Фильтрующий элемент

Полезная модель относится к фильтрующему элементу воздушного фильтра, предназначенного для очистки воздуха, поступающего в двигатель внутреннего сгорания.
Известен расположенный в корпусе фильтрующего устройства фильтрующий элемент, обтекаемый фильтруемой текучей средой, выполненный в виде многосильфонного фильтра по меньшей мере с двумя радиально вставленными друг в друга фильтрующими сильфонами, из которых по меньшей мере один фильтрующий сильфон выполнен с возможностью обтекания в радиальном направлении. Между фильтрующими сильфонами образована проточная камера для текучей среды, сообщенная с торцевой стороной фильтрующего элемента, причем каждый фильтрующий сильфон выполнен в виде звездчатого фильтра со звездообразно расположенными фильтрующими складками, и по меньшей мере на одной торцевой стороне фильтрующего элемента между одним из фильтрующих сильфонов и корпусом расположено уплотнение, посредством которого фильтрующий элемент герметизирован от корпуса (патент RU №2491113, МПК B01D 46/00, 27.08.2013).
Недостатком фильтрующего элемента является неспособность противостоять кратковременному воздействию открытого пламени, искрам и высоким температурам, а также невозможность его регенерации, а следовательно, короткий жизненный цикл фильтрующего элемента.
Известен фильтрующий элемент в фильтре для фильтрации текучих сред, имеющий зигзагообразно сложенную фильтрующую среду с грязной стороной и чистой стороной с расположенными на них удлиненными клеевыми сегментами и бесклеевыми разрывами, причем, если смотреть в направлении ребер складок, клеевые сегменты и бесклеевые разрывы размещены смещенными относительно друг друга таким образом, что через бесклеевые разрывы в одном фрагменте среды, который проходит между двумя соседними ребрами складок, параллельно ребрам складок не создается сплошной проход (патент RU №2548413, МПК B01D 46/52, 20.04.2015).
Недостатком фильтрующего элемента является сложность конструкции, неспособность противостоять кратковременному воздействию открытого пламени, искрам и высоким температурам, а также невозможность его регенерации, то есть короткий жизненный цикл фильтрующего элемента.
Известен фильтрующий элемент воздухоочистителя двигателя внутреннего сгорания, имеющий вид параллелепипеда, в основании которого лежит квадрат, содержащий фильтрующий материал, согнутый в виде гофрированной ленты, имеющей линии перегибов (патент RU №2117180, МПК F02M 35/02, B01D 46/52, 10.08.1998).
Недостатком фильтрующего элемента является неспособность противостоять кратковременному воздействию открытого пламени, искрам и высоким температурам, а также невозможность его регенерации, то есть короткий жизненный цикл фильтрующего элемента.
Известен фильтрующий элемент для воздушного фильтра установки подачи приточного воздуха двигателя внутреннего сгорания, содержащий кольцевое фильтрующее тело из складчатого фильтрующего материала, две соседние в окружном направлении концевые складки которого закреплены друг на друге, выравнивающий контур и закрепленные друг на друге концевые складки образуют в окружном направлении угол, который соответствует заданному углу или расположен в заданном угловом диапазоне, границы которого отстоят друг от друга максимум на 20°, 15° или 10° (патент RU №2553301, МПК B01D 46/52, 10.06.2015). Концевые складки закреплены друг на друге посредством по меньшей мере одного зажима, при этом, в частности, может быть предусмотрено, что соответствующий зажим состоит из металла, в частности из магнитно обнаруживаемого металла, или он содержит элемент из металла, в частности из магнитно обнаруживаемого металла. На фильтрующем материале на осевой торцевой стороне фильтрующего тела закреплен по меньшей мере один концевой диск, который содержит по меньшей мере один выравнивающий контур, выступающий от соответствующего концевого диска в радиальном и/или в осевом направлении.
Недостатком фильтрующего элемента является сложность конструкции, неспособность противостоять кратковременному воздействию открытого пламени, искрам и высоким температурам, а также невозможность его регенерации, то есть короткий жизненный цикл фильтрующего элемента.
Наиболее близким является фильтрующий элемент, содержащий корпус, в котором размещены четыре фильтровальных слоя, из которых первый слой выполнен из огнеупорного стекловолокна и обеспечивает функцию грубой предварительной очистки воздуха; второй слой пропитан огнеупорным раствором и выполнен из базальтового волокна с возможностью улавливания частиц крупного размера; третий и четвертый слои выполнены из синтетического материала, изготовленного по технологии melt-blown, или из материала, произведенного методом напыления полиамида или полипропилена, причем третий слой выполнен с возможностью улавливания частиц среднего размера; четвертый слой выполнен с возможностью улавливания частиц малого размера (патент RU №76821, МПК B01D 46/00, 10.10.2008).
Недостатком фильтрующего элемента является невысокая эффективность очистки воздушной смеси, а также невозможность его регенерации, то есть короткий жизненный цикл фильтрующего элемента.
Задача полезной модели - создание высокоэффективного фильтрующего элемента.
Техническим результатом является повышение пылеулавливающей способности фильтрующего элемента и увеличение срока службы фильтрующего элемента.
Технический результат достигается при использовании фильтрующего элемента, содержащего корпус, в котором размещены четыре фильтровальных слоя, из которых первый и второй слои выполнены огнеупорными, а первый слой изготовлен из стекловолокна, при этом все четыре фильтровальных слоя выполнены из эластичного трикотажа, полученного путем одновременного провязывания нерастяжимой нити и полиуретановой нити, причем первый слой выполнен переплетением ластик 2+2 при глубине кулирования h=2.4-2.8 мм, второй слой выполнен переплетением трубчатая гладь из угольной нити при глубине кулирования h=1.8-2.6 мм, третий слой выполнен из полиамидной нити переплетением ластик 2+2 при глубине кулирования h=1.6-3.0 мм, а четвертый слой выполнен из полиамидной нити комбинированным переплетением чередующихся рядов ластика 2+2 и глади при глубине кулирования h=1.4-2.8 мм и натяжении полиуретановой нити 2.9-3.2 Н и полиамидной нити 0.8-1.6 Н.
В результате градиентно увеличивающейся плотности фильтровальных слоев - благодаря постепенно, от первого до четвертого слоя, увеличивающейся плотности петельной структуры переплетений - обеспечивается более эффективное улавливание механических примесей каждым из фильтровальных слоев. При этом первые два слоя не только выполняют функцию пылеуловителей, но и защищают третий и четвертый слои от забивания, выполняя по отношении к ним функции предфильтра, а также позволяют противостоять кратковременному воздействию открытого пламени, искрам и высоким температурам.
Кроме этого, выполнение фильтровальных слоев из эластичного трикотажа заявленными переплетениями позволяет производить регенерацию каждого фильтровального слоя, что увеличивает производительность процесса фильтрования и повышение степени очистки воздуха, а также увеличивает жизненный цикл фильтрующего элемента.
На фиг. 1 представлена графическая запись переплетения ластик 2+2, на фиг. 2 представлена графическая запись переплетения трубчатая гладь.
Фильтрующий элемент содержит корпус, в котором размещены четыре фильтровальных слоя, выполненных из эластичного трикотажа.
Первый слой выполнен огнеупорным переплетением ластик 2+2 путем одновременного провязывания стекловолокна 1 (нерастяжимая нить) и полиуретановой нити 2 на плоскофанговой машине 6 класса при глубине кулирования h=2.4-2.8 мм.
Второй слой выполнен огнеупорным переплетением трубчатая гладь путем одновременного провязывания угольной нити 3 (нерастяжимая нить) и полиуретановой нити 2 на плоскофанговой машине 6 класса с выключением заключающих накрестлежащих клиньев замочной системы при глубине кулирования h=1.8-2.6 мм.
Третий слой выполнен переплетением ластик 2+2 путем одновременного провязывания полиамидной нити (нерастяжимая нить) и полиуретановой нити на плоскофанговой машине 6 класса при глубине кулирования при глубине кулирования h=1.6-3.0 мм.
Четвертый слой выполнен комбинированным переплетением чередующихся рядов ластика 2+2 и рядов глади путем одновременного провязывания полиамидной нити (нерастяжимая нить) и полиуретановой нити 2 на плоскофанговой машине 6 класса при глубине кулирования h=1.4-2.8 мм и натяжении полиуретановой нити 2.9-3.2 Н и полиамидной нити 0.8-1.6 Н. Комбинированное переплетение обеспечивает предельно плотное уплотнение петельной структуры трикотажного изделия.
Готовые трикотажные изделия укладываются в корпус фильтрующего элемента в виде складчатых фильтровальных слоев.
Фильтрующий элемент работает следующим образом.
Первый и второй фильтровальные слои являются защитными. Они выполнены из материалов, не подлежащих горению или плавлению при кратковременно высоких температурах, за счет чего защищают фильтрующий элемент от искр и кратковременного воздействия пламени, которое может попадать в корпус воздушного фильтра через воздухозаборник при разрежении давления на работающем двигателе. При этом фильтровальные слои обеспечивают предварительную очистку воздуха от частиц крупных и средних размеров. Таким образом, происходит грубая очистка воздуха и защита третьего и четвертого слоев как от воздействия высоких температур, так и от забивания крупными частицами. Третий слой предназначен для очистки воздушной смеси от частиц среднего и малого размера. Четвертый слой предназначен для очистки воздушной смеси от частиц малого размера. Этот слой является финишным и обладает максимальной плотностью петельной структуры, которая обеспечивается чередованием переплетений.
Продолжительность жизненного цикла фильтрующего элемента, определяемая сроками забивания его слоев, увеличивается за счет возможности регенерации всех слоев фильтрующего элемента. Трикотажное исполнение слоев в соответствии с указанными переплетениями позволяет регенерировать каждый слой при его растяжении и обратной продувке. Также возможна их обратная промывка водяной струей. Таким образом, увеличивается срок службы фильтрующего элемента и его грязеемкость.
Предложенный фильтрующий элемент в силу своей многослойной конструкции может работать в сильно запыленных условиях, где обычные фильтры практически сразу выходят из строя. Качественная очистка начинается с первых минут работы фильтрующего элемента. Это имеет особенно большое значение при использовании воздушного фильтра в машинах, рассчитанных на работу в чрезвычайных ситуациях или тяжелых полевых условиях.
Таким образом, фильтрующий элемент, содержащий четыре фильтровальных слоя, выполненных из эластичного трикотажа, полученного путем одновременного провязывания нерастяжимой нити и полиуретановой нити, в котором первый слой выполнен переплетением ластик 2+2 с использованием стекловолокна, второй слой выполнен переплетением трубчатая гладь с использованием угольной нити, третий слой выполнен с использованием полиамидной нити переплетением ластик 2+2, а четвертый слой выполнен с использованием полиамидной нити комбинированным переплетением чередующихся рядов ластика 2+2 и глади, обладает повышенной пылеулавливающей способностью и увеличенным сроком службы.