УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ВХОДЯЩЕГО ВОЗДУХА ДЛЯ ИНСТРУМЕНТА С ПРИВОДОМ ОТ ДВИГАТЕЛЯ И ИНСТРУМЕНТ, СОДЕРЖАЩИЙ ТАКОЕ УСТРОЙСТВО
CLEANING DEVICE OF INLET AIR FOR TOOL WITH DRIVE FROM MOTOR, AND TOOL CONTAINING SUCH DEVICE

Настоящее изобретение относится к устройству для инструмента с приводом от двигателя, такому как цепная пила, машинка для подстригания живой изгороди или т.п. Более конкретно, изобретение относится к устройству для очистки входящего воздуха для двигателя внутреннего сгорания, предназначенного для подобного инструмента с приводом от двигателя.
Многие типы обрабатывающих инструментов, таких как цепные пилы, машинки для подстригания живой изгороди и другие режущие инструменты, работают в запыленной окружающей атмосфере. Кроме того, сами инструменты используют окружающий воздух с частицами материала, который они обрабатывают, т.е. дерево, бетон, трава и т.д.
Обычно используются воздушные фильтры для очистки воздуха, входящего в двигатель. Однако эти воздушные фильтры вскоре могут забиться большими или маленькими частицами и поэтому их нужно часто менять или очищать, например, для профессионального лесоруба, работающего целый рабочий день с цепной пилой, обычно это один раз в день.
Чтобы сократить потребность в обслуживании воздушного фильтра, требуется очистить входящий воздух до того, как он достигнет воздушного фильтра двигателя. Такая очистка входящего воздуха может быть достигнута с помощью центробежной очистки. С этой целью были разработаны различные типы отклоняющих очистителей. В некоторых случаях отклонение происходит на входе в трубопровод или т.п., который ведет в область карбюратора, где расположен воздушный фильтр и карбюратор.
В документах US 4716860, US 4841920, WO 97/44582 и US 5720243 приведены примеры таких устройств для очистки входящего воздуха. В устройствах, описанных в этих документах, применяют лопастное колесо в качестве центрифуги для отделения частиц от входящего воздуха, при этом трубопровод или воздушный патрубок с входным отверстием размещен рядом с воздушным фильтром двигателя и выходное отверстие размещено рядом с воздушным фильтром двигателя. Как показано, например, в документе US 5720243, входное отверстие воздушного патрубка размещено рядом с лопастным колесом на расстоянии до периферии окружающего лопастное колесо корпуса. Поскольку частицы отталкиваются от периферии корпуса лопастного колеса благодаря центробежной силе, и поскольку входное отверстие трубопровода или воздушного патрубка расположено рядом с лопастным колесом на расстоянии от корпуса, воздух, который проходит во входное отверстие воздушного патрубка, по существу свободен от частиц.
Устройства по предшествующему уровню техники, описанные выше, являются относительно дорогими в производстве и сборке в ручных инструментах с приводом от двигателя, при этом всегда есть потребность производить и собирать более экономичные, насколько это возможно, инструменты. Также в устройствах по предшествующему уровню техники существует риск, что маленькое отверстие или щель будут находиться между корпусом лопастного колеса и воздушного патрубка, после сборки воздушного патрубка и корпуса вентилятора, при этом через это отверстие может ускользать воздух. Результатом этого может быть падение давления и турбулентность воздуха, что может приводить к менее эффективной очистке входящего воздуха. Следовательно, существует необходимость создания инструмента с приводом от двигателя, которое имеет устройство для очистки входящего воздуха, которое эффективно очищает входящий воздух и в то же время является экономичным в производстве и сборке.
Задачей изобретения является создание устройства для очистки входящего воздуха для двигателя внутреннего сгорания инструмента с приводом от двигателя, причем устройства, которое будет экономичным в производстве и сборке в инструменте и которое может фильтровать в большой степени частицы.
Это достигается посредством создания устройства для очистки входящего воздуха для охлаждаемого воздухом двигателя внутреннего сгорания инструмента с приводом от двигателя, такого как цепная пила, содержащего: воздуховод, окружающий лопастное колесо, установленное таким образом, чтобы продвигать входящий воздух вокруг оси лопастного колеса, причем внутренняя поверхность воздуховода размещена таким образом, чтобы направлять воздух, продвигаемый лопастным колесом; и воздушный патрубок для очистки входящего воздуха, размещенный на внутренней поверхности воздуховода радиально вблизи лопастного колеса, причем воздушный патрубок служит в качестве перепускного канала для направления очищенного входящего воздуха от лопастного колеса к двигателю инструмента с приводом от двигателя; при этом воздушный патрубок и воздуховод выполнены за одно целое. Поэтому воздушный патрубок и воздуховод могут быть изготовлены за один этап вместо отдельных этапов, при этом изготовленный воздуховод, включающий в себя воздушный патрубок, может быть собран как один узел на картере инструмента. Результатом этого является быстрое и, следовательно, экономичное изготовление устройства и сборка устройства на картере инструмента. Другим преимуществом является то, что достигается воздухонепроницаемое уплотнение между воздушным патрубком и воздуховодом, так что отсутствует риск выхода воздуха рядом с отверстием воздушного патрубка, между стенкой воздушного патрубка и воздуховодом.
Предпочтительно воздуховод, включающий в себя воздушный патрубок, размещен на картере инструмента, при этом воздушный патрубок имеет входное отверстие, размещенное таким образом, что оно принимает входящий воздух с низкой концентрацией частиц, и выходное отверстие, через которое очищенный воздух направляется к двигателю, при этом воздушный патрубок, воздуховод и поверхность картера образуют перепускной канал от входного отверстия к выходному отверстию, так что можно легко и надежно собрать воздуховод, включающий в себя воздушный патрубок, на картере.
Преимущественно воздушный патрубок имеет первую стену и вторую стенку, проходящие по существу перпендикулярно внутренней поверхности воздуховода, при этом первая стенка размещена между лопастным колесом и второй стенкой, причем вторая стенка имеет концевую часть вблизи входного отверстия, которая направлена к лопастному колесу. Таким образом, может быть затруднено попадание частиц, которые выдуваются лопастным колесом рядом с входным отверстием, во входное отверстие за счет формы стенки, результатом чего является лучшая очистка входящего воздуха.
Предпочтительно воздуховод, включающий в себя воздушный патрубок, размещен на картере инструмента, при этом картер дополнительно содержит выступ, размещенный непосредственно под отверстием картера, причем отверстие ведет к двигателю, выходное отверстие воздушного патрубка ведет к отверстию картера, и выступ образует стенку перепускного канала воздушного патрубка. Таким образом, можно в большой степени отфильтровывать частицы.
Другим преимуществом такого устройства является то, что воздуховод, включающий в себя воздушный патрубок, опирается на выступ после сборки на картере. Поэтому воздуховод, включающий в себя воздушный патрубок, может быть надежно собран за один этап на картере без использования винтов или подобных крепежных средств, что даже приводит к быстрой и более экономичной сборке инструмента. Эта сборка будет особенно надежной, если часть или части инструмента, окружающие воздуховод, например пусковое устройство инструмента, размещены рядом с воздуховодом таким образом, что воздуховод, включающий в себя воздушный патрубок, прижат к картеру окружающей частью инструмента.
Выступ также может быть выполнен за одно целое с картером. Изготавливая выступ как часть картера, нет необходимости в отдельном этапе сборки такого выступа на картере, что означает экономичное изготовление выступа.
Предпочтительно стенка перепускного канала воздушного патрубка, образованная выступом, закруглена в направлении отверстия картера, так что в перепускном канале образуется поток воздуха с низкой турбулентностью, что, в свою очередь, приводит к сильному потоку воздуха, протекающему через перепускной канал.
Кроме того, выступ может иметь по существу центрально расположенную полость, за счет чего может быть обеспечен непрерывный процесс изготовления картера. Также толщина тонкого материала, что является результатом выполнения выступа с выемкой, приводит к короткому процессу изготовления, когда картер изготавливают литьевым формованием.
Изготавливая воздуховод, включающий в себя воздушный патрубок, путем литьевого формования можно получить быстрое и экономичное изготовление частей.
Изобретение будет описано более подробно со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг.1 - схематичный вид спереди лопастного колеса и воздуховода, который может быть вставлен в картер инструмента, в котором может быть использовано устройство по изобретению.
Фиг.2 - схематичный вид в перспективе картера;
Фиг.3 представляет собой схематичный вид в перспективе воздуховода и воздушного патрубка согласно настоящему изобретению;
Фиг.4 - вид в перспективе с разнесением деталей картера по фиг.2 и воздуховод, включающий в себя воздушный патрубок, по фиг.3 и
Фиг.5 - вид крупным планом части фиг.4, когда воздуховод, включающий в себя воздушный патрубок, установлен на картере.
На фиг.2 показан картер 30 цепной пилы, который вмещает двигатель внутреннего сгорания. Картер 30 имеет выемку 35, в которой размещено лопастное колесо 40 (фиг.1). Лопастное колесо установлено на оси 50, обычно это коленчатый вал двигателя. Лопастное колесо 40 устанавливают таким образом, чтобы оно вращалось вокруг оси так, что воздух из окружающей среды вокруг инструмента попадает в лопастное колесо и продвигается в различные части инструмента. Этот входящий воздух, продвигаемый лопастным колесом, используется для охлаждения частей инструмента и в качестве воздуха, поступающего в зону горения, для двигателя. Стенка выемки 35 картера 30, которая окружает периферию лопастного колеса, предпочтительно размещена таким образом, что расстояние между периферией лопастного колеса 40 и стенкой увеличивается в направлении области, где воздух выходит из колеса (см. фиг.1).
Лопастное колесо 40 также закрыто воздуховодом 10, размещенным на картере 30 таким образом, что выемка 35 картера и воздуховод 10 вмещают в себя лопастное колесо. На фиг.1, где показан вид спереди лопастного колеса и воздуховода, воздуховод 10 частично закрывает лопастное колесо 40. Хотя в других вариантах осуществления изобретения воздуховод может быть более узким, таким, что он не закрывает лопастное колесо 40. Прохождение воздуха, продвигаемого лопастным колесом, ограничено стенкой выемки 35 в картере 30 и внутренней поверхностью 11 воздуховода 10 (см. фиг.3).
Поскольку входящий воздух содержит частицы из окружающей среды, часть входящего воздуха, которая используется в качестве воздуха для горения в двигателе, например, направленная в карбюратор двигателя, должна быть очищена от частиц до того, как воздух достигнет карбюратора. По этой причине имеется воздушный фильтр (не показан), через который проходит входящий воздух после выхода из лопастного колеса и перед тем, как попасть в карбюратор.
Устройство по изобретению также имеет воздушный патрубок 20 (см. фиг.3), размещенный на воздуховоде 10, при этом воздушный патрубок 20 служит в качестве перепускного канала для воздуха, поступающего в зону горения, т.е. воздуха, используемого для двигателя, при этом воздух направляют к воздушному фильтру. Воздушный патрубок 20 вместе воздуховодом 10 функционируют как устройство согласно изобретению для очищения входящего воздуха перед тем, как воздух достигнет воздушного фильтра. Поэтому воздушный фильтр не надо менять так часто, как если бы входящий воздух поступал непосредственно на воздушный фильтр без очищения.
Воздушный патрубок 20 имеет входное отверстие 21. За счет размещения воздушного патрубка на воздуховоде 10 таким образом, что входное отверстие 21 разнесено в пространстве от периферии воздуховода 10, (см. например фиг.3 и 5), только воздух, который имеет низкую концентрацию частиц, будет входить во входное отверстие. В частности, входное отверстие 21 размещено таким образом, что только воздух с низкой концентрацией частиц будет входить во входное отверстие 21 воздушного патрубка. По этой причине входное отверстие 21 также предпочтительно размещено рядом с периферией лопастного колеса. По этой же причине входное отверстие также предпочтительно отстоит от выемки 35 картера 30, хотя входное отверстие 21 может быть также размещено без разнесения в пространстве с выемкой 35 картера.
Воздушный патрубок 20 имеет также выходное отверстие 22, соединенное с отверстием 32 картера 30, при этом отверстие 32 соединено с пространством, соседним с двигателем, в котором находится воздушный фильтр, например, внутренним пространством 31 инструмента. За счет центробежной силы частицы во входящем воздухе будут продвигаться ближе к периферии воздуховода 10 и к стенке выемки 35 картера. Размещая входное отверстие воздушного патрубка разнесенным в пространстве с периферией воздуховода, воздух, который будет протекать во входное отверстие 21, будет иметь низкую концентрацию частиц.
Согласно изобретению воздушный патрубок 20 размещен на внутренней поверхности 11 воздуховода 10, при этом воздуховод 10 и воздушный патрубок 20 выполнены как одна деталь. Следовательно, процесс изготовления воздуховода и воздушного патрубка мог бы быть проще и поэтому экономичнее по сравнению с изготовлением двух раздельных деталей. В дополнение процедура сборки воздуховода, включающего в себя воздушный патрубок, на картере инструмента будет более быстрой, поскольку она включает только один этап. Другим преимуществом изобретения является то, что отсутствует риск протекания воздуха через возможное маленькое отверстие между воздуховодом и воздушным патрубком, причем это отверстие может возникнуть, когда собирают воздуховод и воздушный патрубок, изготовленные как две раздельные части. Такое отверстие может приводить к падению давления в перепускном канале воздушного патрубка и к тому, что воздух, содержащий частицы, может попасть в воздушный патрубок.
Деталь выполнена из материала, который легко обработать и сформовать во время процесса изготовления, но который является жестким и износостойким при обычных условиях, например, из жесткого пластика, изготовленного с помощью процесса формования пластмассы, такого как литьевое прессование.
Как показано, например, на фиг.2, картер 30 дополнительно содержит выступ 33, размещенный непосредственно под отверстием 32 картера, при этом отверстие соединено с внутренним пространством 31 инструмента. Выступ 33 образует стенку перепускного канала, созданного воздушным патрубком (см. фиг.5). Благодаря выступу 33, только входящий воздух, который продвигается на расстоянии от основания выемки 35, будет направлен во входное отверстие 21. Также за счет выступа 33, образующего внутреннюю стенку перепускного канала воздушного патрубка, воздуховод с воздушным патрубком может быть собран за один этап на картере и опираться на выступ, и, следовательно, остается на месте на картере 30. Размещая выступ 33 на выемке картера, воздуховод 10, включающий в себя воздушный патрубок 20, может быть надежно размещен на картере 30 без крепежного элемента, необходимого инструмента для процедуры крепления, такого как винт. Также, поскольку винты или другие подобные крепежные элементы не используются для сборки воздуховода, включающего в себя воздушный патрубок, на картере, следовательно, не нужно использовать никаких инструментов для разборки воздуховода, включающего в себя воздушный патрубок.
На фиг.2-4 показан приведенный в качестве примера вариант осуществления крепления, использованного для прикрепления воздуховода 10, включающего в себя воздушный патрубок 20, к картеру 30. В данном случае воздуховод 10 размещен на картере 30 за счет воздушного патрубка 20, опирающегося на выступ 33, и за счет вставления выступа 36 картера в отверстие 12 воздуховода 10. Воздуховод 10, включающий в себя воздушный патрубок 20, тогда надежно остается на месте. Это достигается также за счет сборки инструмента, окружающего воздуховод, например, пускового устройства инструмента, прижимающего воздуховод и воздушный патрубок к картеру.
Выступ 33 согласно одному варианту осуществления изобретения может иметь по существу центрально размещенную полость 34. Следовательно, будет сэкономлен материал при изготовлении картера и выступа. Также процесс изготовления будет короче и более непрерывным. Картер 30 изготовлен из формуемого материала, который является жестким и износостойким при обычных условиях, например, жесткого пластика. Он может быть изготовлен, например, литьевым формованием. В альтернативном варианте осуществления изобретения картер 30 выполнен из металла, например, путем литья под давлением.
Стенка 37 выступа 33, причем стенка 37 образует перепускной канал для воздуха, проходящий через воздушный патрубок 20, закруглена (см. фиг.2 и 5). Закругление стенки 37 начинается рядом с входным отверстием 21 воздушного патрубка 20 и заканчивается рядом с выходным отверстием 22 воздушного патрубка. Следовательно, воздушная турбулентность будет меньше по сравнению со случаем, если выступ 33 имел бы две перпендикулярно размещенные стенки, соединенные под углом, или если такая стенка как 37 имеет малое закругление, начинаясь и заканчиваясь рядом с этим углом.
На фиг.3 представлен вариант осуществления устройства согласно настоящему изобретению с воздуховодом 10 и воздушным патрубком 20, выполненными как одна деталь. Воздушный патрубок 20 в этом варианте осуществления изобретения имеет первую стенку 23 и вторую стенку 24, продолжающуюся по существу перпендикулярно внутренней поверхности 11 воздуховода 10. Первая и вторая стенки соединены третьей стенкой 27. Причем первая стенка 23 размещена между лопастным колесом 40 и второй стенкой 24. Вторая стенка также имеет фланец 28 для направления воздуха, предназначенного для охлаждения инструмента, при этом фланец 28 продолжается от третьей стенки 27 в направлении от входного отверстия 21. Первая стенка 23 и вторая стенка 24 каждая имеет основную часть, продолжающуюся по существу по касательной к лопастному колесу. Первая стенка 23 и вторая стенка 24 каждая имеет концевые части 25, 26, близко к входному отверстию (21), при этом концевые части направлены к лопастному колесу.
Хотя устройство по изобретению было описано главным образом для цепной пилы, оно могло бы быть также использовано для любого другого инструмента с приводом от двигателя, имеющего двигатель внутреннего сгорания, такого как продольная пила, кусторез, машинка для подрезки живой изгороди, газонокосилка или механическая газонокосилка.
На чертежах и в описании были описаны предпочтительные варианты осуществления изобретения и примеры изобретения, при этом, хотя были использованы конкретные термины, они были использованы только в общем и описательном смысле, а не в целях ограничения, причем существо изобретения представлено в следующей формуле изобретения.