ФИЛЬТРУЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ Российский патент 1998 года по МПК B01D27/06 B01D29/35 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности двигателестроения, а более конкретно к воздушным, масляным и топливным фильтрам дизелей.

Фильтрующие элементы известны. Известен, например, фильтрующий элемент по а.с. СССР N 1816479, кл. B 01 D 29/33, 1991, принятый за прототип.

Указанный фильтрующий элемент содержит фильтрующий материал, дренирующий элемент, выполненный в виде пружины, расположенной между каркасом и фильтровальным материалом по винтовой линии, прижимной элемент для фиксации материала на каркасе, выполненный в виде пружины или шнура и расположенный в промежутках между витками дренирующего элемента, причем витки дренирующей пружины выполнены в форме треугольника. Предусмотрены усовершенствования этой конструкции: дренирующая пружина может быть прижата к каркасу основанием треугольных витков, высота витка треугольной дренирующей пружины может быть выбрана больше его основания.

Недостатком этой конструкции является то, что в зависимости от количества витков треугольной пружины, приходящихся на один виток спирали вокруг перфорированного каркаса, гидравлическое сопротивление фильтрующего элемента может быть выше допустимого, а в другом случае, когда это количество витков слишком мало, возможно "слипание" (или "схлопывание") складки у вершины треугольника, обращенной наружу фильтрующего элемента, и в результате уменьшается срок службы (ресурс) фильтрующего элемента. Появление "слипания" возможно также в случае слишком малого угла при вершине треугольника пружины, обращенного наружу фильтрующего элемента.

Целью изобретения является повышение пропускной способности фильтрующего элемента и увеличение ресурса работы путем выбора оптимальных геометрических соотношений.

Предлагаемый фильтрующий элемент показан на фиг. 1, 2, где фиг. 1а - общий вид фильтрующего элемента, 1 перфорированный каркас, 2 прижимной шнур, 3 треугольная пружина, 4 складка фильтрующего материала, фиг. 1б вид по стрелке Б при снятом фильтрующем материале, фиг. 1в вид по стрелке Б при наличии фильтрующего материала в случае "слипания"; на фиг. 2 - зависимости ΔP и T_отн от
где
ΔP₁;ΔP₂;ΔP₃ кривые зависимости гидравлического сопротивления, полученные для наиболее распространенных типоразмеров фильтроэлементов с наружным диаметром D соответственно 65 мм (ГАЗ-24); 116 мм (МАЗ) и 150 мм (БелАЗ);
T₁; T₂; T₃ зависимости относительного срока службы для фильтроэлементов с D 65; 116 и 150 мм.

В результате экспериментального исследования нами установлено оптимальное значение показателя характеризующего количество витков треугольной пружины на один оборот, которое позволяет обеспечить фильтрующему элементу минимальное гидравлическое сопротивление при максимальном сроке его службы. Этот показатель зависит от следующих размеров фильтрующего элемента: D, d, зависящих от размеров l и h; толщины проволоки δ жесткости фильтрующего материала.

Исследование фильтрующего элемента проведено для мощностного ряда двигателей от 7 до 250 кВт. Исследовался фильтрующий материал толщиной от 1 мм до 10 мм и проволокой толщиной от 0,8 мм до 1,5 мм. Получена эмпирическая формула для определения оптимальных пределов изменения показателя

где
d диаметр трубки, на которую опираются витки треугольной пружины, мм;
D наружный диаметр фильтрующего элемента в собранном виде, мм;
t_вн шаг между витками треугольной пружины по трубке, мм;
l размер основания треугольного витка, мм;
h высота треугольного витка, мм;
тангенс половинного угла при вершине треугольного витка, т.е.

где
высота Δ -го витка.

При этом верхнее значение показателя [1,1 d^0,9] определено из условия достижения допустимого дренажного сечения по внутренней трубке с учетом обеспечения минимального перепада давления, а нижнее значение из условия исключения эффекта "слипания" складки фильтрующего элемента, что обеспечивает получение максимального срока службы (ресурса) фильтрующего элемента.

Предлагаемый фильтрующий элемент работает следующим образом. Фильтруемая жидкость, например работающее в двигателе внутреннего сгорания моторное масло, подается насосом в приемную полость корпуса масляного фильтра (не показаны) со стороны наружной поверхности фильтровального материала 4. Масло проходит через фильтровальный материал 4, очищается и затем проходит через отверстия каркаса 1, откуда подается на смазку деталей двигателя.

Таким образом, новизной и существенным отличительным признаком предлагаемого фильтрующего элемента является то, что в известном фильтрующем элементе дренирующий элемент выполнен так, что он позволяет достигнуть минимального гидравлического сопротивления при гарантированном ресурсе работы фильтрующего элемента. Качество очистки фильтруемой жидкости повышается за счет увеличения активной поверхности фильтровального материала без увеличения расхода материала на один фильтрующий элемент.

Использование: в воздушных, масляных и топливных фильтрах дизелей. Сущность изобретения: фильтрующий элемент содержит перфорированный каркас, фильтровальный материал, дренирующий элемент, выполненный в виде пружины с витками в форме треугольника. Между каркасом и фильтровальным материалов расположен по винтовой линии и уложен в промежутках между витками дренирующего элемента прижимной элемент, выполненный в виде шнура, охватывающий фильтровальный материал. Количество витков дренирующего элемента на одном витке спирали выбрано из соотношения:

где d - диаметр трубки, на которую опираются витки треугольной пружины, мм;
D - наружный диаметр фильтрующего элемента в собранном виде, мм;
t_в н - шаг между витками треугольной пружины по трубке, мм;
l - размер основания треугольного витка, мм;
h - высота треугольного витка, мм;
- тангенс половинного угла при вершине треугольного витка, т.е.

где - высота Δ -го витка. 2 ил.

Фильтрующий элемент, содержащий перфорированный каркас, фильтровальный материал, дренирующий элемент, выполненный в виде пружины с витками в форме треугольника, расположенной между каркасом и фильтровальным материалом по винтовой линии, и уложенный в промежутках между витками дренирующего элемента прижимной элемент, выполненный в виде шнура, охватывающий фильтровальный материал, отличающийся тем, что количество витков дренирующего элемента на одном витке спирали выбрано из соотношения

где d диаметр трубки, на которую опираются витки треугольной пружины, мм;
D наружный диаметр фильтрующего элемента в собранном виде, мм;
t_в н шаг между витками треугольной пружины по трубке, мм;
l размер основания треугольного витка, мм;
h высота треугольного витка, мм;
тангенс половинного угла при вершине треугольного витка, т.е.

где высота Δ-витка.