ФИЛЬТР СИСТЕМЫ ВЕНТИЛЯЦИИ САЛОНА АВТОМОБИЛЯ (ВАРИАНТЫ)

Группа полезных моделей относится к фильтрам из гофрированного фильтрующего материала для систем вентиляции транспортных средств, преимущественно вентиляции салонов автомобилей.
Из уровня техники известны фильтры из гофрированного фильтрующего материала для систем вентиляции транспортных средств, преимущественно, вентиляции салонов автомобилей.
В заявке Европейского патентного ведомства на изобретение ЕР №1106231 А1, МПК: B 01 D 46/52, B 31 D 5/04, дата публикации 13.06.2001 г, [1], представлен фильтр преимущественно для системы вентиляции салона автомобиля, содержащий фильтрующий элемент, выполненный из фильтрующего материала с параллельными складками в виде гофра, поверхность, по меньшей мере, одного крайнего гофра, выполнена контактирующей со стенкой воздуховода, причем ребро, образованное крайней и прилегающей к ней сторонами гофра, расположено по потоку сзади кромки крайнего гофра. Недостатком изобретения [1], принятого за наиболее близкий аналог каждого из вариантов полезной модели, является сложная форма стороны крайнего гофра, контактирующей со стенкой воздуховода, что приводит к существенному уменьшению скорости воздуха за фильтром в месте контакта стороны крайнего гофра со стенкой воздуховода по сравнению со скоростью за фильтром в средней, части воздуховода из-за большого аэродинамического сопротивления, а также к перерасходу фильтрующего материала.
Решаемой технической задачей является снижение аэродинамических потерь воздушного потока в воздуховоде.
Технический результат, достигаемой каждым из вариантов полезной модели, заключается в увеличении расхода воздуха в районе прилегания стороны гофра фильтра к стенке воздуховода. Технический результат заключается также в уменьшении расхода фильтрующего материала на изготовление фильтра.
Раскрытие вариантов группы полезных моделей.
В 1-ом варианте фильтр, предназначенный преимущественно для системы вентиляции салона автомобиля, как и в наиболее близком аналоге [1], содержит фильтрующий элемент, выполненный из фильтрующего материала с параллельными складками в виде гофра, поверхность, по меньшей мере, одного крайнего гофра, выполнена контактирующей со стенкой воздуховода, причем ребро, образованное крайней и прилегающей к ней сторонами гофра, расположено по потоку сзади кромки крайнего гофра, но в отличие от наиболее близкого аналога [1], ширина стороны крайнего гофра, контактирующего со стенкой воздуховода, составляет 0,8...1,2 ширины стороны гофра, смежного с крайним гофром.
Фильтр характеризуется также тем, что свободная кромка крайнего гофра выполнена с утолщением, образованном сгибанием крайнего гофра на расстоянии не более 0,2 ширины стороны крайнего гофра.
Во 2-ом варианте фильтр, предназначенный преимущественно для системы вентиляции салона автомобиля, как и в наиболее близком аналоге [1], содержит фильтрующий элемент, выполненный из фильтрующего материала с параллельными складками в виде гофра, поверхность, по меньшей мере, одного крайнего гофра, выполнена контактирующей со стенкой воздуховода, причем ребро, образованное крайней и прилегающей к ней сторонами гофра, расположено по потоку сзади кромки крайнего гофра, но в отличие от наиболее близкого аналога [1], свободная кромка крайнего гофра, контактирующего со стенкой воздуховода, соединена с проволокой, при этом параметр, равный отношению произведения длины проволоки L на величину расчетного скоростного напора Р к произведению диаметра d
-7
2
-7
2
проволоки на модуль упругости Е материала проволоки составляет (2...8)*10, где расчетный скоростной напор воздуха Р, проходящего через фильтр, равен сумме половины произведения плотности воздуха ρ на квадрат скорости воздуха V и расчетного аэродинамического сопротивления фильтра Рф: LP/DE=(2...8)10, P=ρV/2+Pф.
Фильтр характеризуется тем, что кромка, по меньшей мере, гофра, контактирующая со стенкой воздуховода, соединена с упругим элементом.
Фильтр характеризуется тем, что упругий элемент выполнен из поролона.
Группа полезных моделей поясняется чертежами.
На фиг.1 представлен вид в плане 1-го варианта фильтра, установленного в воздуховоде.
На фиг.2 показан разрез 1-1 на фиг.1.
На фиг.3 представлен вид в плане 2-го варианта фильтра, установленного в воздуховоде.
На фиг.4 показан разрез 2-2 на фиг.3.
Реализация вариантов полезной модели.
Фильтр (фиг.1, 3) содержит боковые стенки 1, расположенный между ними фильтрующий элемент, выполненный из фильтрующего материала с параллельными складками в виде гофра 2 с крайними гофрами 3. Ребро 4, образованное при сгибании стороной крайнего гофра 3 и прилегающей к ней стороной гофра 2, расположено по потоку сзади кромки крайнего гофра 3 (фиг.2, 4). Боковые стенки 1 могут быть сформированы путем сгибания в направлении, перпендикулярном ребрам 4 гофров и последующего их нагрева до оплавления фильтрующего материала (фиг.1, 3).
В 1-ом варианте выполнения (фиг.1, 2) сторона крайнего гофра 3 имеет ширину Вк, равную 0,8...1,2 ширины стороны Вг соседнего с ней гофра 2, при этом свободная кромка 5 крайнего гофра 3 может выполняться, как показано в левой части фиг.2, с утолщением, образованном сгибанием крайнего гофра
3 на расстоянии Bу, равном не более, чем 0,2 ширины Вк его стороны (фиг.2).
Во 2-ом варианте выполнения (фиг.3, 4) свободная кромка 5 соединена с проволокой 6, например, посредством ее вплавления в фильтрующий материал (фиг.4). Свободная кромка 5, как показано в левой части фиг.4, может соединяться с упругим элементом 7, выполненным, например, из поролона. Для обеспечения плотного контакта кромки 5 крайнего гофра 3 со стенкой воздуховода 8 проволока 6 выбирается с такими параметрами, чтобы соблюдалось следующее условие:
-7
2
LP/dE=(2...8)10; P=ρV/2+Pф,
где L, d, E - длина, диаметр проволоки 6 и модуль упругости материала проволоки 6,
Р - полное расчетное давление воздушного потока, действующего на фильтр,
ρ, V- плотность и расчетная скорость воздуха перед фильтром,
Рф - расчетное аэродинамическое сопротивление фильтра.
Фильтр работает следующим образом.
2
Протекающий в воздуховоде 8 воздушный поток проходит через фильтрующий элемент. При этом за счет скоростного напора воздушного потока pV/2 и аэродинамического сопротивления фильтра Рф, возникающего при прохождении воздуха через фильтрующий материал, создается избыточное давление, действующее перпендикулярно поверхности гофров 2 и 3. Давление на поверхность гофра 3 с кромкой 5, расположенной по потоку впереди ребра 4, обеспечивает более плотное прижатие гофра 3 к стенке воздуховода 8.
При выполнении фильтра по 1-му варианту вследствие малой упругости фильтрующего материала, обладающего низким модулем упругости, сторона крайнего гофра 3 плотно прилегает к стенке воздуховода 8. Выполнение свободной кромки 5 крайнего гофра 3 с шириной Вк, равной 0,8...1,2 ширины стороны Вг соседнего с ней гофра 2 обеспечивает
прилегание стороны крайнего гофра 3 к стенке воздуховода 8. При утолщении свободной кромки 5, образованном, например, сгибанием крайнего гофра 3 на расстоянии By, равном не более чем 0,2 ширины его стороны Вк, приклеиванием полоски фильтрующего материала и т.п., происходит увеличение модуля упругости фильтрующего материала, например, за счет уплотнения материала в месте его сгиба, что повышает упругость свободной кромки 5 крайнего гофра 3 и обеспечивает более плотное прилегание свободной кромки 3 к стенке воздуховода 8 при отсутствии воздушного потока в воздуховоде 8.
Соединенная с кромкой 5 гофра 3 проволока 6 при выполнении фильтра по 2-му варианту предотвращает образование зазора между стенкой воздуховода 8 и кромкой 5 гофра 3 и одновременно придает гофру 3 жесткость, достаточную для поддержания формы фильтра как в воздуховоде, так и вне воздуховода. Соединение кромки гофра 3 с упругим элементом 7 повышает плотность контакта и снижает вибрацию фильтра в воздуховоде 8. Выполнение упругого элемента 7 из воздухонепроницаемого материала, например, из вспененной резины, поролона и т.п., предотвращает прохождение неочищенного воздуха в месте стыка кромки 5 крайнего гофра 3 со стенкой воздуховода 8, а за счет деформации упругого элемента 7 увеличивается площадь сечения воздуховода 8, перекрываемая фильтром.
-7
-7
Опытным путем установлено, что при параметре LP/dE<2*10 сила упругости проволоки 6 может оказаться недостаточной для плотного прижатия кромки 5 крайнего гофра 3 к стенке воздуховода 8, что приводит к потере устойчивости кромки 5 в виде отрыва участков кромки 5 от поверхности стенки воздуховода 8 и прохождению неочищенного воздуха в систему вентиляции, а при превышении параметра LP/dE>8*10 сила упругости проволоки становится избыточной, приводит к перерасходу проволоки и может в процессе эксплуатации повредить соответствующие стенки воздуховода 8.
После прохождения воздуха через фильтрующий материал за фильтром у стенки воздуховода 8 в месте примыкания к ней крайнего гофра 3 скорость воздушного потока как в 1-ом, так и во 2-ом вариантах выполнения фильтра, практически совпадает со скоростью воздушного потока в средней части фильтрующего элемента. Это снижает аэродинамические потери потока и, следовательно, уменьшает энергозатраты на вентиляцию автомобильного салона. Более простая, по сравнению с наиболее близким аналогом, форма, а также меньшая длина крайнего гофра 3 уменьшает расход фильтрующего материала.
Полнота раскрытия представленных в описании группы полезных моделей вариантов фильтра позволяет изготовить фильтр на любом специализированном по выпуску фильтров предприятии.