ФИЛЬТРУЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ ВОЗДУХООЧИСТИТЕЛЯ

ФИЛЬТРУЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ ВОЗДУХООЧИСТИТЕЛЯ.
Полезная модель относится к двигателестроению, в частности к фильтрующим элементам (ФЭ) воздухоочистителя.
Известны конструкции воздухоочистителей двигателя внутреннего сгорания (ДВС) (например, по патенту ФРГ № 1782600, класс МКИ ВОЮ 27/06, где плоский, в виде прямоугольного параллелепипеда ф.Э. содержит фильтрующий материал, согнутый в виде гофрированной ленты, каркас 10, служащий для придания гофрированной ленте геометрической формы (прямоугольного параллелепипеда), а также для придания каркасности, увеличивающей изгибную жесткость от сил, действующих в направлении, перпендикулярном большей из граней параллелепипеда, и уплотнитель, расположенный по периметру каркаса 10.
Недостатком этого устройства является громоздкость (большая материалоемкость и вес) указанного каркаса, а также сложность уплотнения фильтрующего материала 3 в каркасе 10, что уменьшает надежность в месте, где должна быть абсолютная герметичность.
Аналогичными недостатками обладает и устройство (ав. св. СССР № 493234, МКИ ВОЮ 27/06), где фильтрующий материал 1 заключен в металлический каркас (раму) 2. Другое устройство (по патенту ФРГ № 3805452, кл. МКИ ВОЮ 46/00), имеет вышеперечисленные элементы, где также фильтрующий материал 7 залит в эластичный уплотнитель 2, выполненный в виде буртика, расположенного по периметру одной из больших граней параллелепипеда, каркас 3 выполнен в виде проволоки, расположенной по периметру (эквидистантно) уплотнителя, или залит в уплотнитель.-  :И
Недостатком этого устройства является недостаточная жесткость проволочного каркаса для поддержания формы Ф.Э, в данном случае в виде параллелепипеда. Устройства (патенты Японии № 34338, № 5-9054, № 2-36571, кл. МКИ ВОЮ 39/12, а также (патенты США № 4105724, кл. МКИ ВОЮ 39/16, № 4995891,кл. МКИ B01D51/00) улучшают предыдущую конструкцию, так как каркас представляет собой сетку с ячейками в виде ромба или прямоугольника и расположен по всей плоскости одной из больших граней параллелепипеда, между
перегибами фильтрующего материала и уплотнителем, и края каркаса залиты в уплотнитель.
Такая конструкция придает большую жесткость Ф.Э от сил, действующих в направлении, перпендикулярном большей из граней параллелепипеда. Тем не менее, указанные конструкции не обладают достаточной жесткостью каркаса в случае, когда ячейка в виде ромба располагается таким образом по отношению к линии перегиба фильтрующего материала, что большая диагональ ромба параллельна линии перегиба фильтрующего материала.
Устройство по патенту РФ № 2100055 (кл. В 01 D 46/52) (прототип) содержащее фильтрующий материал, согнутый в виде гофрированной ленты, имеющий вид параллелепипеда, в основании которого лежит квадрат, уплотнитель, представляющий собой буртик, нанесенный сверху перегибов фильтрующего материала, по периметру одной из больших граней параллелепипеда, каркас, представляющий собой сетку с ячейками в виде ромба, расположенный по всей поверхности одной из больших граней параллелепипеда, между уплотнителем и перегибами фильтрующего материала, ячейки каркаса при этом расположены по отношении к линии перегиба фильтрующего материала таким образом, что большая диагональ ромба перпендикулярна линии перегиба фильтрующего материала.
Данное устройство улучшает предыдущие конструкции, т.к. большая диагональ ромба ячеек каркаса перпендикулярна линии перегиба фильтрующего материала, что увеличивает изгибную жесткость Ф.Э.
Недостатком этого устройства является повышенное гидравлическое сопротивление при прохождении потока воздуха, имеющего достаточно высокую скорость, из-за большого количества перемычек формирующих ромбическую структуру каркаса 4, загромождающих проходное сечение ФЭ. Указанные перемычки в сечении А-А представляют собой тонкие пластины (прямоугольники), а изгибная жесткость каркаса 4 определяется суммой моментов сопротивления сечения каждой пластины попавшей в сечение А-А. (См. учебник «Сопротивление материалов). Момент, сопротивления сечения перемычки (прямоугольника) в указанном сечении А-А невелик, что и привело к увеличению количества перемычек. .Это в свою очередь ведет к увеличению гидравлического сопротивления ФЭ при прохождении через него потока воздуха в ДВС, что ухудшает его мощностные показатели.
Решение технической задачи по заявляемому техническому решению предполагает уменьшить гидравлическое сопротивление ФЭ с одновременным сохранением его изгибной жесткости.
.m)./ff
Сущность полезной модели заключается в том, что в фильтрующем элементе воздухоочистителя ДВС, содержащем фильтрующий материал, согнутый в виде гофрированной ленты, имеющий вид параллелепипеда, в основании которого лежит квадрат, уплотнитель, представляющий собой буртик из эластичного материала, нанесенный сверху перегибов фильтрующего материала по периметру одной из больших граней параллелепипеда имеющий наружнюю и внутренную стороны, каркас, представляющий собой сетку с ячейками в виде ромба, расположенный по всей поверхности одной из больших граней параллелепипеда, между уплотнителем и перегибами фильтрующего материала, причем указанные ячейки каркаса расположены по отношению к линии перегиба фильтрующего материала так, что большая диаганаль ромба перпендикулярна линии перегиба фильтрующего материала, а края каркаса загнуты и входят внутрь уплотнителя по всей его длине.
Отличительной особенностью заявляемого технического решения является то, что каркас выполнен из пластмассы, и в поперечном сечении представляет собой рёбра жесткости, а площадь S ячеек каркаса находится в пределах:
S(0,5 - 0,7)So6
Где Зоб - общая площадь большей грани параллелепипеда, ограниченная внутренней стороной уплотнителя.
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 объёмного расхода газа во впускном тракте). 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 его монтаже в воздухоочиститель, для сохранения геометрии, 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 так же при сбое в работе электронного блока управления двигателем с системой электронного впрыска топлива. При этом водитель автомобиля может не обратить внимание на то, что Ф.Э. разрушился и продолжать эксплуатацию
автомобиля, что приведет к преждевременному образивному износу двигателя и выходу его из строя.
Полезная модель поясняется графически: На Фиг.1 изображен фильтрующий элемент. На Фиг.2 изображено сечение по Фиг.1 На Фиг.З изображено сечение по Фиг.2 На Фиг,4 изображен участок I каркаса по Фиг.1 (аксонометрия) На Фиг.5 изображено сечение по Фиг.4.
На Фиг.6 изображен участок фильтрующего материала (аксонометрия) На Фиг.7 изображен участок II уплотнителя в увеличенном масштабе.
Ф.Э. содержит: Фильтрующий материал 1, согнутый в виде гофрированной ленты, имеющей вид параллелепипеда (Фиг. 2, 6), с линиями перегибов 2 (Фиг. 1, 3,), уплотнитель 3 (Фиг.1, 2, 7) представляющий собой буртик, из эластичного материала, нанесенный сверху перегибов 2 фильтрующего материала 1, по периметру одной из больших граней параллелепипеда, имеющий внутреннюю поверхность 4, каркас 5 (Фиг.1, 4, 5,), представляющий собой сетку с ячейками 6 в виде ромба, расположенный по всей поверхности одной из больших граней параллелепипеда, между уплотнителем 3 и перегибами 2 фильтрующего материала 1. Края 7 каркаса 5 загнуты и входят внутрь уплотнителя 3. Большая диагональ ромба 8, ячеек 6 каркаса 5 перпендикулярна линиям перегиба 2 фильтрующего материала 1
Стрелкой «Д (Фиг. 2,3) обозначено направление сил, действующих на ФЭ из-за колебательных процессов, возникающих в системе впуска ДВС, а также от вибрационных сил. Работа.
Для фильтрации, воздух из атмосферы проходит через фильтрующий материал 1 со стороны одной из больших граней параллелепипеда, например показанной стрелкой Г  (Фиг. 3) и очищенный от пыли выходит с противоположной стороны и попадает в ДВС (не показано). Пыль при этом задерживается фильтрующим материалом 1. Уплотнитель 3 герметизирует стык ФЭ с корпусом воздухоочистителя (не показан) для предотвращения прохода неочищенного воздуха мимо фильтрующего материала 1. Каркас 5, представляющий собой сетку с ячейками 6 в виде ромба из полимерного материала, придает жесткость фильтрующему элементу при воздействии сил, возникающих из-за колебательных процессов в системе впуска ДВС, а также вибронагрузок. При этом жесткость увеличивается т.к. большая диагональ 8 ячейки 6 перпендикулярна линии перегиба 2 фильтрующего
материала, что необходимо для предотвращения разрушения лри воздействии сил в направлении Д (см. Фиг. 2, 3) возникающих из-за колебательных процессов в системе впуска ДВС, вибронагрузок, и обратном выбросе двигателя.
Для снижения гидравлического сопротивления ФЭ, при прохождении через него потока воздуха, с одновременным сохранением изгибной жесткости необходимой величины, каркас 5 выполнен из пластмассы и в поперечном сечении представляет собой ребра жесткости, а площадь S ячеек 6 каркаса 5 находится в пределах:
,5 - 0,7)So6
Где Зоб - общая площадь большей грани параллелепипеда, ограниченная внутренней стороной 4 уплотнителя 3.
Граничные значения площади S ячеек 6 объясняются следующим образом: Площадь S ячеек 6 меньшая чем (0,58об) приведет к увеличению жесткости ФЭ и одновременно к увеличению его гидравлического сопротивления при имеющемся расходе воздуха, из-за увеличения скорости потока воздуха, что ухудшит мощностные характеристики ДВС.
Площадь S ячеек б большая чем {0,78об) увеличит проходное сечение ФЭ и одновременно повлечет за собой увеличение высоты «h профиля сечения, для сохранения жесткости каркаса 5. ФЭ, в данном случае имеющий форму параллелепипеда, в основании которого лежит квадрат, является одним из международных типоразмеров и должен устанавливаться в воздухоочистители различных конструкций, как по объему, так и по конфигурации. Каждый указанный воздухоочиститель имеет свою собственную настройку по акустике, а также элементы, стабилизирующие скорость потока воздуха преимущественно в зоне очищенного воздуха воздухоочистителя. Увеличение высоты «h профиля сечения каркаса 5 приведет к изменению формирования потока воздуха в корпусе воздухоочистителя (не показан), а также к изменению его акустических качеств, что отрицательно скажется на акустических, мощностных и токсических характеристиках
Совокупность описанных выше отличительных признаков и создает положительный эффект - уменьшение гидравлического сопротивления ФЭ с одновременным сохранением его изгибной жесткости
.
5