ВОЗДУХООЧИСТИТЕЛЬ МУЛЬТИЦИКЛОННЫЙ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к системам очистки воздуха транспортного двигателя внутреннего сгорания, а именно к элементам предварительной очистки.
Известен мультициклонный воздухоочиститель двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус, отводящий патрубок и пылесборный бункер, причем в корпусе размещены сепарационные элементы, включающие в себя циклонные трубки, завихрители потока с трубками отвода очищенного воздуха, расположенные концентрично вокруг отводящего патрубка, кроме того, циклонные трубки соединены между собой, образуя замкнутую полость, большим основанием ориентированную в сторону пылесборного бункера, а меньшим охватывающую отводящий патрубок, снабженный местным сужением и сообщающийся с замкнутой полостью в зоне местного сужения (см. патент на изобретение RU №2020255 С1, МПК F02M 35/02(1990.01), опубликовано 30.09.1994).
Известен воздухоочиститель мультициклонный для двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус, выполненный составным из соединенных между собой двух полуформ, имеющий входные отверстия, выполненные на боковых стенках каждой из полуформ, опорные пластины, установленные в корпусе, 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 боковыми стенками полуформ и опорными пластинами, выполненный с размещенным в нижней части патрубком для отвода очищенного воздуха, причем полуформы соединены между собой вдоль продольной линии, боковые стенки полуформ в средней части вогнуты вовнутрь таким образом, что образуют в воздухопроводе направляющие поверхности, сепарационные элементы объединены в два блока циклонов, пылесборные бункеры образованы боковыми стенками полуформ и ближайшей опорной пластиной, а входные отверстия распределены вдоль боковых стенок полуформ (см. патент на полезную модель RU №180415 U1, МПК F02M 35/022(2006.01), F02M 35/08(2006.01), B01D 45/00(2006.01), опубликовано 13.06.2018).
Известен воздухоочиститель мультициклонный для двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус, отводящий патрубок, пылесборный бункер, сепарационные элементы, включающие циклонные трубки, завихрители потока с трубками отвода очищенного воздуха, при этом корпус выполнен прямоугольной формы, одна из его торцовых сторон выполнена с возможностью забора воздуха, а верхнее и нижнее основания выполнены с отверстиями, в которых установлены трубки отвода очищенного воздуха и циклонные трубки, отводящий патрубок закреплен на крышке, которая установлена на верхнем основании, образуя полость для очищенного воздуха (см. патент RU №28738, МПК F02M 35/02(2000.01), опубликовано 10.04.2003).
Известен воздухоочиститель мультициклонный для двигателя внутреннего сгорания, содержащий параллельно расположенные перегородки, в одну из которых установлены трубки отвода очищенного воздуха с завихрителями потока, и которая закрыта воздухопроводом, сообщающимся с впускной системой двигателя через отводящий патрубок, а в другую установлены циклонные трубки, и которая закрывается крышкой, образуя с перегородкой пылесборный бункер, при этом корпус образуется соединением по оси отводящего патрубка двух одинаковых деталей полукорпусов, в которых выполнены вертикально расположенные перегородки с отверстиями и в которые установлены трубки отвода очищенного воздуха с завихрителями потока, и стенки полукорпуса при соединении образуют с перегородками отводящий воздухопровод, заканчивающийся отводящим патрубком, а с торцев полукорпуса закрыты крышками, между которыми и полукорпусами зажаты перегородки с отверстиями, в которые установлены циклонные трубки, и крышки с перегородками образуют пылесборные бункеры, а между перегородками на стенках полукорпусов выполнены окна для входа воздуха (см. патент на полезную модель RU №116913 U1, МПК F02M 35/02 (2006.01), опубликовано 10.06.2012).
Известен воздухоочиститель мультициклонный, содержащий корпус, сепарационные элементы, лопаточные завихрители потока, отводящий патрубок, пылесборный бункер, причем корпус выполнен составным, изготовленным из двух одинаковых полуформ, состоящих из двух параллельных одинаковых поверхностей и соединяющей их боковой поверхности и соединенных с помощью шурупов, входные отверстия расположены рядами, образующими по два прямоугольника, размещенных симметрично вверху в каждой из полуформ, лопаточные завихрители потока размещены горизонтальными рядами и закреплены на двух установочных панелях, каждая из которых размещена в полуформе корпуса параллельно его боковой поверхности, при этом каждый из лопаточных завихрителей выполнен в виде циклонной трубки, выполненной в виде усеченного конуса, в которую помещен усеченный конус с жесткими лопатками, внизу в центре корпуса размещен патрубок для отвода очищенного воздуха, боковые поверхности каждой из полуформ корпуса выполнены суженными внизу, образуя пылесборный бункер, причем в каждый пылесборный бункер вставлен автоматический пылесборный клапан (см.патент на полезную модель RU №127825 U1, МПК F02M 35/022 (2006.01), F02M 35/08 (2006.01), опубликовано 10.05.2013).
Прототипом к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является воздухоочиститель мультициклонный для двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус, выполненный составным из соединенных между собой двух одинаковых полуформ, имеющих средства подвода неочищенного воздуха, опорные пластины, установленные в полуформах, в отверстия которых горизонтальными рядами установлены сепарационные элементы, 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, снабженные накопителями пыли, автоматические пылесбросные клапаны, отводящий воздухопровод, образованный стенками полуформ и опорными пластинами, выполненный с размещенным в нижней части патрубком для отвода очищенного воздуха, кроме того, в нижней части боковых стенок полу форм выполнены отверстия для удаления воды и пыли, сепарационные элементы размещены в полуформах таким образом, что образуют между собой распределительный канал, а средства подвода неочищенного воздуха выполнены в виде осевых патрубков, каждый из которых размещен в верхней части корпуса над упомянутым распределительным каналом и выполнены за одно целое с полуформами (см. патент на полезную модель RU №184216 U1, МПК F02M 35/022(2006.01), F02M 35/08(2006.01), B01D 45/16(2006.01), опубликовано 18.10.2018).
Известные решения в большинстве случаев имеют недостаточную надежность, связанную с имеющимся количеством уплотняемых соединений посредством средств крепления, а также не имеют возможности встраиваться между элементами системы фильтрации воздуха, имеют ограниченные эффективные показатели, связанные с его увеличенным сопротивлением, которые влияют на снижение показателей двигателя внутреннего сгорания и на ухудшение характеристик транспортного средства, кроме того, имеют недостатки, связанные не только с увеличением сопротивления самого устройства, но и со снижением эффективности очистки воздуха, связанное значительным попаданием внутрь воздухоочистителя атмосферных осадков в виде дождя и снега, что влияет на работу, как воздухоочистителя, так и элементов системы фильтрации воздуха.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является повышение надежности работы воздухоочистителя.
Поставленная задача решается тем, что воздухоочиститель мультициклонный для двигателя внутреннего сгорания, содержащий прямоугольный корпус, выполненный составным из соединенных между собой двух одинаковых полуформ, имеющих средства подвода неочищенного воздуха, опорные пластины, установленные в полуформах, в отверстия которых горизонтальными рядами установлены сепарационные элементы, каждый из которых выполнен в виде циклонной трубки в форме усеченного конуса, в которой частично размещена трубка отвода очищенного воздуха с лопаточными завихрителями, где сепарационные элементы объединены в два блока циклонов и размещены в полуформах таким образом, что образуют между собой распределительный канал, а средства подвода неочищенного воздуха выполнены в виде осевых патрубков, каждый из которых размещен в верхней части корпуса над распределительным каналом и выполнены за одно целое с полуформами, пылесборные бункеры, снабженные накопителями пыли, пылесборные клапаны, отводящий воздухопровод, образованный стенками полуформ и опорными пластинами, выполненный с размещенным в нижней части отводящего патрубка для очищенного воздуха, дополнительно содержит изогнутые стенки, расположенные в центральной верхней части полуформ напротив отводящего патрубком для очищенного воздуха, и ограничительные стяжки, расположенные между опорными пластинами в верхней и нижней части блоков циклонов, при этом на внутренней поверхности полуформ выполнены фиксирующие канавки, в которых установлены опорные пластины. В частном случае исполнения в фиксирующих канавках расположены уплотнительные элементы.
Совокупность отличительных признаков, заключающаяся в том, что дополнительно содержит изогнутые стенки, расположенные в центральной верхней части полуформ напротив отводящего патрубка для очищенного воздуха, и ограничительные стяжки, расположенные между опорными пластинами в верхней и нижней части блоков циклонов, при этом на внутренней поверхности полуформ выполнены фиксирующие канавки, в которых установлены опорные пластины, позволяет повысить надежность работы воздухоочистителя.
Полезная модель поясняется следующими чертежами:
фиг. 1 - воздухоочиститель мультициклонный для двигателя внутреннего сгорания, общий вид спереди;
фиг. 2 - то же, вид снизу;
фиг. 3 - то же, разрез А-А на фиг. 1 поперек осей циклонов;
фиг. 4 - то же, продольный разрез воздухоочистителя по высоте;
фиг. 5 - то же, выносной элемент Б;
фиг. 6 - то же, пример встраивания в систему автомобиля с обычной кабиной с забором встречного потока воздуха над кабиной;
фиг. 7 - то же, вид сбоку;
фиг. 8 - то же, пример встраивания в систему автомобиля с кабиной нового поколения с забором встречного потока воздуха сбоку кабины.
Воздухоочиститель мультициклонный для двигателя внутреннего сгорания содержит прямоугольный корпус 1, выполненный составным из двух одинаковых полуформ 2 и 3, соединенных между собой посредством сварки или резьбового соединения, боковые стенки которых выполнены выпуклыми наружу для жесткости конструкции.
В полуформах установлены опорные пластины 4. В отверстия опорных пластин 4 горизонтальными рядами установлены сепарационные элементы 5, каждый из которых выполнен в виде циклонной трубки 6 в форме усеченного конуса, в которую частично помещена трубка 7 отвода очищенного воздуха с лопаточными завихрителями 8. Сепарационные элементы 5 размещены в полуформах таким образом, что образуют между собой распределительный канал 9, объединены в два блока 10 циклонов, каждый из которых размещен в своей полуформе 2 и 3. Блоки 10 циклонов имеют ограничительные стяжки 11, расположенные между опорными пластинами 4 в верхней и нижней части блоков 10 циклонов. Ограничительные стяжки 11 соединены с опорными пластинами 4 при помощи винтов 12, и установленные в опорных пластинах 4 циклонные трубки 6 занимают оптимальное положение относительно трубок 7 отвода очищенного воздуха для работы сепарационных элементов 5. Данное соединение с ограничительными стяжками 11 обеспечивает эффективность и надежность работы сепарационных элементов 5, а, следовательно, и самого воздухоочистителя. Опорные пластины 4, в которых размещены циклонные трубки 6, герметично зафиксированы в полуформах 2 и 3. С обеих сторон между опорными пластинами 4 и полуформами 2, 3 расположен пылесборный бункер 13, в нижней части которого установлен пылесборный клапан 14. В нижней части пылесборных бункеров 13 между стенками полуформ 2 и 3 и опорной пластиной 4 находится накопитель 15 пыли. Накопитель 15 пыли дополнительно позволяет удерживать значительное ее количество с исключением возможности обратного заброса при определенных условиях работы воздухоочистителя в сепарационные элементы и проникновения ее в систему очистки воздуха в направление входа воздушного фильтра. В нижней части накопитель 15 пыли переходит в патрубок, на который и установлен пылесборный клапан 14.
Отводящий воздухопровод 16 образован стенками полуформ 2 и 3 и их опорными пластинами 4, выполнен с размещенным в нижней части отводящим патрубком 17 для отвода очищенного воздуха. В центральной верхней части полуформ 2 и 3 напротив отводящего патрубка 17 для очищенного воздуха расположены изогнутые стенки 18, которые способствуют повороту потока воздуха на 90° от вверху расположенных сепарационных элементов 5 блоков 10 циклонов, тем самым, снижая сопротивление и повышая эффективность и надежность работы самого воздухоочистителя. На внутренней поверхности полуформ 2 и 3 выполнены фиксирующие канавки 19 для фиксации положения блоков 10 циклонов относительно полуформ и для уплотнения опорных пластин 4. Сами полуформы 2, 3 через элементы крепления прижимаются в зоне фиксирующих канавок 19 полуформ к торцевой части пластин 4 при сборке, при этом обеспечивается надежное соединение «полуформа - опорная пластина».
Кроме того, в фиксирующих канавках 19 размещены уплотнительные элементы 20. Уплотнительные элементы 20 обеспечивают герметичность соединений пластин 4 с полуформами 2, 3 и исключают пропуск неочищенного воздуха из внутреннего пространства блоков 10 циклонов в отводящий воздухопровод 16, а также попадание отделенной пыли обратно в пространство блоков 10 циклонов и препятствуют обратному забросу пыли в сепарационные элементы 5, тем самым повышая надежность работы воздухоочистителя.
Для подвода неочищенного воздуха в воздухоочиститель в полуформах 2 и 3 предусмотрены подводящие осевые патрубки 21, размещенные в верхней части корпуса 1 над распределительным каналом 9. В нижней части боковых стенок полуформ 2, 3 выполнены отверстия 22 для удаления попавших атмосферных осадков в виде дождя и, попавшей с воздухом, пыли. Крепление воздухоочистителя к элементам автомобиля через амортизирующие элементы (не показано) осуществляется при помощи элементов крепления 23.
Воздухоочиститель работает следующим образом.
При работе двигателя запыленный воздух затягивается через подводящие осевые патрубки 21, проходит по организованному в центральной части распределительному каналу 9, в котором осуществляется равномерное распределение воздуха по организованным группам сепарационных элементов 5 полуформ 2 и 3, а затем непосредственно между сепарационными элементами 5. В пространстве между опорными пластинами 4 поток проходит и равномерно распределяется между сепарационными элементами 5, поступает к лопаточным завихрителям 8 потока и получает вращательное винтовое движение в циклонных трубках 6. За счет действия центробежной силы частицы пыли отбрасываются к стенкам и сгоняются в пылесборные бункеры 13 и, накапливаются в накопителе 15 пыли. Далее поток воздуха из центральной зоны, поворачиваясь на 180°, поступает в трубки 7 отвода очищенного воздуха. При этом при повороте потока происходит также дополнительная очистка воздуха от примесей. Из трубок 7 поток очищенного воздуха поступает в отводящий воздухопровод 16 и через отводящий патрубок 17 для очищенного воздуха далее к воздушному фильтру. При этом, ударяясь об изогнутые стенки 18 при выходе потока воздуха из верхних сепарационных элементов 5, происходит поворот потока воздуха на 90° от каждого из блоков 10 циклонов в верхней части отводящего воздухопровода 16, тем самым, сопровождая снижение сопротивления воздухоочистителя. Таким образом, потоки воздуха из нижерасположенных сепарационных элементов 5 поворачиваются в отводящем воздухопроводе 16 выше сформированным потоком воздуха и направляются к отводящему патрубку 17 для очищенного воздуха, а затем - в элементы системы фильтрации воздуха. При работе двигателя за счет создаваемого разрежения воздуха в пылесборных бункерах 13 и в накопителе 15 пыли пылесборные клапаны 14 находятся в закрытом состоянии, отсепарированные частицы собираются и удерживаются в накопителе 15 пыли. При останове двигателя пылесборные клапаны 14 открываются, и отсепарированные частицы из накопителя 15 пыли сбрасываются наружу, так происходит автоматическая очистка бункера 13.
Воздухоочиститель по заявляемому техническому решению надежен в работе, имеет достаточно высокую степень очистки воздуха от взвешенных в воздухе частиц, по конструкции простой, и может компоноваться на задней стенке кабины автомобиля с забором воздуха как над кабиной сверху, так и сбоку. Конструкция воздухоочистителя построена таким образом, что за счет боковых вертикально расположенных, напротив центральной части блоков - распределительного канала, а также открытых и не перекрываемых циклонными трубками частей трубок отвода воздуха, входных патрубков, обеспечивается меньшее сопротивление и, тем самым, повышается эффективность по пылеотделению в широком диапазоне расхода воздуха через воздухоочиститель.
Заявляемое техническое решение позволяет повысить надежность работы воздухоочистителя и его эффективность. Кроме этого, данное решение при сохранении компактности исполнения, его эстетики, а также технологичности изготовления изделия, позволит улучшить основные показатели двигателя внутреннего сгорания и характеристики транспортного средства в целом, таким образом, эксплуатировать автомобиль с данным воздухоочистителем в условиях повышенной запыленности, увеличив ресурс и межсервисный интервал по смене основного фильтроэлемента системы очистки воздуха автомобиля.
Заявляемое техническое решение соответствует требованию промышленной применимости и возможно для реализации на стандартном технологическом оборудовании с применением ранее освоенных технологий.