Топливный фильтр Советский патент 1993 года по МПК F02M37/22 

Изобретение относится к устройствам для очистки топлива в топливных системах автомобилей, тракторов комбайнов и т.п. и может быть применено в автомобиле- и тракторостроении, станкостроении и других областях техники.

Цель изобретения - повышение эффективности работы путем самоочистки фильтрующего элемента.

На фиг. 1 показан общий вид топливного фильтра; на фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг. 1; на фиг. 3 - упорный цилиндр, вид сверху.

Топливный фильтр включает корпус, состоящий из крышки 1 и стакана 2. В корпусе установлен фильтрующий элемент 3, изготовленный из пористого эластичного материала. В крышке 1 выполнены кольцевые пазы - цилиндрический уплотнительный 4, для крепления стакана и посадочный 5 для крепления и уплотнения цилиндрического фильтроэлемента 3.

Диаметральные размеры паза 4 в крышке 1 соответственно равны диаметральным размерам кольцевого выступа 6 стакана 2, выполненного в виде усеченного конуса на длине контактной линии конуса 0,25-0,75 его высоты. Угол при вершине усеченного конуса составляет от 5 до 45°

Выполнение верхней части стакана 2 в виде усеченного конуса 6 обеспечивает контакт стакана 2 с крышкой 1 по боковой поверхности конуса 6 (а не по торцу стакана в случае цилиндрической верхней части стакана). Конусное выполнение обеспечивает самоуплотнение фильтра (стакан-крышка) без применения дополнительных уплотни- тельных элементов При угле конуса 6, меньшем 5° конус 6 стакана 2 глубоко проникает в паз 4 крышки 1, не создавая практически радиальных усилий, что приведет к потере герметичности уплотнения

При увеличении угла конусности более, чем на 45° конус 6 мало входит в паз 4

крышки 1. При этом также происходит разгерметизация соединения и без дополнительного уплотнения фильтр будет пропускать фильтруемое топливо, что приведет и к потерям топлива, и к снижению пожаробезо- пасности системы питания.

Кромки прямоугольного уплотнительно- го паза 4 выполнены острыми или скругленными с радиусом округления не более 1-3 мм. Глубину прямоугольного уплотнитель- ного паза 4 выполняют на 1,5-3 мм больше высоты конуса 6.

Внутренний диаметр посадочного паза 5 равен внутреннему диаметру фильтроэле- мента 3, а наружный диаметр выполняют на 3-7% меньше наружного диаметра цилиндрического фильтроэлемента 3. Это необходимо для повышения надежности уплотнения фильтроэлемента 3 в пазу 5 крышки 1 путем его радиального обжатия. При выполнении наружного диаметра посадочного паза 5 с разницей по отношению к наружному диаметру фильтроэлемента 3, превышающей 7%, происходит нарушение целостности фильтроэлемента вследствие значительных сжимающих усилий. В фильтроэлементе 3 в месте контакта с пазом 5 образуются трещины, что приведет к потере надежности уплотнения и, как следствие, к снижению эффективности в результате просачивания через образовавшиеся трещины неотфильтрованного топлива вовнутрь фильтроэлемента 3. При уменьшении соотношения ниже 3% фильтроэлемент 3 практически свободно войдет в паз 5 и при сборке не будет создано достаточное радиальное усилие сжатия, что приведет к разгерметизации соединения и снижению эффективности работы фильтра.

При соотношении наружного диаметра посадочного паза 5 и наружного диаметра фильтроэлемента 3 (0,93-0,97) создается уплотнение, при котором фильтруемое топливо проходит в полость фильтроэлемента 3 только через сам фильтроэлемент 3 и не имеет возможности просачиваться по пазу 5. Глубину паза 5 выбирают из расчета обеспечения надежности крепления и уплотнения фильтроэлемента 3 для каждого типоразмера фильтра.

Между пазом 4 и пазом 5 выполнена перемычка 7, Ее ширина составляет 0,3-0,5 ширины посадочного паза 5 для обеспечения ее эластичности.

Толщину перемычки 7 выбирают из со- ображений возможности радиальной деформации ее внутрь посадочного паза 5 под действием радиального усилия, возникающего при входе конуса в уплотнительный паз 4. Конус работает как клин и отжимает

перемычку 7 вовнутрь посадочного паза, при этом дополнительно обжимается фильтроэлемент 3, обеспечивая более надежное его уплотнение в пазу 5.

Стакан 2 снабжен цилиндрическим выступом 8, в торце которого выполнены тангенциальные проточки 9. Цилиндрический выступ 8 выполнен заодно со стаканом 2 и расположен в его нижней части, соосно входному патрубку. Цилиндрический выступ 8 предназначен для поджатия фильтроэлемента 3 к крышке 1 и завихрения фильтруемого топлива.

В крышке 1 выполнен выходной патрубок 10 для отвода очищенного топлива, а в стакане 2 - патрубок для подвода очищаемого топлива.

Крышка 1 и стакан 2 соединяются между собой посредством резьбы 12.

Дно 13 фильтроэлемента снабжено жестко соединенной с ним непроницаемой прокладкой 14 для исключения прохождения фильтруемого топлива через проницаемое дно 18.

В пространстве между стенками 15 цилиндрического выступа 8, стенками 16 и днищем 17 стакана 2 образована зона, служащая грязесборником для механических примесей.

Фильтроэлемент 3 изготовлен из эластичного высокопористого полимера и имеет динамически гладкую поверхность и толщину фильтруемого слоя до 5 мм.

Размеры цилиндрического выступа 8 выбраны из соображения сохранения небольших габаритов фильтра и обеспечения повышения эффективности работы,

При входе в цилиндрический выступ 8 и прохождении через тангенциальные проточки 9 поток будет завихряться. Но увеличение высоты цилиндра более, чем 0,75 D наружного диаметра фильтроэлемента приведет к повышению габаритов фильтра при практически одинаковой степени фильтрования жидкости.

Высота меньше 0,5 наружного диаметра не обеспечивает достаточного объема грязесборника и механические частицы, осажденные в нем. увлекаются потоком жидкости и попадают на фильтроэлемент, т.е. происходит взмучивание осадка механических примесей, что отрицательно влияет на эффективность работы фильтра и его ресурсоспособность вследствие проникновения крупных механических примесей в поровые каналы фильтроэлемента.

Диаметр цилиндрического выступа 8 принят равным d (0.4-0,8)Д (наружного диаметра фильтроэлемента 3),

При максимальном соотношении

0,8 в грязесборнике 18 обеспечивается достаточное пространство для отложения и накопления механических примесей. Если увеличивать соотношение d/D, то зона гря- зесборника 18 резко сократится, что приведет к тому, что при накоплении в зоне грязесборника 18 механических примесей последние потоком закручивающейся жид-, кости будут подниматься и засорять фильт- роэлемент 3, застревая в его пороговых каналах, сокращая тем самым ресурс его работы.

При уменьшении соотношения до величины 0,4 поток жидкости из цилиндрического выступа 8 в пространство между фильтроэлементом 3 и стаканом 2 может потерять окружную скорость, степень завихрения значительно снизится, механические частицы будут поступать без предварительной сепарации почти перпендикулярно к поверхности фильтроэлемента 3 и проникать в его поровые каналы, снижать эффективность и ресурсоспособность фильтра.

Толщина b стенки 15 цилиндрического выступа 8 принята равной (0,1 -0,25)Д наружного диаметра фильтроэлемента 3.

При b 0.1Д стенка упорного цилиндра не обладает достаточной жесткостью и не будет надежно поджимать фильтроэлемент 3. Кроме того, длина проточки 9 в такой стенке будет недостаточной для создания завихрения.

При b 0.25Д произойдет снижение эффективности работы фильтра ввиду увеличения длины проточки 9, при котором снижается скорость прохождения через нее жидкости вследствие возрастания гидравлического сопротивления, что приведет к снижению эффективности работы фильтра.

Проточки 9 могут быть как прямолинейными, так и криволинейными или чередоваться, количество их может быть от 2 до 8. Менее 2-х не создает необходимого завихрения жидкости, а более - технологически делать нецелесообразно.

Топливный фильтр работает следующим образом.

Фильтруемое топливо подают через входной патрубок 11 в донную часть топливного фильтра через цилиндрический выступ 8. Проходя через проточки 9 в полость между стаканом 2 и фильтроэлементом 3. топливо приобретает окружную скорость.

Значительная часть механических примесей, вращаясь совместно с топливным потоком в полости между стаканом 2 и фильтроэлементом 3 подходит к динамически гладкой поверхности фильтроэлемента 3 по касательной и в очень незначительной мере часть их попадает в поровые каналы, а ос- новная их масса осаждается в виде осадка в грязесборной зоне.

Очищенное топливо через выходной патрубок 10 отводится в топливную систему двигателя.

Сборку осуществляют следующим образом.

В паз 5 крышки 1 устанавливают фильтроэлемент 3 и затем свинчивают стакан 2 с крышкой по резьбе 12. В процессе свинчи- вания под действием радиального усилия со стороны уплотнительного конуса 6 пе- .ремычка 7 испытывает упругостатическую деформацию и отгибается в сторону фильтроэлемента 3, дополнительно обжимая его в радиальном направлении и доуплотняя.

В процессе свинчивания цилиндрический выступ 8 поджимает фильтроэлемент 3 к крышке 1.

При необходимости очистки фильтра крышку и стакан развинчивают, извлекают фильтроэлемент 3 и очищают фильтроэлемент 3 и стакан 2.

Формула изобретения

Топливный фильтр, содержащий корпус, выполненный в виде стакана с входным Патрубком в днище, и крышку с выходным патрубком и размещенный между ними цилиндрический фильтрующий элемент, посадочный торец которого входит в кольцевую проточку, выполненную на внутренней поверхности крышки, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности работы фильтра, на внутренней поверхности

крышки выполнен кольцевой уплотнитель- ный паз прямоугольной формы, верхний торец стакана снабжен кольцевым выступом, поперечное сечение которого выполнено в виде усеченного конуса с углом при

вершине 5-45°, причем внутренняя поверхность днища стакана снабжена цилиндрическим выступом с тангенциальными проточками в торце, установленным соосно с входным патрубком, с гарантированным

контактом его торца с фильтрующим элементом, посадочный торец которого размещен в кольцевой проточке крышки с натягом, а герметические параметры элементов фильтра выполнены в соответствии

с соотношениями

Д h - (0.25-0,75)h; Di - (0,93-0,97)0.

d - (0,4-0,8)0;

hi - (0.5-0.75)0: b-(0.1-.25)0.

где Л h - длина контактной линии паза с кольцевым выступом стакана:

D - наружный диаметр фильтрующего элемента;5

DI - наружный диаметр уплотнительно- го кольцевого паза крышки;

h - высота усеченного конуса кольцевого выступа;

hi - высота цилиндрического выступа стакана;

Ь - толщина стенки цилиндрического выступа стакана;

d - наружный диаметр цилиндрического выступа стакана.

Использование: топливные системы двигателей внутреннего сгорания. Сущность изобретения: фильтр содержит корпус, состоящий из стакана с входным патрубком в днище и крышки с выходным патрубком, фильтрующий элемент. На внутренней поверхности крышки выполнен кольцевой уплотнительный паз. Верхний терец стакана снабжен кольцевым выступом. Поперечное сечение выступа выполнено в виде усеченного конуса с углом при вершине 5-45°. Внутренняя поверхность днища стакана снабжена цилиндрическим выступом с тангенциальными проточками, установленным соосно с входным патрубком. 3 ил.

Vftf /

Фиг.Ј

Фиг.З

6