Воздухоочиститель мультициклонный

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к системам очистки воздуха транспортного двигателя внутреннего сгорания, а именно к элементам предварительной очистки воздуха.
Известен воздухоочиститель, содержащий корпус и расположенные в нем сепарационные отверстия (патент №2042857, F02M 35/08, 27.08.1995 г). В каждом сепарационном отверстии со стороны входа воздуха размещен завихритель потока. Воздухоочиститель содержит также присоединенный к корпусу пылесборный поддон с патрубком отсоса пыли и приемными конусами для очищенного воздуха. Каждый приемный конус со стороны вершины размещен с зазором внутри выходного участка сепарационного отверстия с образованием кольцевого канала. При этом на выходе из каждого сепарационного отверстия выполнен кольцевой бурт.
В известном воздухоочистителе корпус выполнен моноблочным. При этом сепарационные отверстия корпуса размещены в нем рядами. В моноблочном корпусе со стороны основания в общих стенках по меньшей мере трех соседних сепарационных отверстий выполнены дополнительные глухие каналы и щелевые сквозные пазы, расположенные тангенциально к сепарационным отверстиям, которые сообщены с дополнительными глухими каналами через щелевые сквозные пазы. Щелевые сквозные пазы расположены в корпусе с образованием направления закрутки потока, совпадающего с направлением закрутки потока лопаточным завихрителем. Каждое сепарационное отверстие на участке за завихрителем имеет форму сужающегося по ходу воздуха конуса. Недостатками известного воздухоочистителя являются низкие надежность и экономичность воздухоочистителя вследствие частого возникновения рыхлот и раковин в тонких общих стенках сепарационных отверстий, приводящих к появлению трещин, разрушающих тонкие общие стенки, особенно при движении транспортного средства по пересеченной местности и бездорожью.
Известен воздухоочиститель, содержащий корпус и расположенные в нем сепарационные отверстия (патент №2319855, F02M 35/02, 20.03.2008 г.). В каждом сепарационном отверстии со стороны входа размещен завихритель потока. Воздухоочиститель содержит также присоединенный к корпусу пылесборный поддон с патрубком отсоса пыли и приемными конусами для очищенного воздуха. Каждый приемный конус со стороны вершины размещен с зазором внутри выходного участка сепарационного отверстия с образованием кольцевого канала. При этом на выходе из каждого сепарационного отверстия выполнен кольцевой бурт, имеющий одно отверстие, выполненное в кольцевом бурте между кольцевым каналом и стенкой сепарационного отверстия.
В известном воздухоочистителе корпус выполнен прямоугольным и в продольном направлении составным. Корпус состоит, по крайней мере, из двух частей. При этом сепарационные отверстия корпуса размещены продольными рядами. Около каждого сепарационного отверстия со стороны основания выполнено окно с пересечением стенки сепарационного отверстия.
Недостатками известного воздухоочистителя являются низкие технологичность и экономичность воздухоочистителя, вследствие сложности конструкции воздухоочистителя.
Известен мульпликационный воздухоочиститель для двигателя внутреннего сгорания (патент №2020255 F02M 35/02, 1994 г.), содержащий корпус, отводящий патрубок и пылесборный бункер, причем в корпусе размещены сепарационные элементы, включающие в себя циклонные трубки
Недостатком устройства является большие массо-габаритные размеры, низкая технологичность, ограничения по мощности и по компоновочным решениям.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является воздухоочиститель мультициклонный для двигателя внутреннего сгорания (патент №179540 F02M 35/022, 17.05.2018 г.), содержащий корпус, выполненный составным из соединенных между собой двух одинаковых полуформ с боковыми и торцевыми стенками, имеющий входные отверстия, выполненные на боковой стенке каждой из полуформ, опорные пластины, установленные в полуформах, в отверстия которых горизонтальными рядами установлены сепарационные элементы на основе лопаточных завихрителей потока, каждый из которых выполнен в виде циклонной трубки в форме усеченного конуса, в которой частично размещена трубка отвода очищенного воздуха с лопаточными завихрителями, пылесборные бункеры, имеющие в нижней части патрубок с автоматическим пылесборным клапаном, отводящий воздухопровод, образованный опорными пластинами разных полуформ, выполненный с размещенным в нижней части патрубком для отвода очищенного воздуха, боковые и торцевые стенки корпуса выполнены выпуклыми наружу, сепарационные элементы объединены в два блока циклонов, каждый из которых размещен в своей полуформе, пылесборные бункеры образованы торцевыми стенками полуформ и ближайшей опорной пластиной, а входные отверстия распределены вдоль боковых стенок полуформ. В частном случае исполнения входные отверстия воздухоочистителя располагают на боковых стенках полуформ вертикально напротив открытых и не перекрываемых циклонными трубками частей трубок отвода воздуха, кроме того, в нижней части боковых стенок полуформ могут быть выполнены отверстия для удаления воды и пыли, блоки циклонов оснащены удерживающей изогнутой перегородкой, установленной в вертикальном направлении и закрепленной к опорным пластинам блока циклонов, между опорными пластинами блоков циклонов и боковыми стенками полуформ корпуса установлены уплотнительные элементы, блоки циклонов в полуформах корпуса зафиксированы от перемещения, а входные окна оснащены решетками.
Данный воздухоочиститель также имеет недостаточные надежность и эффективность.
Задача полезной модели - повышение надежности и эффективности воздухоочистителя с сохранением компактности и простоты исполнения.
Поставленная задача решается тем, что в воздухоочистителе мультициклонном содержащем корпус, выполненный составным из соединенных между собой двух одинаковых полуформ с боковыми и торцевыми стенками, имеющий опорные пластины, установленные в полуформах, в отверстия которых горизонтальными рядами установлены сепарационные элементы на основе лопаточных завихрителей потока, каждый из которых выполнен в виде циклонной трубки в форме усеченного конуса, в которой частично размещена трубка отвода очищенного воздуха с лопаточными завихрителями, пылесборные бункеры, имеющие в нижней части патрубок с автоматическим пылесборным клапаном, отводящий воздухопровод, образованный опорными пластинами разных полуформ, выполненный с размещенным в нижней части патрубком для отвода очищенного воздуха, сепарационные элементы объединены в два блока циклонов, каждый из которых размещен в своей полуформе, пылесборные бункеры образованы торцевыми стенками полуформ и ближайшей опорной пластиной, а входные отверстия выполнены вдоль боковых стенок каждой из полуформ, конусность каждого усеченного конуса циклонной трубки составляет 0,32, при этом на конце каждой трубки отвода воздуха размещены лопаточные завихрители с наружным диаметром, обеспечивающим плотное прилегание к внутренней поверхности циклонной трубки, при этом каждое из входных отверстий снабжено решеткой, прикрепленной к корпусу и выполненной в виде изогнутого под прямым углом основания с размещенными с равным шагом в выступающей части основания одинаковыми пластинами, закрепленными под углом к выступающей части основания.
Достигаемым техническим результатом является обеспечение эффективной очистки от капельной влаги, града и снега, увеличение надежности работы и снижение трудоемкости технического обслуживания и ремонта потребителей очищенного воздуха.
Заявляемое техническое решение поясняется следующими чертежами:
фиг. 1 - воздухоочиститель мультициклонный (главный вид) для двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус 1, выполненный составным из соединенных между собой двух одинаковых полуформ 2 и 3 с боковыми 4 и торцевыми 5 стенками, имеющий опорные пластины 6, установленные в полуформах, в отверстия которых горизонтальными рядами установлены сепарационные элементы на основе лопаточных завихрителей потока, каждый из которых выполнен в виде циклонной трубки 7 в форме усеченного конуса, в которой частично размещена трубка отвода очищенного воздуха 8 с лопаточными завихрителями 9, пылесборные бункеры 13, имеющие в нижней части патрубок с автоматическим пылесборным клапаном, отводящий воздухопровод 10, образованный опорными пластинами разных полуформ, выполненный с размещенным в нижней части патрубком для отвода очищенного воздуха 11. Входные отверстия 12 выполнены вдоль боковых стенок каждой из полуформ, каждое из входных отверстий 12 снабжено решеткой 14, прикрепленной к корпусу 1 и выполненной в виде изогнутого под прямым углом основания с размещенными с равным шагом в выступающей части основания одинаковыми пластинами 15;
фиг. 2 - воздухоочиститель мультициклонный (вид слева);
фиг. 3 - сепарационные элементы воздухоочистителя;
фиг. 4 - защитные решетки (главный вид);
фиг. 5 - защитные решетки (разрез А-А).
Воздухоочиститель мультициклонный для двигателя внутреннего сгорания содержит корпус 1, выполненный составным из двух одинаковых полуформ 2 и 3, соединенных между собой сваркой или винтами. Каждая из полуформ 2 и 3 имеет боковые и торцевую стенку, соответственно 4 и 5.
В полуформах установлены опорные пластины 6, в отверстия которых горизонтальными рядами установлены сепарационные элементы на основе лопаточных завихрителей потока воздуха, каждый из которых выполнен в виде циклонной трубки 7 в форме усеченного конуса, в которую частично помещена трубка 8 отвода очищенного воздуха с лопаточными завихрителями 9. Конусность каждого усеченного конуса циклонной трубки 7 составляет 0,32, при этом на конце каждой трубки отвода воздуха размещены лопаточные завихрители с наружным диаметром, обеспечивающим плотное прилегание к внутренней поверхности циклонной трубки.
Конструкция сепарационных элементов выбрана под требуемый расход и степень очистки воздуха для двигателя внутреннего сгорания, размеры основных частей сепарационных элементов определялись исходя из расчетов:
2
а) по формуле (1) рассчитывалась необходимая площадь сечения циклона F, м:
3
где Q - объем очищаемого воздуха, м/ч;
o
V - оптимальная скорость газа в воздухоочистителе,
б) исходя из требуемой площади сечения циклона и их количества по формуле (2) определялся диаметр цилиндрической части циклона D, м:
2
где F - площадь сечения циклона, м;
n - количество циклонов в воздухоочистителе,
в) после расчета диаметра цилиндрической части циклона D, были определены все остальные размеры сепарационного элемента, включая конусность циклонной трубки. На фиг. 2 показаны размеры сепарационного элемента в зависимости от диаметра его цилиндрической части.
Сепарационные элементы объединены в два блока циклонов, каждый из которых размещен в своей полуформе.
Отводящий воздухопровод 10 образован опорными пластинами 6 разных полуформ и выполнен с размещенным в нижней части патрубком 11 для отвода очищенного воздуха.
Вдоль боковых стенок 4 каждой из полуформ напротив открытых и не перекрываемых циклонными трубками частей трубок отвода воздуха выполнены входные отверстия 12, которые размещены вертикально для равномерного распределения потока воздуха к горизонтально расположенным циклонам. Такое расположение входных отверстий 12 в вертикальном направлении снижает возможность попадания в воздухоочиститель атмосферных осадков и налипания снега, перекрывающего вход в воздухоочиститель.
Пылесборные бункеры 13 образованы торцевыми стенками 5 полуформ 2 и 3 и ближайшей опорной пластиной 6, имеют в нижней части патрубок и снабжены автоматическим пылесборным клапаном 16 для сброса пыли при останове двигателя.
Для исключения попадания внутрь воздухоочистителя посторонних предметов с воздухом входные отверстия 12 оснащены решетками 14. прикрепленными к корпусу и выполненными в виде изогнутого под прямым углом основания с размещенными с равным шагом в выступающей части основания одинаковыми пластинами 15, закрепленными под острым углом к выступающей части основания.
Воздухоочиститель работает следующим образом.
При работе двигателя запыленный воздух затягивается через входные отверстия 12, затем распределяется по отсекам воздухоочистителя. В пространстве между опорными пластинами 6 поток проходит и равномерно распределяется между сепарационными элементами, поступает к лопаточным завихрителям 9 потока и получает вращательное винтовое движение в циклоннных трубках 7. За счет действия центробежной силы частицы пыли отбрасываются к стенкам и сгоняются в пылесборные бункеры 13. Далее поток воздуха из центральной зоны, поворачиваясь на 180°, поступает в трубки 8 отвода очищенного воздуха. При этом при повороте потока происходит также дополнительная очистка воздуха от примесей. Из трубок 8 очищенный воздух поступает в отводящий воздухопровод 10 и далее к воздушному фильтру.
При работе двигателя за счет разрежения в пылесборных бункерах 13 ниппельные клапаны находятся в закрытом состоянии и в них собираются отсепарированные частицы. При останове двигателя ниппельные клапаны открываются, и отсепарированные частицы высыпаются наружу, так происходит автоматическая очистка бункера 13.
Воздухоочиститель по заявляемому техническому решению имеет достаточно высокую степень очистки воздуха от взвешенных в воздухе частиц, по конструкции простой, на автомобиле может компоноваться, например, на задней стенке кабины автомобиля.
Воздушный поток с загрязнениями в виде пыли, капельной влаги, града и снега, проходя между пластинами 15, закрепленными под острым углом к выступающей части основания решеток очищается от капельной влаги, града и снега, которые задерживаются на пластинах 15 и под действием силы тяжести стекают за пределы воздухоочистителя
Предлагаемый воздухоочиститель позволяет улучшить конструкцию, снизить его аэродинамическое сопротивление, обеспечить эффективную очистку от капельной влаги, града и снега, увеличить надежность и снизить трудоемкость технического обслуживания и ремонта потребителей очищенного воздуха и увеличить срок службы транспортных средств за счет качественной очистки потребляемого воздуха.