ФИЛЬТРУЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ ВОЗДУХООЧИСТИТЕЛЯ Российский патент 1997 года по МПК B01D46/52 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к фильтрующим элементам воздухоочистителя.

Известны конструкции фильтрующих элементов воздухоочистителя двигателя внутреннего сгорания (ДВС) (например, по патенту ФРГ N 1782600, кл. МКИ B 01 D 27/06), где плоский, в виде прямоугольного параллелепипеда фильтрующий элемент содержит фильтрующий материал, согнутый в виде гофрированной ленты, каркас 10, служащий для придания гофрированной ленте геометрической формы (прямоугольного параллелепипеда), а также для придания каркасности, увеличивающей изгибную жесткость от сил, действующих в направлении, перпендикулярном большей из граней параллелепипеда, и уплотнитель, расположенный по периметру каркаса 10.

Недостатком этого устройства является громоздкость (большая материалоемкость и вес) указанного каркаса, а также сложность уплотнения фильтрующего материала 3 в каркасе 10, что уменьшает надежность в месте, где должна быть абсолютная герметичность.

Аналогичными недостатками обладает и устройство (авт.св. СССР N 493234, МКИ B 01 D 27/06), где фильтрующий материал 1 заключен в металлический каркас (раму) 2. Другое устройство (авт.св. патенту ФРГ N 3805452, кл. МКИ B 01 D 46/00), имеет вышеперечисленные элементы, но фильтрующий материал 7 залит в эластичный уплотнитель 2, выполненный в виде буртика, расположенного по периметру одной из больших граней параллелепипеда. Каркас 3 выполнен в виде проволоки, расположенной по периметру (эквидистантно) уплотнителя. Недостатком этого устройства является недостаточная жесткость проволочного каркаса для поддержания формы фильтрующего элемента, в данном случае в виде параллелепипеда. Устройства (патенты Японии N 34338, N 5-9054, N 2-36571, кл. МКИ B 01 D 39/12 (прототип), а также (патенты США N 4105724, кл. МКИ B 01 D 39/16, N 4995891, кл. МКИ B 01 D 51/00) улучшают предыдущую конструкцию, так как каркас представляет собой сетку с ячейками в виде ромба или прямоугольника и расположен по всей плоскости одной из больших граней параллелепипеда, между перегибами фильтрующего материала и уплотнителем, и края каркаса залиты в уплотнитель. Такая конструкция придает большую жесткость фильтрующему элементу от сил, действующих в направлении, перпендикулярном большей из граней параллелепипеда. Тем не менее указанные конструкции не обладают достаточной жесткостью каркаса в случае, когда ячейка в виде ромба располагается таким образом по отношению к линии перегиба фильтрующего материала, что большая диагональ ромба параллельна линии перегиба фильтрующего материала.

Цель изобретения повышение надежности фильтрующего элемента.

Поставленная цель достигается тем, что в фильтрующем элементе, содержащем фильтрующий материал, согнутый в виде гофрированной ленты, имеющий вид параллелепипеда, уплотнитель, представляющий собой буртик, нанесенный сверху перегибов фильтрующего материала, по периметру одной из больших граней параллелепипеда, каркас, представляющий собой сетку с ячейками в виде ромба, расположенный по всей поверхности одной из больших граней параллелепипеда, между уплотнителем и перегибами фильтрующего материала.

Ячейки каркаса расположены по отношению к линии перегиба фильтрующего материала таким образом, что большая диагональ ромба перпендикулярна линии перегиба фильтрующего материала, а края каркаса загнуты и входят внутрь уплотнителя по всей длине уплотнителя.

При эксплуатации автомобиля фильтрующий элемент, являющийся частью воздухоочистителя, подвергается воздействию вибрационных сил, а также сил, возникающих от перепада давления в зонах перед фильтрующим элементом и после него, из-за колебательных процессов в системе впуска (переменной составляющей объемного расхода газа во впускном тракте). Причем колебательные процессы как от вибрационных сил, так и от перепада давления газа происходят с разными частотами, которые могут совпадать с собственной частотой фильтрующего элемента, что приведет к резонансу, прорыву фильтрующего материала и выходу его из строя. Кроме того, повышенная изгибная жесткость необходима фильтрующему элементу при, монтаже в воздухоочиститель, для сохранения геометрии фильтрующего элемента, что важно для обеспечения его герметичности в корпусе воздухоочистителя. Другой причиной повышения изгибной жесткости фильтрующего элемента является предотвращение разрушения фильтрующего элемента при обратном выбросе двигателя, при котором резко повышается давление газа в системе впуска, что нередко происходит при неправильной установке зажигания, а также при сбое в работе электронного блока управления двигателем с системой электронного впрыска топлива. При этом водитель автомобиля может не обратить внимание на то, что фильтрующий элемент разрушился и продолжать эксплуатацию, что приведет к преждевременному абразивному износу двигателя и выходу его из строя.

На фиг. 1 изображен фильтрующий элемент; на фиг. 2 сечение по фиг. 1; на фиг. 3 сечение по фиг. 2; на фиг. 4 участок 1 каркаса по фиг. 1 в увеличенном масштабе (аксонометрия); на фиг. 5 участок фильтрующего материала (аксонометрия).

Фильтрующий элемент содержит фильтрующий материал 1, согнутый в виде гофрированной ленты, имеющей вид параллелепипеда (фиг. 2, 5), с линиями перегибов 2 (фиг. 1, 3), уплотнитель 3 (фиг. 1, 2) представляющий собой буртик, нанесенный сверху перегибов 2 фильтрующего материала 1, по периметру одной из больших граней параллелепипеда, каркас 4, представляющий собой сетку с ячейками 5 в виде ромба, расположенный по всей поверхности одной из больших граней параллелепипеда, между уплотнителем 3 и перегибами 2 фильтрующего материала 1. Края 7 каркаса 4 загнуты и входят внутрь уплотнителя 3. Большая диагональ (ромба) 6 ячеек 5 каркаса 4 перпендикулярна линии перегиба 2 фильтрующего материала 1. Малая диагональ 8 при этом параллельна линии перегиба 2.

Стрелкой Д (фиг. 2, 3) обозначено направление сил, действующих на фильтрующий элемент из-за колебательных процессов, возникающих в системе впуска ДВС, а также от вибрационных сил.

Для фильтрации воздух из атмосферы проходит через фильтрующий материал 1 со стороны одной из больших граней параллелепипеда, например в направлении, показанном стрелкой Г (фиг. 3), и очищенный от пыли выходит с другой стороны. Пыль при этом задерживается фильтрующим материалом 1. Уплотнитель 2 герметизирует стык фильтрующего элемента с корпусом воздухоочистителя (не показан) для предотвращения прохода неочищенного воздуха мимо фильтрующего материала 1. Каркас 4, представляющий собой сетку с ячейками 5 в виде ромба, придает жесткость фильтрующему элементу при воздействии сил, возникающих из-за колебательных процессов в системе впуска ДВС, а также вибронагрузок.

Для увеличения изгибной жесткости фильтрующего элемента от сил действующих в направлении, перпендикулярном большей из граней параллелепипеда, как показано стрелкой Д (фиг. 2, 3), большая диагональ 6 ячейки 5 перпендикулярна линии перегиба 2 фильтрующего материала 1, так как момент сопротивления каркаса с ячейками ромбического вида от силы Р, изгибающей каркас 4 в направлении, перпендикулярном большей диагонали (фиг. 4), больше момента сопротивления от силы, перпендикулярной малой диагонали 8 (Сопротивление материалов. Учебник).

Каркас 4 входит внутрь уплотнителя 3 по периметру уплотнителя, что дополнительно увеличивает жесткость. Изгибная жесткость фильтрующего элемента от сил Р1 высока, так как она создается перегибами 2 фильтрующего материала 1 (фиг. 5), чем и достигается положительный эффект.

Использование: изобретение относится к двигателестроению, в частности к фильтрующим элементам воздухоочистителя. Сущность изобретения: фильтрующий элемент воздухоочистителя, имеющий вид параллелепипеда, содержит фильтрующий материал, согнутый в виде гофрированной ленты с линиями перегибов, уплотнитель, нанесенный сверху перегибов фильтрующего материала, каркас, представляющий собой сетку с ячейками в виде ромба, расположенной по всей поверхности одной из больших граней параллелепипеда между уплотнителем и перегибами фильтрующего материала. Отличительной особенностью является то, что ячейки каркаса расположены по отношению к линии перегиба фильтрующего материала таким образом, что большая диагональ ромба перпендикулярна линии перегиба фильтрующего материала, а края каркаса загнуты и входят внутрь уплотнителя по всей его длине. 5 ил.

Фильтрующий элемент воздухоочистителя двигателя внутреннего сгорания, содержащий фильтрующий материал, согнутый в виде гофрированной ленты, имеющий вид параллелепипеда, уплотнитель, представляющий собой буртик, нанесенный сверху перегибов фильтрующего материала по периметру одной из больших граней параллелепипеда, каркас, представляющий собой сетку с ячейками в виде ромба, расположенный по всей поверхности одной из больших граней параллелепипеда, между уплотнителем и перегибами фильтрующего материала, отличающийся тем, что ячейки каркаса расположены по отношению к линии перегиба фильтрующего материала так, что большая диагональ ромба перпендикулярна линии перегиба фильтрующего материала, а края каркаса загнуты и входят внутрь уплотнителя по всей его длине.