ВОЗДУХООЧИСТИТЕЛЬ Российский патент 1999 года по МПК F02M35/00 

Изобретение относится к воздушным фильтрам и применяется для очистки воздуха от пыли, поступающей вместе с воздухом в цилиндры двигателя внутреннего сгорания /в дальнейшем двигатель/, установленного на автомобилях, тракторах и на других, подобных им средствах передвижения, двигатели которых для работы потребляют атмосферный воздух.

Пыль в виде мелких и твердых минеральных частиц при попадании вместе с воздухом в цилиндры двигателя приводит к быстрому износу его деталей, поэтому в случае установки воздухоочистителя и поддержания его в хорошем состоянии значительно снижается износ деталей двигателя.

Известны воздухоочистители с бумажными фильтрами / Анохин В.И. Отечественные автомобили. 1977, с. 198/, в которых при прохождении запыленного воздуха, во время работы двигателя, пыль осаждается на поверхности бумаги фильтра, этим предотвращается проникновение пыли в цилиндры двигателя. Но это происходит до того, пока фильтр не будет насыщен пылью. Во избежание этого явления приходится воздухоочиститель временами разбирать и промывать его бумажные элементы от осевшей на нем пыли или заменять их новыми.

Известны комбинированные инерционно-масляные /контактные/ воздухоочистители /Анохин В.И. Отечественные автомобили. 1977, с. 195-197 и Анохин В.И. , Сахаров А.Г. Пособие тракториста. 1972, с. 55-62/.

В таких воздухоочистителях воздух очищается вследствие инерционного отбрасывания пыли в масляную ванну и прохождения воздуха через фильтрующий элемент, смоченный маслом.

Недостаток таких воздухоочистителей в том, что они требуют периодическую разборку и чистку фильтрующих устройств от загрязненности и смену масла, а в случае выхода фильтрующего элемента из строя, замена его новым. Но эта процедура не всегда соблюдается в ходе эксплуатации двигателя, так как приведенные воздухоочистители не оборудованы блокирующим устройством, исключающим пуск двигателя без фильтрующего элемента.

Известен еще газоочиститель барботер /прототип/, применяющийся в промышленных предприятиях для очистки газа до выхода его в атмосферу /Ужов В.Н. и др. Очистка газов мокрыми фильтрами. 1972, с. 108/.

В барботере очищаемый газ /в дальнейшем воздух/ продавливается в воду через патрубок, опущенный ниже уровня воды. Образовавшиеся при этом воздушные пузырьки проходят слой воды, и вследствие увеличения поверхности соприкосновения воздуха с водою улучшается процесс очистки воздуха от взвешенных частиц. После этого, очищенный воздух, через выходной патрубок выпускается в атмосферу или поступает по назначению, где он необходим.

Целью настоящего изобретения является устранение тех недостатков, которые присущи воздухоочистителям, установленным на двигателях внутреннего сгорания.

Указанная цель достигается тем, что в известном воздухоочистителе, имеющем корпус, заполненный водой, закрытый сверху крышкой, через которую проходят входной и выходной патрубки; входной патрубок на конце имеет воронку, с закрепленными на ней двумя сетками с отверстиями разного размера и опущенными до дна корпуса, а выходной патрубок с двумя коническими насадками, вставленными одна в другую закреплены над отверстием крышки; под коническими насадками на некотором расстоянии от них помещены экраны; к нижней части входного патрубка подсоединена трубка, закрытая сверху, внутри которой находится поплавковый клапан; на дне корпуса уложена труба, проходящая насквозь через стенки корпуса и соединена параллельно с трубой отработанных газов двигателя, причем в трубу корпуса снаружи вмонтирована заслонка; в нижней части стенки корпуса закреплен индикатор, указывающий наличие и состояние воды в корпусе; в корпусе вставлены еще два крана, один для слива воды из него, а другой для контроля воды в нем.

На фиг. 1 изображен воздухоочиститель в двух проекциях; на фиг. 2 сетки 2 - 11 и 12; на фиг. 3 - прохождение воздуха через конические наконечники 14 и 15; на фиг. 4 - индикатор; на фиг. 5 - модель воздухоочистителя.

Воздухоочиститель имеет /см. фиг. 1/ металлический корпус 1, заполненный водою 2 до определенного уровня. Сверху корпус плотно закрыт крышкой 3, стянутой с корпусом болтами 4. Через крышку, сверху, с одной стороны, проходит входной патрубок 5, опущенный ниже уровня воды, на конце которого присоединены трубка 6, закрытая сверху, и воронка 7. В трубке находится поплавковый клапан 8 цилиндрической формы, заканчивающийся острием в виде конуса 9, который утяжелен, этим достигается его вертикальное положение в воде. Место сочленения трубок -10. На конце воронки 7 закреплены сетки 11, 12, причем сетка 11 имеет крупные отверстия, а сетка 12 мелкие. Выходной патрубок 13, заканчивающийся коническими насадками 14 и 15, вставленными одна в другую и проходящими, сверху, через крышку 3. Экраны 16 отражают водяные брызги, возникающие от забурлившей воды, при прохождении воздуха через воду из входного патрубка 5, предотвращая этим попадание водяных брызг вместе с воздухом в выходной патрубок 13. Трубка 17, лежащая на дне корпуса 1, соедининена параллельно с трубкой 18 отработанных газов двигателя. Заслонка 19 регулирует подачу отработанных газов в трубку 17. Кран 20 контролирует заполнение водой корпуса 1 воздухоочистителя; кран 21 предназначен для слива воды из корпуса по необходимости и при отрицательной температуре окружающей среды. Колпак 22 защищает входной патрубок 5 от попадания в него каких-либо предметов. Индикатор, определяющий состояние воды в воздухоочистителе, состоит из датчика 23 с электродами 24, разделенными между собой изоляцией 25; проводов 26, соединяющих датчик с электроизмерительным прибором 27 /см. фиг. 4/ и источником питания 28. Шкала прибора - 29, стрелка прибора - 30. На чертежах также приводятся направление запыленного 31 и очищенного 32 воздуха.

Воздухоочиститель действует следующим образом. До запуска двигателя предварительно корпус 1 заполняется водой через входной патрубок 5 при снятом колпаке 22. Заполнение водой корпуса контролируется краном 20, который в этом случае держится открытым, и при истечении воды из крана, заливка воды прекращается, кран закрывается, колпак 22 обратно надевается на входной патрубок 5. После чего заводится двигатель. В работающем двигателе поршни в цилиндрах начнут всасывать воздух через конические насадки 14, 15 и выходной патрубок 13 из верхней части воздухоочистителя, от чего в ней возникает разряжение воздуха, и в это время через входной патрубок 5 начинает из атмосферы поступать в воронку 7 запыленный воздух; в воронке воздух испытывает расширение, теряя при этом часть своей кинетической энергии, благодаря чему происходит дробление воздуха на мелкие пузырьки. В дальнейшем дополнительное дробление пузырьков происходит еще при их прохождении сквозь сетки 11 и 12; раздробленные пузырьки, проходя слой воды, оставляют в ней пыльные частицы. Очищенный воздух через конические насадки 14, 15 и выходной патрубок 13, поступает непосредственно в карбюратор двигателя или впускной коллектор дизельного двигателя. В двигатель, вместе с чистым воздухом могут попадать частицы воды, но этого не случится, так как при прохождении воздуха с частицами воды через конические насадки 14, 15 /см. фиг. 3/, на их внутренней поверхности будет выделяться вода каплями, и при их накоплении в большом количестве начнут стекать обратно в корпус воздухоочистителя. Но несмотря на это, вода, в каком-то количестве, в виде пара, будет поступать вместе с горючей смесью в цилиндры двигателя, который окажет положительное воздействие на работу двигателя /см. ж. "Изобретатель и рационализатор", 1986, N 3, с. 27; 1989, N 9, с. 34 и "Наука и жизнь", 1979, N 2, с. 79/. Поплавковый клапан 8 при наличии воды в воздухоочистителе в трубке 6 все время находится на плаву и в случае понижения уровня воды до воронки 7 поплавковый клапан вместе с водой опустится вниз и своим коническим концом 9 перекроет сочленение трубок 10, вследствие чего доступ воздуха в двигатель прекратится и он заглохнет, двигатель невозможно будет завести, пока не заправится водой воздухоочиститель, которая поднимет обратно вверх поплавковый клапан 8 в трубке 6 и освободит сочленение трубок 10 для доступа воздуха из входного патрубка 5 в воздухоочиститель. Тоже самое произойдет, если воздухоочиститель окажется пустым, без воды. Таким образом, предложенный воздухоочиститель имеет блокировку, двигатель невозможно запустить без фильтрующего элемента, которым здесь является вода. Современные воздухоочистители не обладают блокировкой.

При неблагоприятных погодных условиях, когда температура в окружающей среде падает ниже нуля, во избежание замерзания воды в воздухоочистителе открывается заслонка 19 и отработанный газ, имеющий завышенную температуру, из выпускного трубопровода двигателя 18, частично поступит в трубку 17, тем самым произойдет подогрев воды в воздухоочистителе и предотвратит ее замерзание. Датчик 23 ввернут в нижней части корпуса 1 воздухоочистителя. Шкала 29 электроизмерительного прибора 27 имеет три деления /см. фиг. 4/ со следующими обозначениями: "О" - отсутствие воды в воздухоочистителе; "Ч" - чистая вода; "Г" - грязная вода, т.е. запыленная.

Ввиду того, что вода является в какой-то степени проводником электрического тока, и чем больше она загрязнена, тем больше обладает проводимостью, поэтому при подключении датчика 23 к источнику питания образуется цепь: плюс источника питания 28, провод 26', один из концов электродов 24 датчика 23, слой воды 2, находящейся в корпусе 1, второй конец электрода, провод 26'', электроизмерительный прибор 27, минус источника питания; в это время стрелка 30 прибора даст отклонение и на шкале 29 остановится на соответствующем делении, в зависимости от состояния воды в воздухоочистителе. Если стрелка остановится на делении шкалы "Г", это означает, что вода в воздухоочистителе грязная от попадания в нее пыли, и ее необходимо слить через кран 21; потом вслед за этим воздухоочиститель залить чистой водой, через входной патрубок 5. Воздухоочиститель, загрязненный водой, не перестает фильтровать воздух. Но если вода будет загрязнена настолько, что грязью забьются сетки 11, 12, тогда воздух через входной патрубок 5 станет в корпус 1 проникать с трудом и в связи с недостатком воздуха двигатель начнет работать неустойчиво, а это сигнал того, что необходимо сменить воду в воздухоочистителе. В данном случае это тоже своеобразная блокировка двигателя.

Воздухоочиститель прост в обслуживании, не требует разборки и сборки во время осмотра фильтрующих элементов, которым является вода. Ее наличие, чистота и загрязнение постоянно контролируется индикатором. Воздухоочиститель со своими фильтрующими элементами абсолютно безвреден для окружающей среды, так как не содержит вредных отходов, кроме воды.

Воздухоочиститель с экономической точки зрения тоже выгоден, не требует фильтрующих изделий, имеющих какую-то стоимость в денежном отношении.

Работоспособность предложенного воздухоочистителя проверена на модели, фотография которой приведена на фиг. 5.

Для наглядного представления работы модели, ее некоторые составные части выполнены из стекла и прозрачных пластмасс, сквозь которые ясно видно взаимодействие находящихся в них деталей во время работы модели. Здесь роль двигателя со своими поршнями и цилиндрами выполняет обыкновенный бытовой пылесос 33, который своим всасывающим шлангом 34 подключается к выходному патрубку 13. Для создания запыленного воздуха в патрубок 5 сыпался зубной порошок и косметическая пудра. После проверки пылесоса его фильтр оставался не запыленным.

Было проведено испытание индикатора в разных режимах и полученные данные занесены в таблицу.

Как видно из таблицы, индикатор со своими составными частями четко реагирует на различные состояния воды в воздухоочистителе.

Электроды 24 датчика 23 изготовлены из металла, не подверженного коррозии при их нахождении в водной среде.

Изобретение относится к воздушным фильтрам барботерного типа и применяется в двигателях внутреннего сгорания для повышенной очистки запыленного воздуха от разнородных взвешенных частиц. Работа воздухоочистителя основана на принципе продавливания очищаемого воздуха через слой воды, находящийся в нем в качестве фильтра. Воздухоочиститель имеет блокировку - двигатель невозможно завести без фильтрующего элемента, которым в данном случае является вода. Изобретение позволяет избежать периодической разборки и чистки фильтрующих элементов, кроме смены загрязненной воды. 5 ил., 1 табл.

Воздухоочиститель, состоящий из корпуса, заполненного водой, крышки, через которую проходят входной и выходной патрубки, из них входной патрубок опущен до дна корпуса, а выходной патрубок закреплен над отверстием крышки, отличающийся тем, что конец входного патрубка сделан в форме воронки, к которой снизу прикреплены две сетки с отверстиями разного размера, а выходной патрубок снабжен двумя коническими насадками, вставленными одна в другую и закрепленными над отверстием крышки, под коническими насадками на некотором расстоянии от них помещены экраны, к нижней части входного патрубка подсоединена трубка, закрытая сверху, внутри которой находится поплавковый клапан, на дне корпуса уложена труба, проходящая насквозь через стенки корпуса, и соединена параллельно с трубой отработанных газов двигателя, причем в трубу корпуса снаружи вмонтирована заслонка, в нижней части стенки корпуса закреплен индикатор, указывающий наличие и состояние воды в корпусе, в корпус еще вставлены два крана, один для слива воды из корпуса, а другой для контроля воды в нем.