МАСЛЯНЫЙ ПЫЛЕУЛОВИТЕЛЬ ДЛЯ ТОПЛИВНЫХ РЕЗЕРВУАРОВ Российский патент 2005 года по МПК F02M35/08 B01D47/02 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве пылеуловителя в различных жидкостных резервуарах и емкостях, но преимущественно для улавливания пыли в топливных баках автотракторных средств.

Известно устройство для реализации способа мокрой очистки воздуха по патенту РФ на изобретение №2188696.

Устройство для мокрой очистки воздуха состоит из замкнутого цилиндрического корпуса с жидкостью и входным патрубком в нижней его части, выходного патрубка, установленного концентрично корпусу в его крышке, и отражателей, расположенных внутри цилиндрического корпуса над уровнем жидкости. Устройство также снабжено сепаратором, образованным в верхней части корпуса концентрично выходному патрубку с образованием кольцеобразной щели между выходным патрубком и сепаратором, и воздушной камерой тонкой очистки, у которой площадь поперечного сечения больше площади поперечного сечения кольцеобразной щели, причем продольная ось входного патрубка расположена тангенциально стенке цилиндрического корпуса и под углом к поверхности жидкости, а нижний конец входного патрубка частично затоплен в жидкость.

Подача загрязненного потока воздуха в этом устройстве проводится тангенциально стенке замкнутого цилиндрического корпуса и под углом к горизонтальной плоскости при одновременном увеличении скорости загрязненного потока воздуха над жидкостью путем уменьшения проходного сечения загрязненного воздуха жидкостью за счет частичного затопления в ней входного патрубка с образованием влагонасыщенного циклона внутри замкнутого цилиндрического корпуса. Последующая доочистка влагонасыщенного циклона происходит в сепараторе путем продвижения его вверх до столкновения с непроницаемой преградой в виде крышки замкнутого цилиндрического корпуса и отражателей, разворота вниз в кольцеобразную щель между сепаратором и входным патрубком, резкого торможения потока воздуха в воздушной камере тонкой очистки, образованной между дном сепаратора и входом в выходной патрубок, и в выходном патрубке с последующим выпадением в них конденсата жидкости и мелкодисперсной пыли, дальнейшего столкновения потока воздуха с дном сепаратора и разворота его вверх в выходной патрубок.

Однако сложность его конструкции затрудняет технологический процесс изготовления, а отложение мелкодисперсной пыли и конденсат жидкости остаются в выходном патрубке, что снижает эффективность пылеулавливания.

Известно и другое устройство очистки воздуха, именуемое масляным пылеуловителем для топливных резервуаров, по патенту РФ на полезную модель №30399, состоящее из замкнутого цилиндрического корпуса, снабженного герметичной крышкой, в центре которой имеется впускное окно. Выпускной патрубок, соединенный с надтопливным пространством резервуара, расположен в верхней части корпуса, а в нижней его части образована масляная ванна, над которой размещен очиститель воздуха, выполненный в виде плоского дискового успокоителя. Во впускное окно внутрь корпуса вставлена вертикальная трубка для подвода воздуха из атмосферы, а упомянутый дисковый успокоитель, диаметр которого меньше внутреннего диаметра корпуса, укреплен на конце данной трубки.

Вследствие недостаточной площади соприкосновения очищаемого воздуха с очистителем такое устройство также не обладает высокой степенью очистки.

Задачей предлагаемого изобретения является получение более высокой степени очистки воздуха, попадаемого из атмосферы в топливные баки автомобилей или другие резервуары.

Поставленная задача решается следующим образом.

Заявляемое устройство по аналогии с прототипом содержит цилиндрический корпус с герметичной крышкой, в центре которой выполнено входное окно, а в нижней части корпуса образована масляная ванна, выходной патрубок, размещенный на боковой поверхности корпуса над масляной ванной, центральную трубку внутри корпуса и очиститель воздуха, жестко соединенный с центральной трубкой. Но в отличие от прототипа, согласно изобретению, пылеуловитель снабжен входным патрубком, вставленным во входное окно и герметично соединенным с центральной трубкой, а очиститель воздуха выполнен в виде архимедовой спирали, уложенной в пространстве между центральной трубкой и корпусом и своими торцевыми поверхностями соприкасающейся с крышкой корпуса, при этом архимедова спираль соединена с центральной трубкой внутренним концом, а внешним герметично примыкает к корпусу, кроме этого, центральная трубка имеет ряд отверстий по образующей боковой поверхности, выполненных на одном уровне и размещенных непосредственно после соединения спирали с трубкой, причем высота очистителя равна высоте центральной трубки, частично затопленной в масляную ванну. Основные конструктивные параметры пылеуловителя связаны эмпирической зависимостью

где h - высота рабочей зоны архимедовой спирали;

D - диаметр рабочей зоны архимедовой спирали;

γ_в - вязкость воздуха;

q - расход воздуха через пылеуловитель;

g - 9,8 м/c² - ускорение свободного падения;

ρ_п, ρ_в - плотность материала пыли и воздуха;

d_п - максимальный диаметр осаждаемых частиц пыли (тонкость пылеулавливания);

d - диаметр центральной трубки;

t - шаг архимедовой спирали.

Указанная формула получена следующим образом.

Условием полного осаждения частиц пыли размером d_п в спиральном канале масляного пылеуловителя является равенство времени нахождения частиц (движения) и времени их полного гравитационного осаждения τ_ос. Время движения определяется отношением длины пути частицы в архимедовой спирали L к скорости движения воздуха

где t - шаг спирали;

h - высота канала;

L - длина пути частицы пыли;

q - объемный расход очищаемого воздуха.

Время осаждения определяется отношением пути осаждения частиц S к скорости осаждения V_ос, т.е.

где - известная формула расчета скорости гравитационного осаждения частиц плотностью ρ в воздухе плотностью ρ_в с кинематической вязкостью γ_в, т.е.

Длина пути частицы L на развертке спирали определяется как диагональ развертки высотой h (до уровня масла) при общей длине спирали L_c:

Для длинной спирали известно

где D - внешний диаметр спирали. С учетом центральной трубки диаметром d получаем

Поэтому из (3) получаем

Приравнивая (1) и (2) с учетом (5) получаем решение в виде формулы, определяющей соотношение основных конструктивных параметров пылеуловителя, обеспечивающих требуемую тонкость пылеулавливания по размеру задерживаемых частиц d_r.

Отличием от прототипа является также то, что рабочая высота H_p пылеуловителя и высота его рабочей зоны h_p, простирающиеся от поверхности масла до соответственно торца цилиндрического корпуса и оси выпускного патрубка, связаны соотношением H_p=h_p+(10-15) мм.

Кроме этого, масляная ванна заявляемого пылеуловителя снабжена сливной горловиной.

Отличия от прототипа подтверждают новизну заявляемого устройства.

Поскольку очиститель полностью занимает пространство между трубкой и корпусом и выполнен в виде архимедовой спирали, а центральная трубка и спираль частично затоплены в масляную ванну, в предлагаемой конструкции пылеуловителя в отличие от прототипа частицы пыли с воздухом из атмосферы проходят через отверстия в центральной трубке по спирали и, теряя кинетическую энергию, осаждаются на масляной поверхности в ванне, поэтому эффективность задержки пыли довольно высока и степень очистки воздуха заявляемым пылеуловителем выше, чем у прототипа. Если параметры пылеуловителя соответствуют вышеприведенной формуле, то эффективность очистки наиболее высокая.

Возможно любое расположение выходного патрубка выше масляной ванны, но наиболее оптимальный вариант H_p=h_p+(10-15) мм.

Из уровня техники не известны пылеуловители, в которых бы очиститель воздуха был выполнен в виде архимедовой спирали, что подтверждает соответствие предлагаемого устройства критерию "изобретательский уровень".

Далее устройство поясняется чертежами.

На фигуре 1 изображен масляный пылеуловитель для очистки воздуха, поступающего в топливный бак, на фигуре 2 - пылеуловитель, вид сверху.

Пылеуловитель состоит из замкнутого цилиндрического корпуса 1 с выходным патрубком 2, расположенным над масляной ванной 3. Для удаления масла по мере его загрязнения из ванны служит сливная горловина 4. Пылеуловитель содержит также крышку 5, герметично прилегающую к корпусу 1 и имеющую в центре окно с входным патрубком 6, который в свою очередь соединен с центральной трубкой 7 с отверстиями 8 по ее образующей для подвода воздуха из атмосферы. Внутри корпуса 1 находится металлическая лента 9, уложенная в виде архимедовой спирали, верхние торцевые поверхности которой герметично соединены с внутренней торцевой поверхностью крышки 5. При этом центральная трубка 7 и архимедова спираль 9 нижними торцевыми концами частично опущены в отстойную масляную ванну 3 под выходным патрубком 2 и имеют одинаковую высоту. Внутренним концом архимедова спираль 9 соединена с центральной трубкой 7, а внешним герметично примыкает к корпусу 1.

Масляный пылеуловитель жестко крепится к топливному баку автомобиля, при этом выходной патрубок 2 герметично соединяется с заливной горловиной бака.

Порядок работы пылеуловителя:

Во время эксплуатации транспортного средства воздух из атмосферы проходит через входной патрубок 6, попадая в центральную трубку 7 для подвода воздуха. При выходе из трубки 7 через сквозные отверстия 8 частицы пыли, находящиеся в воздухе, проходят по каналу архимедовой спирали 9. Закручиваясь и ударяясь о металлические стенки спирали, частицы постепенно теряют кинетическую энергию и, как следствие, входную скорость, осаждаясь при этом на поверхности масляной ванны 3. Очищенный таким образом от частиц пыли воздух попадает через выходной патрубок 2 в топливный бак автомобиля.

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в качестве пылеуловителя в различных жидкостных резервуарах и емкостях, преимущественно для улавливания пыли в топливных баках автотракторных средств. Изобретение позволяет получить более высокую степень очистки воздуха, попадаемого из атмосферы в топливные баки автомобилей или другие резервуары. Масляный пылеуловитель для топливных резервуаров содержит цилиндрический корпус с герметичной крышкой, в центре которой выполнено входное окно, а в нижней части корпуса образована масляная ванна, выходной патрубок, размещенный на боковой поверхности корпуса над масляной ванной, центральную трубку внутри корпуса и очиститель воздуха, жестко соединенный с центральной трубкой. Пылеуловитель снабжен входным патрубком, вставленным во входное окно и герметично соединенным с центральной трубкой. Очиститель воздуха выполнен в виде архимедовой спирали, уложенной в пространстве между трубкой и корпусом и своими торцевыми поверхностями соприкасающейся с крышкой корпуса. Архимедова спираль соединена с центральной трубкой внутренним концом, а внешним герметично примыкает к корпусу. Центральная трубка выполнена с отверстиями, размещенными вертикальными рядами непосредственно после соединения спирали с трубкой. Высота очистителя равна высоте центральной трубки, частично затопленной в масляную ванну. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Масляный пылеуловитель для топливных резервуаров, содержащий цилиндрический корпус с герметичной крышкой, в центре которой выполнено входное окно, а в нижней части корпуса образована масляная ванна, выходной патрубок, размещенный на боковой поверхности корпуса над масляной ванной, центральную трубку внутри корпуса и очиститель воздуха, жестко соединенный с центральной трубкой, отличающийся тем, что пылеуловитель снабжен входным патрубком, вставленным во входное окно и герметично соединенным с центральной трубкой, а очиститель воздуха выполнен в виде архимедовой спирали, уложенной в пространстве между трубкой и корпусом и своими торцевыми поверхностями соприкасающейся с крышкой корпуса, при этом архимедова спираль соединена с центральной трубкой внутренним концом, а внешним герметично примыкает к корпусу, кроме этого, центральная трубка выполнена с отверстиями, размещенными вертикальными рядами непосредственно после соединения спирали с трубкой, причем высота очистителя равна высоте центральной трубки, частично затопленной в масляную ванну.2. Масляный пылеуловитель по п.1, отличающийся тем, что его конструктивные параметры связаны следующим соотношением:

h - высота рабочей зоны архимедовой спирали;

D - диаметр рабочей зоны архимедовой спирали;

γ_в - вязкость воздуха;

q - расход воздуха через пылеуловитель;

g - 9,8 м/с² - ускорение свободного падения;

ρ_п, ρ_в - плотность материала пыли и воздуха;

d_п - максимальный диаметр осаждаемых частиц пыли (тонкость пылеулавливания);

d - диаметр центральной трубки;

t - шаг архимедовой спирали.

H_p=h_p+(10 ÷15) мм.