CN111677606A - 一种适用于高温高压环境的紧凑型空气滤清器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于高温高压环境的紧凑型空气滤清器，高压高温分别为：3～8bar，50～300℃；包括：预滤器、精滤器、抽尘机构、调速开关和支架；预滤器、抽尘机构和调速开关分别布置在发动机增压器前端，并通过支架及连接件与发动机连接；精滤器设置在发动机的增压器后端，其进口端与发动机的中冷器接口连接，出口端与发动机的进气歧管连接；预滤器与增压器进气口连接；抽尘机构进气端与预滤器的排尘口连接，抽尘机构用于将预滤器分离出来的粉尘与杂质抽出；调速开关与抽尘机构连接，用于控制抽尘机构的开关和抽尘速度；精滤器能够承受高温高压，用于精滤高温高压的含尘空气；预滤器、精滤器、抽尘机构之间以及其与发动机之间均密封。

Description

一种适用于高温高压环境的紧凑型空气滤清器
技术领域
本发明涉及发动机进气过滤技术领域，具体涉及一种适用于高温高压环境的紧凑型空气滤清器。
背景技术
在重型车辆***的设计开发过程中，集成动力装置的体积直接决定着***的功率密度，而在集成动力装置中，空气滤清器作为空气过滤装置的关键部件，其体积的大小直接影响着动力装置的功率密度，传统的空气滤清器布置在发动机增压器前端，过滤的气体为常温常压气体，体积较大。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种适用于高温高压环境的紧凑型空气滤清器，预滤器和精滤器分体布置，预滤器布置在发动机增压器进气口前端，工作在常压环境中，具备高效预过滤进气中粉尘和杂质的功能，保证发动机增压器可靠工作；精滤器布置在增压器后端，使得空气滤清器工作在高压高温环境中，在高压状态下气体受压缩而密度增大，在同等质量流量的条件下，精滤器压缩空气的体积流量降低，故精滤器的体积能够相应缩小，进而有利于使高温高压环境下的空气滤清器结构紧凑，从而提高***的功率密度。
本发明的技术方案为：一种适用于高温高压环境的紧凑型空气滤清器，所述空气滤清器适用高压范围：3～8bar，适用高温范围：50～300℃；包括：预滤器、精滤器、抽尘机构、调速开关和支架；
所述预滤器、抽尘机构和调速开关分别布置在发动机的增压器前端，并通过支架及连接件与发动机连接；所述精滤器设置在发动机的增压器后端，其进口端与发动机的中冷器接口连接，出口端与发动机的进气歧管连接；
其中，所述预滤器与增压器进气口连接，用于预滤含尘空气，从而分离含尘空气中的粉尘和杂质；所述抽尘机构进气端与预滤器的排尘口连接，抽尘机构用于将预滤器分离出来的粉尘与杂质抽出；所述调速开关与抽尘机构连接，用于控制抽尘机构的开关和抽尘速度；所述精滤器能够承受高温高压，用于精滤高温高压的含尘空气；所述预滤器、精滤器、抽尘机构之间以及其与发动机之间均密封。
优选地，所述密封的方式包括以下方式中的一种以上：通过O型圈压缩密封、通过橡胶密封垫轴向压缩密封以及通过橡胶密封垫径向压缩密封。
优选地，所述精滤器的精滤方式包括：采用高压滤芯拦截过滤粉尘和杂质、惯性气固分离、静电除尘以及吸附除尘。
优选地，所述精滤器包括：壳体、上盖板、高压滤芯、出气管和密封件；所述高压滤芯通过密封件与壳体接触并密封，上盖板固定在壳体上，上盖板在高压滤芯上施加固定约束；含尘空气通过增压器或中冷器格栅后进入高压滤芯，粉尘和杂质被高压滤芯拦截；所述出气管的出气端***发动机进气歧管预设的套筒内，并通过密封件密封；精滤后的高温高压洁净气流通过出气管进入发动机进气歧管。
优选地，所述上盖板、壳体、高压滤芯、出气管及其各部分之间连接处的密封件形成的腔体，能够使高温高压的含尘空气只能通过高压滤芯、再穿过腔体进入发动机进气歧管。
优选地，所述高压滤芯的外形采用圆柱形或椭球形或圆台形。
优选地，所述高压滤芯的过滤材料能够防水阻燃。
优选地，所述预滤器的过滤效率处于93％～99.5％之间。
优选地，所述预滤器的预滤方式包括以下方式中的一种以上：气固分离、静电除尘、拦截过滤粉尘和杂质以及吸附除尘。
优选地，所述抽尘机构采用能够产生真空度和抽气流量的泵或引射结构，且保证真空度和抽气流量达到设定值。
有益效果：
1、本发明应用气体状态方程的基础理论，将空气滤清器的体积减小，满足高功率密度对动力***总成的紧凑性和功能型要求；具体地：在车辆动力舱体积越来越压缩的背景下，现有技术中的空气滤清器的体积占车辆动力舱体积比例较高，最高时超过30％，而本发明所设计的紧凑型空气滤清器，其体积占比可降低至10％左右，解决了重型车辆进气***在有限空间约束的条件下，空气滤清器体积巨大无法布置的问题；如果在现有技术中空气滤清器的基础上降低体积，带来的首要问题为***阻力高和保养时间短；而本发明的空气滤清器能够在高温高压环境下工作，在气体状态方程理论下，高压状态的气体产生的阻力降低，进而能够使精滤器的滤芯过滤面积减小，从而使得滤芯体积减小，滤芯体积的减小就决定了空气滤清器整体体积能够大幅度减小，达到紧凑的目标。
2、本发明中精滤器的高压滤芯采用高压过滤技术以及耐高温高压的壳体和滤芯，使得滤清器能够在增压器之后的高温高压环境工作，基于气体压缩过程和气体状态方程等基础理论，滤清器较常温状态体积减少20％～80％，有助于大大减小空气滤清器的体积，与发动机匹配连接，结构紧凑，装配方便。
3、本发明中预滤器的具体设置，使得其能够长期工作在高效率区段，保证发动机增压器叶轮免于粉尘与杂质的冲击与磨损。
附图说明
图1为本发明的空气滤清器的结构示意图。
图2为本发明的空气滤清器的主视图。
图3为本发明的空气滤清器的左视图。
其中，1-预滤器，2-精滤器，3-抽尘机构，4-调速开关，5-发动机，6-排尘管路，7-支架，8-抽尘管路。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本实施例提供了一种适用于高温高压环境的紧凑型空气滤清器，预滤器和精滤器分体布置，预滤器布置在发动机增压器进气口前端，工作在常压环境中，具备高效预过滤进气中粉尘和杂质的功能，保证发动机增压器可靠工作；精滤器布置在增压器后端，工作在高压高温环境中，在同等质量流量的条件下，精滤器压缩空气的体积流量降低，故精滤器的体积能够相应缩小，进而有利于使高温高压环境下的空气滤清器结构紧凑，从而提高***的功率密度。
该空气滤清器包括：预滤器1、精滤器2、抽尘机构3(如抽尘泵)、调速开关4、排尘管路6、支架7和抽尘管路8。
该空气滤清器的连接关系为：该空气滤清器在发动机5上分体布置，适用高压范围：3～8bar，适用高温范围：50～300℃；其中，预滤器1、抽尘机构3和调速开关4分别布置在发动机5的增压器前端，并通过支架7及相应的连接件与发动机5连接(一般为固连)；精滤器2设置在发动机5的增压器后端，其进口端通过法兰与发动机5的中冷器接口连接(精滤器2可以设置在中冷器之前，也可以设置在中冷器之后)，出口端与发动机5的进气歧管连接；
具体地：预滤器1与增压器进气口通过胶管连接或刚性直接连接，抽尘机构3进气端与预滤器1的排尘口通过抽尘管路8连接或刚性连接，抽尘机构3用于将预滤器1分离出来的粉尘与杂质抽出，进而通过排尘管路6排出，调速开关4通过线缆或其它信号传输结构与抽尘机构3连接，用于控制抽尘机构3的开关和抽尘速度，保证预滤器1分离出的粉尘与杂质能够及时排出；预滤器1、精滤器2、抽尘机构3、排尘管路6、抽尘管路8之间以及其与发动机5之间均通过弹性密封件或刚性连接可靠密封，各连接处的密封方式不局限于采用O型圈压缩密封，还可以采用橡胶密封垫轴向压缩密封以及橡胶密封垫径向压缩密封等；
精滤器2能够承受高温高压，其能够承受高压范围为：3～8bar、高温范围为：50～300℃而不变形、不破损；且其自身可靠密封，工作过程中精滤器2不能向外泄露高温高压空气；同时，精滤器2中用于过滤的高压滤芯的过滤材料采用防水阻燃的材料。
进一步地，预滤器1通常采用气固分离装置，含尘气体通过预滤器1配置的进气罩进入预滤器1的进气端面或者直接进入预滤器1的进气端面，通过预滤器1内部的惯性分离装置进行分离，分离出来的粉尘和杂质通过抽尘机构3被抽走，清洁后的空气直接进入发动机5的增压器进口；使预滤器1的过滤效率处于93％～99.5％之间，以保证发动机5的增压器叶轮不发生磨损故障；同时，预滤器1形成预滤功能不局限于应用气固分离的方法，还包括采用静电除尘、拦截过滤、吸附除尘等方式去除大部分粉尘颗粒。
进一步地，通常情况下，精滤器2包括：壳体、上盖板、高压滤芯、出气管和密封件；高压滤芯通过密封件与壳体接触并密封，上盖板固定在壳体上，上盖板在高压滤芯的非密封面上施加固定约束，保证密封关系不失效，含尘空气通过增压器或中冷器格栅后进入高压滤芯外表面，被高压滤芯拦截，阻拦粉尘等污染物进入发动机进气歧管，以保护活塞环和缸套免于磨损；出气管的出气端***发动机进气歧管预设的套筒内，并通过密封件密封，精滤后的高温高压洁净气流通过出气管进入发动机进气歧管；同时，精滤器2的精滤方式不局限于采用高压滤芯拦截，还包括惯性气固分离、静电除尘、吸附除尘等用于拦截大部分小颗粒污染物的方法；且高压滤芯的外形不限于圆柱形、椭球形和圆台形，在固定的空间约束下，其功能为以最小的体积容纳最多的过滤材料，满足拦截高温高压的含尘空气中粉尘和杂质的目的。
进一步地，抽尘机构3采用能够产生真空度和抽气流量的泵或引射结构，其功能是利用泵或引射结构产生的真空度克服预滤器1的流阻，用泵或引射结构产生的气流将预滤器1内部分离出的粉尘和杂质抽出，抽尘机构3需保证真空度和抽气流量达到设定值，其评价标准是能够将预滤器1分离出来的粉尘和杂质实时抽出为宜。
进一步地，高温高压状态下的空气滤清器通过精滤器2中的上盖板、壳体、高压滤芯、出气管及其各部分之间连接处的密封件形成一个腔体，高温高压的含尘空气能够从腔体一端进入腔体，过滤后的高温高压洁净气流能够从腔体另一端流出，且该腔体使气流只能通过高压滤芯、再穿过腔体进入发动机进气歧管。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适用于高温高压环境的紧凑型空气滤清器，其特征在于，所述空气滤清器适用高压范围：3～8bar，适用高温范围：50～300℃；包括：预滤器(1)、精滤器(2)、抽尘机构(3)、调速开关(4)和支架(7)；
所述预滤器(1)、抽尘机构(3)和调速开关(4)分别布置在发动机(5)的增压器前端，并通过支架(7)及连接件与发动机(5)连接；所述精滤器(2)设置在发动机(5)的增压器后端，其进口端与发动机(5)的中冷器接口连接，出口端与发动机(5)的进气歧管连接；
其中，所述预滤器(1)与增压器进气口连接，用于预滤含尘空气，从而分离含尘空气中的粉尘和杂质；所述抽尘机构(3)进气端与预滤器(1)的排尘口连接，抽尘机构(3)用于将预滤器(1)分离出来的粉尘与杂质抽出；所述调速开关(4)与抽尘机构(3)连接，用于控制抽尘机构(3)的开关和抽尘速度；所述精滤器(2)能够承受高温高压，用于精滤高温高压的含尘空气；所述预滤器(1)、精滤器(2)、抽尘机构(3)之间以及其与发动机(5)之间均密封。
2.如权利要求1所述的适用于高温高压环境的紧凑型空气滤清器，其特征在于，所述密封的方式包括以下方式中的一种以上：通过O型圈压缩密封、通过橡胶密封垫轴向压缩密封以及通过橡胶密封垫径向压缩密封。
3.如权利要求1所述的适用于高温高压环境的紧凑型空气滤清器，其特征在于，所述精滤器(2)的精滤方式包括：采用高压滤芯拦截过滤粉尘和杂质、惯性气固分离、静电除尘以及吸附除尘。
4.如权利要求1所述的适用于高温高压环境的紧凑型空气滤清器，其特征在于，所述精滤器(2)包括：壳体、上盖板、高压滤芯、出气管和密封件；所述高压滤芯通过密封件与壳体接触并密封，上盖板固定在壳体上，上盖板在高压滤芯上施加固定约束；含尘空气通过增压器或中冷器格栅后进入高压滤芯，粉尘和杂质被高压滤芯拦截；所述出气管的出气端***发动机进气歧管预设的套筒内，并通过密封件密封；精滤后的高温高压洁净气流通过出气管进入发动机进气歧管。
5.如权利要求4所述的适用于高温高压环境的紧凑型空气滤清器，其特征在于，所述上盖板、壳体、高压滤芯、出气管及其各部分之间连接处的密封件形成的腔体，能够使高温高压的含尘空气只能通过高压滤芯、再穿过腔体进入发动机进气歧管。
6.如权利要求4所述的适用于高温高压环境的紧凑型空气滤清器，其特征在于，所述高压滤芯的外形采用圆柱形或椭球形或圆台形。
7.如权利要求4所述的适用于高温高压环境的紧凑型空气滤清器，其特征在于，所述高压滤芯的过滤材料能够防水阻燃。
8.如权利要求1所述的适用于高温高压环境的紧凑型空气滤清器，其特征在于，所述预滤器(1)的过滤效率处于93％～99.5％之间。
9.如权利要求1所述的适用于高温高压环境的紧凑型空气滤清器，其特征在于，所述预滤器(1)的预滤方式包括以下方式中的一种以上：气固分离、静电除尘、拦截过滤粉尘和杂质以及吸附除尘。
10.如权利要求1所述的适用于高温高压环境的紧凑型空气滤清器，其特征在于，所述抽尘机构(3)采用能够产生真空度和抽气流量的泵或引射结构，且保证真空度和抽气流量达到设定值。
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