ВОЗДУХООЧИСТИТЕЛЬ

Предлагаемая полезная модель относится к области машиностроения, в частности, преимущественно к воздухоочистителям, для двигателей внутреннего сгорания.
Известен воздухоочиститель, описанный в патенте на изобретение №2319855 пр. 05.06.2006, F02M 35/08, содержащий корпус с сепарационными отверстиями, в каждом из которых со стороны входа воздуха размещен завихритель потока воздуха, а со стороны выхода воздуха имеются окна для удаления пыли, а также присоединенный к корпусу пылесборный поддон с приемными коническими патрубками для очищенного воздуха. Заборная часть приемного конического патрубка занимает всю длину сепарационного отверстия, а для забора очищенного воздуха выполнены узкие щели на боковой поверхности конуса. Недостатком этого воздухоочистителя является то, что изготовление таких конических патрубков требует сложной технологической оснастки и имеет высокую трудоемкость, а узкие щели в приемных конических патрубках создают повышенное сопротивление в трассе очищенного воздуха и увеличивают вероятность забивания их частицами грязи и пыли, что приводит к необходимости их периодического обслуживания(промывки).
Наиболее близким по технической сущности и выбранным за прототип является воздухоочиститель, описанный в патенте на полезную модель №96187 пр. 11.11.2009 г. F02M 35/08, содержащий корпус и расположенные в нем сепарационные отверстия, в каждом из которых со стороны входа размещен завихритель потока, а также присоединенный к корпусу пылесборный поддон с патрубком отсоса пыли и приемными конусами для очищения воздуха, каждый из которых 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, по крайней мере, одно отверстие, выполненное в кольцевом бурте между кольцевым каналом и стенкой сепарационного отверстия, а выполнение этих отверстий ограничено площадью кольцевого бурта с сохранением целостности стенки сепарационного отверстия.
1
Недостатком известного воздухоочистителя является наличие бурта на выходе из сепарационного отверстия, который препятствует удалению пыли. Загрязненный воздух поступает в сепарационное отверстие через завихритель, приобретает вращательно-поступательное движение в сторону патрубка для очищенного воздуха и поддона для удаления пыли. За счет возникновения во вращающимся потоке инерционных сил, частицы пыли и мусора отбрасываются к стенкам сепарационного отверстия и встречают на пути бурт, мешающий поступательному движению частицам пыли и мусора (возникают завихрения потока частиц пыли), что приводит к увеличению сопротивления на трассе отсоса пыли, а так же к увеличению вероятности попадания частиц пыли и мусора в патрубок для очищенного воздуха (увеличивает коэффициент пропуска пыли). Для снижения коэффициента пропуска пыли в известном воздухоочистителе приходится увеличивать расстояние () от бурта до среза патрубка для очищенного воздуха, а также уменьшать диаметр (d) патрубка для очищенного воздуха. Эти мероприятия приводят к увеличению габаритов и массы воздухоочистителя, а также к увеличению сопротивления, как в трассе очищенного воздуха, так и в трассе удаления пыли, что приводит к ухудшению параметров двигателя внутреннего сгорания, в котором данный воздухоочиститель применяется.
Также наличие бурта и отверстий в нем усложняет конструкцию данного воздухоочистителя и увеличивает трудоемкость его изготовления.
Основной технической задачей на решение которой направлена предполагаемая полезная модель, является создание конструкции воздухоочистителя обеспечивающего оптимальные основные параметры (коэффициент пропуска пыли и величину сопротивления как по очищенному воздуху, так и по трассе удаления пыли) при минимальных габаритах, весе и стоимости изготовления (трудоемкости).
Техническим результатом является достижение высокой степени очистки воздуха при одновременном уменьшении габаритов воздухоочистителя. Заявленный технический результат достигается тем, что в воздухоочистителе, содержащим корпус и расположенные в нем сепарационные отверстия, в каждом из которых со стороны входа размещен завихритель потока, а также присоединенный к корпусу пылесборный поддон с патрубком отсоса пыли и приемными конусами для очищенного воздуха, согласно полезной модели, оси приемных конусов смещены относительно осей сепарационных отверстий на величину δ, приемные конуса для очищенного воздуха и сепарационные отверстия образуют каналы переменного сечения для удаления пыли.
Смещение осей позволяет создать оптимальную форму каналов для удаления как мелких, так крупных фракций пыли.
Для пояснения сущности предполагаемой полезной модели приведены чертежи, где на фиг.1 показан общий вид воздухоочистителя с вырывами для показа в разрезе сепарационного отверстия с завихрителем потока загрязненного воздуха и приемным устройством для очищенного воздуха. На фиг.2 (разрез А-А) показан канал 5 переменного сечения для удаления пыли.
Предлагаемый воздухоочиститель состоит из моноблочного (или составного) корпуса 1 с расположенными в нем сепарационными отверстиями 2, в каждом из которых со стороны входа размещен завихритель потока 3, к корпусу 1 присоединен пылесборный поддон 6 с патрубком отсоса пыли 7 и приемными конусами 4, оси которых смещены относительно осей сепарационных отверстий 2 на величину δ, которая может меняться от 0,5 мм до величины определяемой по формуле
где
D - диаметр сепарационного отверстия 2,
d - диаметр цилиндрической части приемного конуса 4
Стенки сепарационных отверстий 2 и внешние стенки цилиндрической части приемных конусов 4 образуют каналы 5 переменного сечения для удаления пыли. Площадь каждого из каналов 5 вычисляется по формуле
и составляет 5÷20% от площади сепарационного отверстия 2.
Форма каналов 5 позволяет удалять как мелкие частицы пыли, так и крупные частицы пыли, грязи и мусора без дополнительных устройств для улавливания и удаления крупных частиц пыли, грязи и мусора.
Работа воздухоочистителя осуществляется следующим образом. Загрязненный воздух, подлежащий очистки поступает в сепарационные отверстия 2, в каждом из которых, проходя через завихритель потока 3, приобретает вращательно-поступательное движение и перемещается к его основанию. За счет возникновения в потоке инерционных сил крупные и мелкие частицы пыли и другие примеси, отбрасываются к стенкам сепарационных отверстий 2 и продолжают вращательно-поступательное движение через каналы 5 переменного сечения, сбрасываются в пылесборный поддон 6 и из последнего удаляются через патрубок 7 отсоса пыли. Очищенный воздух поступает внутрь приемных конусов 4, затем очищенный воздух направляется в двигатель.
Все выше перечисленные мероприятия позволили создать воздухоочиститель с улучшенными параметрами по сравнению с рассмотренными аналогами:
- по габаритам и массе меньше на 15÷20%;
- сопротивление в трассе очищенного воздуха ниже на 20÷35%;
- сопротивление в трассе удаления пыли ниже на 30÷50%;
при этом значительно снижается трудоемкость изготовления воздухоочистителя.
1
Экспериментальная продувка воздухоочистителя предлагаемой конструкции и аналогов позволила выяснить, что при достаточно высокой степени очистки (96-97%) и оптимальном расстоянии от завихрителя до среза конического патрубка для очищенного воздуха L (экспериментально ), возможно значительно сократить высоту  конусной части приемного патрубка 4 и соответственно высоту Н корпуса 1 на 15÷20%, а также увеличить диаметр d верхней части патрубка для очищенного воздуха на 10÷15%.
Все это улучшает экономичность двигателя внутреннего сгорания.