не более эталонного значения, равного 0,4% на кварцевой пыли с удельной поверхностью 5600 см2/г. 2 ил.

 

Изобретение относится к воздухоочистителям, преимущественно для автотракторных или стационарных двигателей внутреннего сгорания, а также мототехники.

Известны воздухоочистители, включающие ступень предварительной очистки с фильтрующими элементами объемного типа (например, из открытопористой пластмассы) и ступень окончательной очистки с фильтрующими элементами типа пористого картона (бумаги) (А.С. № 735816, кл. F 02 M 35/02, В 01 D 25/02, опубл. 25.05.80, Б.И. №19).

Такая комбинация ступеней предварительной и окончательной очистки применяется с целью увеличения пылеемкости и продолжительности работы воздухоочистителя, содержащего фильтрующие элементы типа пористого картона и снижения затрат на замену этих фильтрующих элементов.

На основании проведенных опытно-конструкторских и научно-исследовательских работ сложилось общепринятое мнение, что применение предварительной очистки целесообразно, но коэффициент пропуска пыли ступени предварительной очистки не должен быть менее 10% (Маев В.Е., Витлин В.Б., Бурилин К.Н. Повышение пылеемкости воздухоочистителей с фильтр-патронами для тракторных двигателей. В кн. "Практика улучшения очистки воздуха, масла и топлива в двигателях внутреннего сгорания" (Тезисы докладов Всесоюзного научно-технического семинара 9-11 июня 1987 г., г. Саратов), Москва, 1987 г.).

На основании проведенных работ сложилось общепринятое мнение также и о том, что при достижении предельно-допустимого сопротивления воздухоочистителя должно проводиться одновременное техническое обслуживание предварительной и окончательной (КФЭ) очистки (И.Рузаев, В.Рыбаков. Мотору - чистый воздух. "За рулем", 1987, № 3, с.28-29).

Это соответствовало общепринятому мнению о необходимости обеспечить такое распределение пыли по ступеням очистки, когда фильтрующие материалы предварительной и окончательной ступеней очистки используются полностью (А.С. № 856494, заявл. 03.07.78, кл. В 01 D 27/06, опубл. 23.08.81. Б.И. № 31).

Целью изобретения является исключение или значительное уменьшение недостатков, связанных с необходимостью периодической замены фильтрующих элементов типа пористого картона путем многократного увеличения продолжительности работы этих элементов до технического обслуживания или замены, а в ряде случаев достижения их несменяемости в течение всего срока эксплуатации двигателей.

Цель изобретения достигается тем, что ступень предварительной очистки включает последовательно расположенные фильтрующие элементы объемного типа из открытопористой пластмассы, например эластичного пенополиуретана со средним размером пор в интервале 4,0-0,2 мм и нетканых материалов с поверхностной плотностью в интервале 100-700 г/м2 и объемной плотностью 0,03-0,15 г/см3 и на рабочих режимах имеет средний коэффициент пропуска не более эталонного значения, равного 0,4% на кварцевой пыли с удельной поверхностью 5600 см2/г.

Замена при необходимости элементов объемного типа, которые являются элементами многоразового использования, не вызывает значительных затрат по сравнению с заменой элементов типа пористого картона. В случае замены элементы объемного типа легко утилизируются без ущерба для окружающей среды.

На фиг.1 изображен предложенный воздухоочиститель, включающий ступень предварительной очистки I с фильтрующими элементами объемного типа и ступень окончательной очистки II с фильтрующим элементом типа пористого картона (картонным фильтрующим элементом - КФЭ).

На фиг.2 изображен режим работы воздухоочистителя.

Воздухоочиститель (фиг.1) в ступени предварительной очистки содержит фильтрующие элементы 1-3 объемного типа из открытопористой пластмассы со средним размером пор в интервале 4,0-0,2 мм и элементы 4, 5 из нетканых материалов с поверхностной плотностью в интервале 100-700 г/м2 и объемной плотностью 0,03-0,15 г/см3 и имеет средний коэффициент пропуска пыли не более 0,4%.

Картонный фильтрующий элемент 6 образует ступень окончательной очистки.

Работа предложенного воздухоочистителя осуществляется следующим образом (направление движения воздуха показано стрелками).

Запыленный воздух (фиг.1) проходит через фильтрующие элементы 1-5 ступени предварительной очистки 1, включающей элементы из открытопористой пластмассы с размером пор 4,0-0,2 мм и элементы из нетканых материалов с поверхностной плотностью 100-700 г/м3 и объемной плотностью 0,03-0,15 г/см2. Ступень предварительной очистки имеет на рабочих режимах средний коэффициент пропуска пыли не более 0,4% при испытаниях на кварцевой пыли с удельной поверхностью 5600 см2/г.

Окончательно воздух очищается ступенью II с фильтрующим элементом типа пористого картона (бумаги).

Параметры ступени предварительной очистки позволяют реализовать режим работы воздухоочистителя, показанный на фиг.2, на которой указаны следующие обозначения:

РоI - начальное сопротивление I ступени очистки;

роII - начальное сопротивление II ступени очистки;

Рпред - предельно-допустимое сопротивление воздухоочистителя при запыливании:

РI - зависимость нарастания сопротивления I ступени очистки в процессе запыливания;

N - циклы запыливания;

РII - зависимость нарастания сопротивления II ступени очистки после многократных технических обслуживаний I ступени очистки;

ΔРII - предельно-допустимое нарастание сопротивления II ступени очистки;

(PoII+ΔPII) - суммарное сопротивление II ступени очистки на момент технического обслуживания или замены фильтрующего элемента типа пористого картона (КФЭ).

Особенностью предложенного воздухоочистителя является то, что за цикл запыливания; т.е. к моменту достижения предельно-допустимого сопротивления Рпред (фиг.2) основной прирост сопротивления происходит за счет I ступени очистки, а сопротивление II ступени с КФЭ нарастает лишь на небольшую величину в связи с малой величиной коэффициента пропуска I ступени. В связи с этим после технического обслуживания (промывки) фильтрующих элементов I ступени возможна дальнейшая эксплуатация воздухоочистителя без технического обслуживания или замены КФЭ II ступени очистки.

После того как сопротивление II ступени очистки увеличится на некоторую предельно-допустимую величину ΔРII одновременно с обслуживанием I ступени проводится техническое обслуживание или замена картонного фильтрующего элемента II ступени.

При таком режиме работы суммарная пылеемкость воздухоочистителя GΣ до замены или технического обслуживания КФЭ возрастет во много раз.

Применимость того или иного варианта конструкции воздухоочистителя следует выбирать по результатам технико-экономических расчетов, учитывая дополнительные затраты, связанные с увеличением стоимости воздухоочистителя, а также некоторым увеличением расхода топлива из-за повышения сопротивления и проведением технических обслуживаний I ступени очистки (материалы, рабочее время). Результаты этих расчетов будут зависеть от степени форсировки двигателей (влияние сопротивления на впуске на расход топлива и токсичность), запыленности воздуха в эксплуатации, среднего коэффициента пропуска I ступени очистки.

Проведенные экспериментальные исследования подтвердили осуществимость предложенного воздухоочистителя.

При испытаниях использовались фильтрующие элементы I ступени из эластичного открытопористого пенополиуретана с размером пор от 0,15 до 4,5 мм и нетканых материалов с поверхностной плотностью от 80 до 750 г/м2 и объемной плотностью в интервале 0,02-0,2 г/см3. Диаметр элементов I ступени составлял 115 мм, расход воздуха 13 м3/час, скорость воздуха 0,35 м/сек.

Ступень окончательной очистки II включала картонный фильтрующий элемент от двигателя мотокультиватора "Крот" (наружный диаметр 98 мм, внутренний диаметр 40 мм, высота 60 мм, площадь звездообразной фильтрующей шторы из пористого картона 0,2 м2, скорость воздуха через штору 1,8 см/сек).

Испытания проводились на безмоторном стенде по ГОСТ 8002 на кварцевой пыли с удельной поверхностью 5600 см2/г, запыленность воздуха на входе в воздухоочиститель поддерживалась на уровне 1 г/м3.

Запыливание воздухоочистителя проводилось до предельного сопротивления 150 мм вод.ст. (воздухоочиститель предназначался для карбюраторного двигателя средств малой механизации).

Предварительно определены показатели работы воздухоочистителя с КФЭ (II ступень очистки) без предварительной I ступени очистки: пылеемкость составила 46 г, средний коэффициент пропуска пыли 0,09%.

Перед проведением проверки влияния среднего коэффициента пропуска I ступени очистки на работу воздухоочистителя проведен подбор комплектов фильтрующих элементов объемного типа, обеспечивающих средний коэффициент пропуска I ступени в диапазоне 0,04-1,5% и пылеемкость не ниже пылеемкости воздухоочистителя с КФЭ без предочистителя. Испытания проводились на комплектах, обеспечивающих средний коэффициент пропуска пыли I ступени 0,1%, 0,33% и 0,87%.

В качестве критерия допустимого прироста сопротивления II ступени ΔРII приняты 25 и 50 мм вод.ст. Проводились циклы запыливания с периодическим техническим обслуживанием I ступени очистки до тех пор, пока не достигался допустимый прирост сопротивления II ступени.

Испытания показали, что по мере уменьшения среднего коэффициента пропуска пыли I ступени нарастание сопротивления КФЭ II ступени уменьшается и суммарная пылеемкость до замены КФЭ резко возрастает.

В результате испытаний получена зависимость суммарной пылеемкости воздухоочистителя до замены КФЭ от среднего коэффициента пропуска пыли I ступени (εIср%).

Так при εIcp, равном 0,4%, суммарная пылеемкость воздухоочистителя (при ΔРII=25 мм вод.ст.) возрастает в 4 раза, при 0,2% в 12 раз, при 0,1% в 36 раз. При ΔРII=50 мм вод.ст. указанные значения возрастают примерно в 2 раза.

Вместе с тем установлено, что если εIcp превышает 0,7%, то при ΔрII=50 мм вод.ст. общий средний коэффициент пропуска воздухоочистителя превышает величину среднего коэффициента пропуска КФЭ. При ΔРII=25 мм вод.ст. это превышение наблюдается уже при εIcp больше 0,4%.

Таким образом подтвердилось, что при εIcp не более 0,4% значительно возрастает суммарная пылеемкость до замены или технического обслуживания КФЭ. При εIср более 0,4% эффект увеличения пылеемкости КФЭ снижается.

Выявлено также, что при εIср меньше 0,4% уменьшается общий средний коэффициент пропуска пыли. Так, например, при εIср=0,1% он снижается до 0,03%.

Рекомендуется принимать εIcp ближе к величине 0,1% (0,04-0,15%).

При использовании пенополиуретана с размером пор более 4,0 мм и нетканых материалов с поверхностной плотностью менее 100 г/м2 не удается обеспечить средний коэффициент пропуска I ступени менее 0,4%. При использовании пенополиуретана с размером пор менее 0,2 мм и нетканых материалов с поверхностной плотностью более 700 г/м2 резко снижается продолжительность работы до технического обслуживания I ступени очистки.

В результате испытаний подтверждено, что размер пор пенополиуретановых элементов необходимо выбирать в интервале 4,0-0,2 мм, поверхностную плотность нетканых материалов в интервале 100-700 г/м2, их объемную плотность 0,03-0,15 г/см3.

Таким образом, результаты проведенных испытаний подтверждают целесообразность применения I ступени с рекомендуемыми параметрами фильтрующих элементов и коэффициентом пропуска не более 0,4% для повышения продолжительности работы до технического обслуживания или замены КФЭ.

При использовании предложенного технического решения потребность в фильтрующих элементах типа пористого картона снизится многократно (в десятки раз). Повысится также ресурс двигателей, т.к. уменьшится средний коэффициент пропуска пыли воздухоочистителей.

Предложенное техническое решение открывает новое направление в проектировании воздухоочистителей.

Воздухоочиститель, преимущественно для двигателей внутреннего сгорания, содержащий ступень предварительной очистки с фильтрующими элементами объемного типа и ступень окончательной очистки с фильтрующими элементами типа пористого картона, отличающийся тем, что фильтрующие элементы объемного типа выполнены в виде последовательно расположенных слоев открытопористой пластмассы, например, пенополиуретана со средним размером пор в интервале 4,0-0,2 мм и нетканых материалов с поверхностной плотностью в интервале 100-700 г/м2 и объемной плотностью 0,03-0,15 г/см3, и ступень предварительной очистки имеет средний коэффициент пропуска пыли не более эталонного значения, равного 0,4% на кварцевой пыли с удельной поверхностью 5600 см2/г.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам для очистки воздуха двигателей внутреннего сгорания (ДВС) и может быть использовано в транспортных средствах, а именно в военно-гусеничных машинах, например в танках, эксплуатируемых в условиях повышенной запыленности воздуха и имеющих малый объем моторно-трансмиссионного отделения (МТО) при мощном двигателе и большом расходе воздуха.

Изобретение относится к машиностроению, в частности, к автомобилестроению и может быть использовано в качестве воздушного фильтра для двигателей внутреннего сгорания с принудительным воспламенением горючей смеси.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к устройствам очистки воздуха от пыли, капельной влаги, снега и может быть использовано для предварительной очистки воздуха, поступающего в двигатели внутреннего сгорания, в системах воздухоснабжения электроагрегатов транспортных средств, а также электроагрегатов общепромышленного применения.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к фильтрующим элементам воздухоочистителей. .

Изобретение относится к машиностроению, в частности к большегабаритным воздухоочистителям для транспортных средств, у которых предусмотрена возможность движения в условиях пересеченной местности и бездорожья.

Изобретение относится к автомобилестроению и позволяет повысить экономичность и приемистость автомобиля за счет использования воздухоочистителя с подогревом воздуха.

Изобретение относится к области производства средств для очистки воздуха, в частности, к автомобильным воздушным фильтрам и может быть использовано для очистки воздуха, поступающего в двигатели внутреннего сгорания, от аэрозолей.

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к инерционно-масляным воздухоочистителям для автотракторных или стационарных поршневых двигателей внутреннего сгорания.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к воздушным фильтрам двигателя внутреннего сгорания

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к способам изготовления воздухоочистителей с фильтрующими элементами, преимущественно панельного типа, для очистки воздуха, поступающего в двигатель внутреннего сгорания (далее ДВС) автотранспортных средств, а также к устройствам, в которых предлагаемый к рассмотрению способ может быть реализован

Изобретение относится к маслоотделителю устройства воздухоподготовки безрельсового транспортного средства, устройству воздухоподготовки и устройству питания сжатым воздухом

Изобретение относится к способам проектирования воздушных фильтров легковых автомобилей при возможности использования свободного места в подкапотном пространстве

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Аспирационная система устройства предварительной очистки для всасывающего воздуха предназначена для двигателя внутреннего сгорания, имеющего воздухозаборник и выпуск для продуктов сгорания при повышенных температурах. Двигатель содержит устройство предварительной очистки, соединенное по текучей среде с воздухозаборником двигателя и расположенное выше по потоку от него. Устройство предварительной очистки выполнено с возможностью предотвращения попадания потока крупных загрязняющих веществ в воздухозаборник двигателя и их накопления. Устройство предварительной очистки имеет выпуск для загрязняющих веществ. Аспирационная система содержит элемент, образующий канал первичного потока для выхлопных газов двигателя. Указанный элемент имеет секцию трубки Вентури и трубку, имеющую выпуск вблизи секции трубки Вентури. Указанная трубка соединена по текучей среде с выпуском устройства предварительной очистки для загрязняющих веществ так, что загрязняющие вещества втягиваются в указанную трубку и проходят через нее. Указанный элемент имеет, по меньшей мере, один впуск для окружающего воздуха в канал первичного потока для охлаждения потока выхлопных газов из двигателя вблизи указанного элемента. Технический результат заключается в улучшении очистки от загрязнений, накапливаемых в устройстве предварительной очистки. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Система (100) впуска воздуха для двигателя внутреннего сгорания содержит воздушный фильтр (1), который включает в себя фильтрующий элемент, внутреннюю камеру (3), и всасывающее отверстие (6) для соединения внутренней камеры (3) с всасывающим каналом (7) двигателя внутреннего сгорания. Воздух для горения течет через фильтрующий элемент во внутреннюю камеру (3) и из внутренней камеры (3) через всасывающее отверстие (6) во всасывающий канал (7). Двигатель выполнен с проходом подачи воздуха, который соединяет внутреннюю камеру (3) с передающим каналом двигателя для подачи дополнительного воздуха в передающий канал. Система (100) впуска воздуха дополнительно содержит средство (2) сопротивления потоку. Внутренняя камера (3), всасывающее отверстие (6) и всасывающий канал (7) образуют путь потока воздуха для горения. Средство (2) сопротивления потоку представляет собой пластиковую или резиновую пену, расположенную на пути потока воздуха для горения. По меньшей мере 30% и предпочтительно по меньшей мере 40% воздуха для горения течет через средство (2) сопротивления потоку так, что средство (2) сопротивления потоку поглощает топливо и/или смазку, текущие назад из двигателя внутреннего сгорания через путь воздуха для горения в направлении по меньшей мере одного фильтрующего элемента. Посредством этого предотвращается попадание топлива и смазки на фильтрующий элемент. Технический результат заключается в предотвращении попадания топлива и смазки на фильтрующий элемент. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение может быть использовано в ручном рабочем устройстве, которое имеет привод от двигателя внутреннего сгорания. Ручное рабочее устройство содержит кожух (200) двигателя и двигатель (202) внутреннего сгорания, расположенный в кожухе (200) двигателя и содержащий цилиндр (204) и коленчатый вал. Имеется колесо (214) вентилятора, приводимое в действие коленчатым валом так, что колесо (214) вентилятора вращается вокруг оси A. Кожух (216) вентилятора окружает и взаимодействует с колесом (214) вентилятора. Впуск (224) для воздуха, предназначенного для горения, расположен радиально снаружи колеса (214) вентилятора для направления воздуха к двигателю (202) внутреннего сгорания и содержит входное отверстие (226) и канал (228). Во входном отверстии (226) предусмотрена первая кромка (230), радиально примыкающая к внешней периферии (220) колеса (214) вентилятора. Угол X между первой линией L1, проходящей радиально от оси А в направлении, параллельном основному направлению цилиндра (204), и радиусом L2, проходящим радиально от оси А в таком направлении, что он пересекается с первой кромкой (230), меньше 70° , предпочтительно меньше 66° и еще более предпочтительно меньше 62°. Раскрыты варианты ручного рабочего устройства. Технический результат заключается в снижении веса рабочего устройства. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к корпусу фильтра для размещения фильтровального блока и к фильтровальному блоку для такого корпуса воздушного фильтра. Изобретение состоит из корпуса (10) фильтра для фильтровального блока (50) с полуцилиндрическим воздушным фильтром (52), содержащего впускной патрубок (20) для воздуха и выпускной патрубок (40) для воздуха, идущего к двигателю. Корпус (10) фильтра имеет верхнее отверстие (12) для введения и вынимания фильтровального блока (50), нижнее отверстие (16), выполненное с возможностью закрытия или открытия закрытой нижней частью (70) вводимого или вынимаемого фильтровального блока (50), и крышку (30) для закрытия верхнего отверстия (12). 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к воздухоочистителям для автотракторных или стационарных двигателей внутреннего сгорания с фильтрующими элементами типа пористого картона в качестве окончательной ступени очистки Изобретение позволяет увеличение продолжительности работы воздухоочистителя до замены или технического обслуживания фильтрующих элементов типа пористого картона

Наверх