ДВУХСТУПЕНЧАТЫЙ ВОЗДУХООЧИСТИТЕЛЬ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2006 года по МПК F02M35/22 

Изобретение относится к устройствам для очистки воздуха двигателей внутреннего сгорания (ДВС) и может быть использовано в транспортных средствах, а именно в военно-гусеничных машинах, например в танках, эксплуатируемых в условиях повышенной запыленности воздуха и имеющих малый объем моторно-трансмиссионного отделения (МТО) при мощном двигателе и большом расходе воздуха.

Известные типы воздухоочистителей не могут быть применены в гусеничных машинах, например в танках, по габаритно-массовым характеристикам (малые объемы МТО и большая мощность двигателя), а также по низкой эффективности (высокий коэффициент пропуска пыли и малое время работы между обслуживаниями).

Наиболее близким по технической сущности является двухступенчатый воздухоочиститель, применяемый в танках типа Т-72А. (см. Техническое описание и инструкцию по эксплуатации. Танк Т-72А. Книга 2, часть 1, М.: Воениздат, 1985 г.) Совокупность признаков этого воздухоочистителя наиболее близка к совокупности существенных признаков предлагаемого изобретения, поэтому он выбран в качестве прототипа. Известный воздухоочиститель содержит две ступени очистки. В первой ступени - циклонный аппарат, собранный из отдельных циклонов с заделкой в трубные доски, каждый циклон имеет корпус с входным патрубком, выходным патрубком и выхлопной трубой. Во второй ступени последовательно установлены три кассеты, корпуса которых заполнены гофрированной проволокой с различной плотностью для каждой из кассет, а также имеется бункер отсоса пыли и выпускной патрубок.

Недостатком, несмотря на надежную защиту двигателя от абразивного износа, известной конструкции воздухоочистителя является довольно частая необходимость его обслуживания, которая заключается в трудоемких операциях промывки и промасливания кассет, а также недостаточная эффективность первой ступени очистки по коэффициенту пропуска пыли, что вынуждает применять три кассеты во второй ступени очистки и не позволяющая реализовать установку более мощного двигателя с большим расходом воздуха, не превышая предельного сопротивления, потому что этот эффект можно приобрести только увеличением габаритов воздухоочистителя.

Известны также циклоны для очистки воздуха, в которых цилиндрические части выхлопной трубы и выходного патрубка оснащены зигами (см. патент на изобретение № 2175577, В 04 С 5/12, опубл. БИПМ № 31, 10.11.2001).

Предлагаемым изобретением решается задача повышения надежности в эксплуатации (работе и эффективности очистки воздуха, особенно в I ступени) при использовании более мощного двигателя, но с сохранением габаритов (габаритных размеров) в объеме, отведенном для воздухоочистителя, т.е. не увеличивая их. При этом достигается следующий технический результат: получено рациональное соотношение геометрических параметров, позволившее решить поставленную задачу, увеличение времени работы воздухоочистителя до предельного сопротивления (до промывки), снижение коэффициента пропуска пыли.

Это достигается тем, что в двухступенчатом воздухоочистителе двигателя внутреннего сгорания, содержащем в первой ступени очистки циклонный аппарат, собранный из отдельных циклонов с заделкой в трубные доски; каждый циклон имеет корпус с входным патрубком и оснащенными зигами выходным патрубком и выхлопной трубой; во второй ступени последовательно установлены кассеты, корпуса которых заполнены гофрированной проволокой с различной плотностью для каждой из кассет, а также бункер отсоса пыли и выпускной патрубок, циклоны в циклонном аппарате выполнены с соотношением диаметров выходного патрубка и выхлопной трубы равным 1,6, при этом расстояние h от оси зигов до среза находятся в пределах 6,5-7,5 мм, а выходные кромки выходного патрубка и выхлопной трубы при заделке в трубные доски выполнены в виде дуги окружности радиусом 1,5-2,5 толщины их стенок, при этом циклонный аппарат разделен на две секции с образованием межсекционного пространства, где шаг расположения циклонов в каждой из секций составляет 1,06-1,09 наружного диаметра корпуса циклона, а расстояние между срезом выхлопной трубы каждого из циклонов и нижней плоскостью входа воздуха в первую из двух кассет второй ступени очистки составляет не менее 1,4 диаметра выхлопной трубы циклона, при этом бункер отсоса пыли снабжен выштамповкой, выполненной с наклоном по направлению движения пыли на отсос.

Отличительными от прототипа являются признаки: циклоны в циклонном аппарате выполнены с соотношением диаметров выходного патрубка и выхлопной трубы равным 1,6, при этом расстояние h от оси зигов до среза находятся в пределах 6,5-7,5 мм, а выходные кромки выходного патрубка и выхлопной трубы при заделке в трубные доски выполнены в виде дуги окружности радиусом 1,5-2,5 толщины их стенок, при этом циклонный аппарат разделен на две секции с образованием межсекционного пространства, где шаг расположения циклонов в каждой из секций составляет 1,06-1,09 наружного диаметра корпуса циклона, а расстояние между срезом выхлопной трубы каждого из циклонов и нижней плоскостью входа воздуха в первую из двух кассет второй ступени очистки составляет не менее 1,4 диаметра выхлопной трубы циклона, при этом бункер отсоса пыли снабжен выштамповкой, выполненной с наклоном по направлению движения пыли на отсос.

Эти признаки являются новыми и соответствуют критерию «Новизна». Они обусловили создание малогабаритного воздухоочистителя, дающего возможность использовать более мощный двигатель с большим расходом воздуха. Рациональные соотношения геометрических размеров позволили достичь повышения эффективности очистки воздуха, повысить плотность компоновки первой ступени очистки, улучшить оценочные параметры воздухоочистителя в целом, т.е. увеличить время работы до предельного сопротивления (промывки), снизить коэффициент пропуска пыли, улучшить массогабаритные показатели и повысить эксплуатационную надежность. Это позволило решить поставленную задачу и получить указанный технический результат.

При изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемое техническое решение, не были выявлены и поэтому они обеспечивают заявляемому техническому решению «Изобретательский уровень».

Сущность предлагаемого изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 - изображен двухступенчатый воздухоочиститель двигателя внутреннего сгорания, на фиг.2 - вид сверху на циклонный аппарат воздухоочистителя (крышка, кассеты условно не показаны), на фиг.3 - бункер отсоса пыли с выштамповкой, на фиг.4 - циклон циклонного аппарата с зигами на выхлопной трубе и выходном патрубке.

Двухступенчатый воздухоочиститель содержит: первую ступень очистки с циклонным аппаратом 1, в котором установлены отдельные циклоны 2, трубные доски 3, 4, каждый циклон 2 имеет корпус 5, входной патрубок 6, выходной патрубок 7, выхлопную трубу 8, зиги 9, а также вторую ступень очистки 10, в которой расположены две кассеты 11, 12, бункер отсоса пыли 13 и выпускной патрубок 14. Бункер отсоса пыли 13 снабжен выштамповкой 15, имеющей уклон в сторону пылезабора. Циклонный аппарат 1 имеет две секции 16 и межсекционное пространство 17.

Устройство работает следующим образом:

Под действием разрежений, создаваемых двигателями и отсасывающим устройством, например эжектором, запыленный воздух засасывается во входные патрубки 6 (фиг.1) циклонного аппарата 1 (фиг.1). За счет тангенциального расположения входного патрубка 6 к корпусу 5 циклона 2 (фиг.1) запыленный воздух получает закрутку. Вследствие вращательного и поступательного движения потока частицы пыли под действием центробежных сил отбрасываются к стенкам корпусов 5 циклонов 2 (фиг.1) и стекают в бункер отсоса пыли 13 (фиг.1).

Очищенный воздух всасывается в выхлопные трубы 8 (фиг.1) циклонного аппарата 1 (фиг.1) и далее, дополнительно очищаясь в кассетах 11, 12 (фиг.1) через выпускной патрубок 14 (фиг.1), поступает во впускные коллектора и цилиндры двигателя. При этом соотношение диаметров (фиг.4) выходного патрубка 7 к выхлопной трубе 8 подобрано опытным путем с целью достижения оптимальных физических качеств процесса очистки запыленного воздуха при прохождении через циклон 2, а расстояние h (фиг.4) в пределах 6,5-7,5 мм обеспечивает выполнение заделки в трубные доски 3, 4 (фиг.1) выходных кромок выходного патрубка 7 и выхлопной трубы 8 в виде дуги окружности радиусом R 1,5-2,5 толщины их стенок, что снижает сопротивление выхода воздушных потоков и способствует распылению потока, снижая его кинетическую энергию, создавая при этом благоприятные условия равномерного распределения при снижении кинетической энергии потока воздуха перед первой кассетой 11 (фиг.1), а также при выпуске потока воздуха из выходного патрубка 7 (фиг.1) при удалении пыли из бункера отсоса пыли 13 (фиг.1). Компоновка циклонного аппарата 1 (фиг.1) с шагом 1,06 D×1,09 D (фиг.2), а также разделение его на две секции 16 (фиг.2) с межсекционным пространством 17 (фиг.2) обеспечивает, как установили испытания, оптимальный доступ к входным патрубкам 6 (фиг.1) циклонов 2 при засасывании запыленного воздуха.

При выходе очищенного воздуха из выхлопных труб 8 (фиг.1) циклонного аппарата 1 (фиг.1) воздух дополнительно доочищается в кассетах 11, 12 (фиг.1). При этом расстояние В (фиг.1) между срезом выхлопной трубы каждого из циклонов 2 и нижней плоскостью входа воздуха в первую из кассет 11 (фиг.1) второй ступени 10 (фиг.1) очистки составляет не менее 1,4d₁ (фиг.4) выхлопной трубы 8 (фиг.1) циклона 2. Это расстояние выбрано опытным путем и обеспечивает в процессе очистки оптимальное снижение кинетической энергии воздушного потока и его равномерное распределение на входе в кассету 11 (фиг.1) по всей ее поверхности, что способствует максимальному процессу задержания частиц пыли равномерно по всей поверхности кассет 11, 12.

На основании вышеизложенного изготовлен опытный образец воздухоочистителя, проведены испытания, которые подтвердили промышленную применимость заявленного технического решения. Устройство малогабаритно, экономично, надежно в работе и эффективно при очистке воздуха в ДВС.

Двухступенчатый воздухоочиститель ДВС содержит в первой ступени очистки циклонный аппарат, собранный из отдельных циклонов с заделкой в трубные доски; каждый циклон имеет корпус с входным патрубком и выхлопной трубой; во второй ступени последовательно установлены кассеты, корпуса которых заполнены гофрированной проволокой с различной плотностью для каждой из кассет, а также бункер отсоса пыли и выпускной патрубок, циклоны в циклонном аппарате выполнены с соотношением диаметров выходного патрубка и выхлопной трубы равным 1,6, при этом расстояние h от оси зигов до среза находятся в пределах 6,5-7,5 мм, а выходные кромки выходного патрубка и выхлопной трубы при заделке в трубные доски выполнены в виде дуги окружности радиусом R 1,5-2,5 толщины их стенок, при этом циклонный аппарат разделен на две секции с образованием межсекционного пространства, где шаг расположения циклонов в каждой из секций составляет 1,06-1,09 наружного диаметра корпуса циклона, а расстояние между срезом выхлопной трубы каждого из циклонов и нижней плоскостью входа воздуха в первую из двух кассет второй ступени очистки составляет не менее 1,4 диаметра выхлопной трубы циклона, при этом бункер отсоса пыли снабжен выштамповкой, выполненной с наклоном по направлению движения пыли на отсос. Такое выполнение позволило увеличить время работы воздухоочистителя до предельного сопротивления (до промывки), снизить коэффициент пропуска пыли. 4 ил.

Двухступенчатый воздухоочиститель двигателя внутреннего сгорания, содержащий в первой ступени очистки циклонный аппарат, собранный из отдельных циклонов с заделкой в трубные доски, каждый циклон имеет корпус с входным патрубком и оснащенными зигами выходным патрубком и выхлопной трубой, во второй ступени последовательно установлены кассеты, корпуса которых заполнены гофрированной проволокой с различной плотностью для каждой из кассет, а также бункер отсоса пыли и выпускной патрубок, отличающийся тем, что циклоны в циклонном аппарате выполнены с соотношением диаметров выходного патрубка и выхлопной трубы равным 1,6, при этом расстояния h от оси зигов до среза находятся в пределах 6,5-7,5 мм, а выходные кромки выходного патрубка и выхлопной трубы при заделке в трубные доски выполнены в виде дуги окружности радиусом 1,5-2,5 толщины их стенок, при этом циклонный аппарат разделен на две секции с образованием межсекционного пространства, где шаг расположения циклонов в каждой из секций составляет 1,06-1,09 наружного диаметра корпуса циклона, а расстояние между срезом выхлопной трубы каждого из циклонов и нижней плоскостью входа воздуха в первую из двух кассет второй ступени очистки составляет не менее 1,4 диаметра выхлопной трубы циклона, при этом бункер отсоса пыли снабжен выштамповкой, выполненной с наклоном по направлению движения пыли на отсос.