ФИЛЬТРУЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ И ВОЗДУШНЫЙ ФИЛЬТР, СОДЕРЖАЩИЙ ЭТОТ ФИЛЬТРУЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ

Область техники
Данная полезная модель относится к фильтрующему элементу воздушного фильтра, предназначенного для очистки воздуха, поступающего в двигатель внутреннего сгорания. Кроме того, полезная модель относится к воздушному фильтру, содержащему указанный фильтрующий элемент.
Уровень техники
Задача воздушного фильтра, используемого в двигателе внутреннего сгорания, заключается в улавливании твердых частиц, присутствующих во всасываемом двигателем воздухе, а следовательно, в защите двигателя от нежелательного воздействия этих частиц. Основным рабочим элементом воздушного фильтра является предусмотренный внутри него фильтрующий элемент.
Используемые в настоящее время фильтрующие элементы воздушного фильтра содержат один, максимум два, фильтровальных слоя. К сожалению, этим фильтрующим элементам свойственен существенный недостаток, заключающийся в невозможности обеспечения эффективной очистки воздушной смеси в начале жизненного цикла фильтра. Действительно, в первые часы использования фильтра, когда поры фильтровальных слоев максимально открыты, фильтровальные слои задерживают только крупные частицы взвеси, тогда как средние и малые частицы проходят сквозь них беспрепятственно. По мере эксплуатации фильтрующего элемента, поры фильтровального слоя постепенно забиваются и их размер сокращается. В результате, фильтровальный слой с какого-то момента начинает улавливать и малые частицы. Однако, за первые часы работы известные фильтрующие элементы пропускают в камеру сгорания недопустимо большое количество пыли. Эта пыль оседает в масле двигателя, что приводит к быстрому износу
поршневой группы двигателя, вкладышей коленвала и прочих узлов и механизмов.
Другой недостаток известных фильтрующих элементов проявляется при их использовании в сильно запыленных условиях. Как упомянуто выше, стандартные фильтрующие элементы состоят всего лишь из одного, максимум двух, фильтровальных слоев. При этом указанные фильтровальные слои не рассчитаны на улавливание частиц какой либо конкретной фракционной группы, а предназначены для задерживания всех частиц. В результате, в условиях сильной запыленности эти фильтровальные слои принимают в себя частицы всех возможных размеров. Следовательно, они быстро забиваются, что приводит к быстрому выходу фильтрующего элемента из строя.
Еще один недостаток известных фильтрующих элементов заключается в их неспособности противостоять кратковременному воздействию открытого пламени, искрам и высоким температурам. Это требование выдвигается Министерством Обороны и МЧС.
С учетом вышесказанного, заявитель формулирует задачу данной полезной модели как создание фильтрующего элемента, лишенного недостатков аналогичных устройств известного уровня техники. Еще одна задача данной полезной модели состоит в создании воздушного фильтра, оснащенного указанным фильтрующим элементом.
Сущность полезной модели
Поставленная задача решена путем создания фильтрующего элемента, содержащего корпус, в котором размещены четыре фильтровальных слоя, из которых: первый слой выполнен из огнеупорного материала и обеспечивает функцию грубой предварительной очистки воздуха; второй слой пропитан огнеупорным раствором и выполнен с возможностью улавливания частиц крупного размера; третий слой выполнен с возможностью улавливания частиц среднего размера; четвертый слой выполнен с возможностью улавливания частиц малого размера.
Согласно одному из вариантов полезной модели, первый слой выполнен из волокна.
Согласно одному из вариантов полезной модели, первый слой выполнен из стекловолокна.
Согласно одному из вариантов полезной модели, первый слой выполнен из базальтового волокна.
Согласно одному из вариантов полезной модели, второй, третий и четвертый слои фильтрующего элемента выполнены из синтетического материала, изготовленного по технологии melt-blown, или из материала, произведенного методом напыления полиамида или полипропилена.
Также поставленная задача решена путем создания воздушного фильтра, содержащего указанный фильтрующий элемент.
Краткое описание чертежей
Ниже полезная модель описана более подробно на примере предпочтительных вариантов ее выполнения, раскрытых со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых:
фиг.1 изображает фрагмент сечения заявленного фильтрующего элемента;
фиг.2 изображает заявленный фильтрующий элемент сверху.
Описание предпочтительных вариантов полезной модели
Заявленный фильтрующий элемент 1 показан на фиг.1 и 2. Он содержит корпус 2, внутри которого размещены четыре фильтровальных слоя 3, 4, 5 и 6.
Первый фильтровальный слой 3 является защитным. Он выполнен из материала, не подлежащего горению или плавлению при кратковременно высоких температурах, например, из стекловолокна или базальтового волокна. Благодаря своим огнеупорным свойствам, слой 3 защищает фильтрующий элемент 1 от искр и кратковременного воздействия пламени, которое может попадать в корпус воздушного фильтра через воздухозаборник при разрежении давления на работающем двигателе. Однако, функции фильтровального слоя 3
не ограничивается только функцией защиты от огня, температуры и искр. Другая его задача заключается в обеспечении предварительной грубой очистки воздуха, чтобы воздух поступал в последующие фильтровальные слои 4, 5, 6 уже очищенным от частиц особо крупных размеров.
Второй фильтровальный слой 4 пропитан специальным огнеупорным раствором и представляет собой основной слой грубой очистки. На практике, большая часть грязи накапливается именно в слое 4. Как правило, это частицы крупного размера, хотя слой 4 может также отфильтровывать частицы средних и даже малых размеров.
Главная задача третьего слоя 5 заключается в улавливании частиц среднего размера.
Четвертый слой 6 предназначен для очистки воздушной смеси от частиц малого размера. Этот слой является финишным.
Предложенный фильтрующий элемент 1 во время использования делит поступающую в него воздушную взвесь на три фракции. Первый и второй слои 3, 4 задерживают, в основном, крупные частицы грязи, защищая таким образом третий и четвертый слои 5, 6 от преждевременного забивания. Третий слой 5 работает в диапазоне средних и малых частиц, но может улавливать и крупные частицы, если им все-таки удалось пройти через первые два слоя 3, 4. Продолжительность жизненного цикла фильтрующего элемента 1 определяется четвертым слоем 6. Этот слой 6 полностью огражден от крупных и средних частиц, поскольку они гарантированно задерживаются первыми тремя слоями 3, 4, 5. По этой причине четвертый слой 6 имеет минимально допустимый размер пор и осуществляет финишную очистку проходящего воздушного потока.
Первый слой 3 предпочтительно выполнять из волокна, например, стекловолокна или базальтового волокна. Второй, третий и четвертый слои 4, 5, 6 фильтрующего элемента в предпочтительном случае выполнены из синтетического материала, изготовленного по технологии melt-blown.
Предложенный фильтрующий элемент в силу своей многослойной конструкции может работать в сильно запыленных условиях, где обычные фильтры практически сразу выходят из строя. Существенным преимуществом
заявленного фильтрующего элемента является то, что качественная очистка начинается с первых минут работы изделия, и не нужно ждать пока все процессы внутри него стабилизируются и фильтрующий элемент перейдет из состояния неудовлетворительной очистки воздуха в состояние удовлетворительной. Это имеет особенно большое значение при использовании воздушного фильтра в машинах, рассчитанных на работу в чрезвычайных ситуациях или тяжелых полевых условиях. Кроме того, к преимуществам заявленного фильтрующего элемента можно отнести его увеличенную грязеемкость и способность противостоять кратковременному воздействию открытого пламени и высоким температурам.
Также поставленная задача решена путем создания воздушного фильтра, содержащего указанный фильтрующий элемент.
Выше описаны предпочтительные варианты фильтрующего элемента и, соответственно, воздушного фильтра, которые не следует рассматривать как ограничение патентных притязаний полезной модели. Специалистам данной области техники понятно, что в описанные варианты выполнения могут быть внесены различные изменения и дополнения, не выходящие за пределы правовой охраны настоящей полезной модели, установленной приложенной формулой.
НОМЕРА ПОЗИЦИЙ
1 - фильтрующий элемент
2 - корпус
3 - первый фильтровальный слой
4 - второй фильтровальный слой
5 - третий фильтровальный слой
6 - четвертый фильтровальный слой