空气滤清器的锥形集尘面结构论文和设计-顾晶晶

全文摘要

本实用新型公开了一种空气滤清器的锥形集尘面结构，旋流管安装在上盖的中空管内，中空管的上端部设置有锥形集尘面，锥形集尘面位于旋流管上方。本实用新型在上盖的同一水平面上对应旋流管设置中空管，每个中空管上端部设置有小型锥形集尘面，锥形集尘面为圆锥形集尘面结构或棱锥形集尘面结构，灰尘、沙粒等污染物在重力的作用下从锥形集尘面滑落进入旋流管排出，而不会在上盖上表面沉积，避免污染物对滤芯的影响。

主设计要求

1.一种空气滤清器的锥形集尘面结构，其特征在于：旋流管（32）安装在上盖（31）的中空管（313）内，中空管（313）的上端部设置有锥形集尘面（3131），锥形集尘面（3131）位于旋流管（32）上方。

设计方案

2.按照权利要求1所述的空气滤清器的锥形集尘面结构，其特征在于：锥形集尘面（3131）为圆锥形集尘面或棱锥形集尘面。

3.按照权利要求1所述的空气滤清器的锥形集尘面结构，其特征在于：相邻锥形集尘面（3131）的顶端通过V型曲折棱边相接。

4.按照权利要求1所述的空气滤清器的锥形集尘面结构，其特征在于：相邻锥形集尘面（3131）的顶端相接形成水平的棱边。

5.按照权利要求1所述的空气滤清器的锥形集尘面结构，其特征在于：旋流管（32）上包含旋流片（321）的下部位于旋流管套筒（341）内，旋流管套筒（341）集成在下盖（34）上，旋流管套筒（341）与下盖（34）通过一体成型，相邻旋流管套筒（341）的外表面之间设置有加强筋（344）。

6.按照权利要求1所述的空气滤清器的锥形集尘面结构，其特征在于：旋流管（32）外周集成有旋流片（321），旋流管（32）与旋流片（321）通过一体成型。

7.按照权利要求1所述的空气滤清器的锥形集尘面结构，其特征在于：在中空管（313）的内壁（316）设有凸出的倒扣一（317），旋流管（32）插入中空管（313）后，倒扣一（317）与旋流管（32）的外圆柱面过盈配合。

8.按照权利要求7所述的空气滤清器的锥形集尘面结构，其特征在于：旋流管（32）的外壁（325）设有倒扣二（324），旋流管（32）插入中空管（313）后，倒扣二（324）与中空管（313）的内壁（316）过盈配合；倒扣一（317）与倒扣二（324）高度相错设置实现互锁。

9.按照权利要求1所述的空气滤清器的锥形集尘面结构，其特征在于：中空管（313）的底面（319）为水平面；旋流管（32）外周设置有一圈限位凸台（323），限位凸台（323）的顶面为水平面，与中空管（313）的底面（319）配合实现竖直方向的限位。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及发动机进气系统的空气过滤器领域，尤其是一种空气滤清器的锥形集尘面结构。

背景技术

发动机作为车辆、工程机械设备的动力来源，其进气系统性能的优劣直接影响到发动机的动力输出性能的高低。发动机的进气系统主要由预过滤总成、进气管道、空气滤清器三大部件组成。空气滤清器是发动机进气系统的核心部件，其主要作用是滤除空气中的灰尘、砂粒等污染物，为发动机提供清洁的空气。

沙漠空气滤清器是一种将进气系统的预过滤总成、进气管道两大部件集成在一个壳体内的空气滤清器的通称，其预过滤总成的旋流管数量更多，因此沙漠空气滤清器可以常期应用于如矿山、砂石厂、沙漠地带等灰尘浓度非常大的工况恶劣的环境使用的车辆上。沙漠空气滤清器的工作原理为：大气环境中的空气在发动机负压的驱动下从其沙漠空气滤清器的进气口进入，经过其壳体内的预过滤总成，进行一级过滤。含有灰尘、沙粒的较脏的室外空气在预过滤总成的旋流管内产生旋流，粒径较大、重量较重的灰尘、沙粒从空气中分离出来；一级过滤后得到的较干净的空气先后经过空气滤清器内部的主滤芯和安全滤芯进行二级过滤，粒径较小、重量较轻的灰尘等被滤芯截留，最终得到洁净的空气，洁净空气从其出气口排出进入发动机。随着工作时间的不断累积，空气过滤器的主滤芯的滤纸外表面过滤的污染物的数量不断增多，最终会达到其设计允许的最大阻力和容尘量，即到达滤芯的使用寿命，此时就需要对滤芯进行更换。

现有沙漠空气滤清器如图1所示，在外壳1内从上往下依次设置主滤芯2、预过滤总成3和集尘盖总成5，预过滤总成3的上盖31设有若干阵列排布的旋流管32，旋流管32下端伸入旋流管套筒341内，旋流管套筒341下端套装在下盖34相应的孔上。上盖31的上表面为水平集尘面3100，掉落在水平集尘面3100上的灰尘、沙粒等污染物无法充分转移到旋流管32内部，进而从底部的排尘阀56排出。随着工作时间的积累，水平集尘面3100上的沉积的污染物不断增多，在负压的作用下会吸附在较接近的主滤芯2的外表面，影响滤芯的使用寿命，缩短了空气滤清器的维护保养周期，增加了空气滤清器的维护保养成本。

现有的沙漠空气滤清器的预过滤总成3的旋流管32、旋流片321等部件一般都是独立制造并进行装配。一方面，各部件之间的装配间隙多，泄漏点多，污染空气会从泄漏处进入到预过滤总成3的内部；另一方面，上盖31与旋流管32之间、旋流管套筒341与下盖34之间的同心度及垂直度较差，导致各部件之间的密封性较差，因此，预过滤总成3的预过滤效率较低。现有的预过滤总成3各部件的组装基本靠人工完成，旋流片321的尺寸小、数量多，旋流片321组装至旋流管32上，需要耗费大量人力，而且容易发生安装错位，甚至漏装的情况，进而影响预过滤总成3的预过滤效率，生产及装配成本高，而每个部件都存在差异，降低了产品的一致性、稳定性，也增加了终端用户对产品进行维护保养的难度。如图2所示，在旋流管32上端外周向外凸起有一圈凸起部320，在上盖31上对应设有凸台3101，旋流管32通过凸起部320与凸台3101的配合安装在上盖31上，两者之间为间隙配合，配合处的密封性较差，空气容易从配合处泄露，在工作过程中，旋流管32受外力作用时，容易发生松动。

实用新型内容

本申请人针对上述现有沙漠空气滤清器内部的水平集尘面无法及时排灰，导致滤芯的维护周期短等缺点，提供一种结构合理的空气滤清器的锥形集尘面结构，旋流管上方设置锥形集尘面，有利于及时排灰，延长空气滤清器的维护保养周期。

本实用新型所采用的技术方案如下：

一种空气滤清器的锥形集尘面结构，旋流管安装在上盖的中空管内，中空管的上端部设置有锥形集尘面，锥形集尘面位于旋流管上方。

作为上述技术方案的进一步改进：

锥形集尘面为圆锥形集尘面或棱锥形集尘面。

本实用新型在上盖的同一水平面上对应旋流管设置中空管，每个中空管上端部设置有小型锥形集尘面，锥形集尘面为圆锥形集尘面结构或棱锥形集尘面结构，灰尘、沙粒等污染物在重力的作用下从锥形集尘面滑落进入旋流管排出，而不会在上盖上表面沉积，避免污染物对滤芯的影响。

相邻锥形集尘面的顶端通过V型曲折棱边相接。

相邻锥形集尘面的顶端相接形成水平的棱边。

本实用新型的相邻棱锥形集尘面的顶端相接为V型曲折棱边，曲折棱边有斜度，落在曲折棱边的灰尘、沙粒等污染物在重力作用下会滑落，能聚集灰尘的区域仅棱锥形集尘面的顶点，避免了污染物在中空管上端部的沉积。相邻圆锥形集尘面的顶端相接为水平的棱边，棱边能堆集灰尘的面积小，灰尘、沙粒等污染物不易大量沉积在中空管上端部。

旋流管上包含旋流片的下部位于旋流管套筒内，旋流管套筒集成在下盖上，旋流管套筒与下盖通过一体成型，相邻旋流管套筒的外表面之间设置有加强筋。

旋流管外周集成有旋流片，旋流管与旋流片通过一体成型。

采用本实用新型的空气滤清器的旋流管套筒集成在预过滤下盖内，下盖与旋流管套筒整体采用一体成型。采用一体集成设计后，旋流管套筒与下盖之间免除了装配步骤，避免了部件之间的安装间隙，节省了安装成本，防止发生安装错位或漏装的问题，保证了部件之间的同心度、垂直度要求，提高组件之间的密封性，进而提高预过滤效率。旋流管套筒与下盖集成设计后整体的结构刚性，旋流管为独立设计，保证了旋流管装配进旋流管套筒时的灵活性，避免装配时的过限位。相邻旋流管套筒之间设置有加强筋，确保了部件整体的强度，提高了产品的稳定性和可靠性。旋流管与旋流片整体采用一体成型，免除了装配步骤，避免了部件之间的安装间隙，节省了安装成本，防止发生安装错位或漏装的问题，保证了部件之间的同心度、垂直度要求，提高组件之间的密封性，进而提高预过滤效率。

在中空管的内壁设有凸出的倒扣一，旋流管插入中空管后，倒扣一与旋流管的外圆柱面过盈配合。

旋流管的外壁设有倒扣二，旋流管插入中空管后，倒扣二与中空管的内壁过盈配合；倒扣一与倒扣二高度相错设置实现互锁。

中空管的底面为水平面；旋流管外周设置有一圈限位凸台，限位凸台的顶面为水平面，与中空管的底面配合实现竖直方向的限位。

采用本实用新型的空气滤清器在上盖的中空管与旋流管上分别设置倒扣，两个倒扣分别与配合面过盈配合，确保了旋流管与上盖之间的密封性，防止气体泄漏；两个倒扣互相锁死，可以保证每根旋流管安装到位，并防止旋流管从中空管的孔内脱出，使旋流管的安装更牢固。旋流管的限位凸台顶面与中空管的底面相配合，实现竖直方向的限位，防止旋流管由于过压导致安装错位。

本实用新型的有益效果如下：

附图说明

图1为现有沙漠空气滤清器的立体剖视图。

图2为图1中H部的放大图。

图3为采用本实用新型的空气滤清器的立体图。

图4为上盖的立体图,上盖设有圆锥形集尘面。

图5为图4的剖面图。

图6为上盖的立体图，上盖设有棱锥形集尘面。

图7为图6的剖面图。

图8为图5中A部的放大图。

图9为旋流管的主视图。

图10为图9中B部的放大图。

图11为集尘盖总成的立体图。

图12为图11的剖面图。

图13为排尘阀的立体图。

图中：1、外壳；2、主滤芯；3、预过滤总成；31、上盖；3100、水平集尘面；3101、凸台；313、中空管；3131、锥形集尘面；316、内壁；317、倒扣一；319、底面；32、旋流管；320、凸起部；321、旋流片；323、限位凸台；324、倒扣二；325、外壁；34、下盖；341、旋流管套筒；5、集尘盖总成；51、盖体；53、排灰面；55、排尘引射管；56、排尘阀；57、排尘唇边；58、长槽；6、外端盖；7、进气口；8、出气口；ɑ_{2<\/sub>、γ：倾角。}

具体实施方式

下面结合附图，说明本实用新型的具体实施方式。

如图3所示，采用本实用新型的空气滤清器从上到下依次为外壳1、预过滤总成3和集尘盖总成5，外壳1一侧设有出气口8，与之相对的另一侧通过卡扣固定设有外端盖6，外壳1与外端盖6之间设置密封件；外壳1与外端盖6的内部设有主滤芯2，主滤芯2内部设有同心的安全滤芯，安全滤芯的内部的滤芯腔与出气口8连通。外壳1下端通过紧固件与预过滤总成3固定，预过滤总成3与外壳1之间设置有密封圈；预过滤总成3在与外端盖6相同的一侧设有进气口7。预过滤总成3下端通过卡扣与集尘盖总成5固定，二者之间设置密封件。

如图4至图7所示，预过滤总成3的上盖31的上端面为水平面，若干旋流管32阵列排布在上盖31内，上盖31的上端面开设有孔并向下延伸有若干中空管313，每个中空管313上端部设置有小型锥形集尘面3131，旋流管32位于锥形集尘面3131下方。如图4、图5所示，锥形集尘面3131为圆锥形集尘面结构，其母线与旋流管32中心轴的夹角γ为5～85度，优选为30度。如图6、图7所示，锥形集尘面3131也可以为棱锥形集尘面结构，棱锥可以为三棱锥、四棱锥、五棱锥、六棱锥等，或按实际需求设置为若干棱锥，棱锥面与旋流管32中心轴的夹角γ为5～85度，优选为30度。相邻锥形集尘面3131的顶端相接为水平的棱边，棱边能堆集灰尘的面积小，灰尘、沙粒等污染物不易大量沉积在中空管313上端部；相邻锥形集尘面3131的顶端还可以相接为有斜度的V型曲折棱边，曲折棱边有斜度，落在曲折棱边的灰尘、沙粒等污染物在重力作用下会滑落，避免了污染物的沉积。灰尘、沙粒等污染物在重力的作用下从锥形集尘面3131滑落并及时从旋流管32排出，避免了污染物在集尘面的沉积，避免污染物对滤芯的影响，延长了滤芯的维护保养周期，降低了维护保养成本。

如图5、图7、图8所示，中空管313下端部的内孔从上往下依次为内壁316、向内凸起的一圈倒扣一317，中空管313的底面319为水平面。如图9所示，旋流管32的上部为圆柱部，下部为圆锥部。如图9、图10所示，旋流管32的圆柱部上端外壁325向外凸起有一圈倒扣二324，在位于倒扣二324下方的旋流管32外周凸起设置一圈限位凸台323，限位凸台323的顶面为水平面；旋流片321集成在旋流管32圆柱部下端的外壁上，旋流管32的圆锥部位于旋流片321的下方。如图9所示，旋流片321为曲面旋流片，旋流片321曲面的切平面与水平线的夹角为15～60度，保证在不增加进气阻力的情况下，获得最佳的旋流效果；圆锥部的小径端比大径端小0.5mm～5mm，既可以在插入旋流管套筒341时起到导向作用，也可以在抵消塑料件成型及装配公差的同时，保证了旋流管32与旋流管套筒341之间的同心度、垂直度要求，提高组件之间的密封性，进而提高预过滤效率。

如图4、图6、图8所示，中空管313的倒扣一317与旋流管32的倒扣二324高度相错设置，旋流管32上端部插入上盖31的中空管313后，旋流管32的倒扣二324与中空管313的内壁316过盈配合，中空管313的倒扣一317与旋流管32圆柱部的外圆柱面过盈配合，确保了旋流管32与上盖31之间的密封性，防止气体泄漏；倒扣一317和倒扣二324互锁，可以保证每根旋流管32安装到位，并防止旋流管32从中空管313的孔内脱出，使旋流管32的安装更牢固；旋流管32的外壁325与中空管313的内壁316相配合；旋流管32的限位凸台323顶面与中空管313的底面319相配合，实现竖直方向的限位，防止旋流管32由于过压导致安装错位。

每根旋流管32含有旋流片321的下部对应位于竖直的旋流管套筒341内，旋流片321的最外周包络线轮廓尺寸与旋流管套筒341的内径相配合，以保证旋流管32外壁与旋流管套筒341内壁的同轴度要求。旋流管套筒341集成在预过滤总成3的下盖34上。本实施例中多支旋流管套筒341与下盖34一体注塑成型，每支旋流管32与其外周的旋流片321一体注塑成型，既免除了旋流管套筒341的安装步骤，消除安装间隙，节省了安装成本，而且可以防止旋流片321发生安装错位或漏装的问题，保证了各部件之间的同心度、垂直度要求，提高组件之间的密封性，进而提高预过滤效率。下盖34相邻旋流管套筒341的外表面之间可以利用加强筋连接加强，加强筋可以确保下盖34及旋流管套筒341整体的强度，提高产品的稳定性和可靠性。

如图11、图12所示，在集尘盖总成5的盖体51内底部设有排尘引射管55，排尘引射管55位于盖体51外部的一端可以外接引射气流，用于灰尘的高效排放；盖体51外部位于排尘引射管55下方固定有长条形的排尘阀56，排尘阀56与盖体51也可以采用一体成型结构，一体成型结构可以节约安装成本，降低组装工作，避免了部件之间的安装间隙，提高密封性，进而保证系统内的预过滤效率。如图12所示，盖体51内表面设有对称的排灰面53，排灰面53为具有倾角的斜平面，排灰面53的倾角为ɑ_{2<\/sub>，倾角ɑ_{2<\/sub>为5～60度，优选为45度。在其他实施例中，排灰面53可以为多台阶的阶梯面、向下的曲面或由斜平面、阶梯面与曲面任意相结合的复合面，曲面上任意点的切平面的倾角为0～90度；两个排灰面53可以同为如上描述的任意一种表面，也可以为两种不同表面的组合。集尘盖的排灰面53设置为斜平面、阶梯面、向下的曲面，具有较大的倾角，落在排灰面53上的灰尘、沙粒等污染物在重力的作用下及时滑落并及时排出，避免了污染物的沉积。}}

如图13所示，排尘阀56内开设有长圆形的长槽58，长槽58的横截面为三角形，在其他实施例中，长槽58的横截面也可以为U型或者圆弧形；长槽58的底部开口并设有两条竖直平行的长条形排尘唇边57，排尘唇边57采用橡胶、热塑性弹性体柔性材料制作；两条排尘唇边57之间相隔有一定间隙，间隙值大约为0.5mm～2mm，空气滤清器内部有负压时，在负压作用下，两条排尘唇边57会贴紧闭合实现对内部系统的密封。长槽58的上端口为跑道形，长度方向尺寸为宽度方向尺寸的1.5～50倍，长槽58上端口过流面积大，容尘量大，单位时间内流过的灰尘量大，提高了排灰能力。排尘唇边57的长度大于长槽58的开口的长度，排尘唇边57的两外端沿长槽58长度方向向外延伸一定长度，以保证排尘唇边57对长槽58的两端部进行密封，排尘唇边57长度较长，排尘唇边57打开时的开口更大，提高了排灰能力；排尘唇边57的高度为5mm～50mm，排尘唇边57的两条唇边的厚度为0.5mm～5mm，排尘唇边57高度较大，厚度相对较薄，可以使排尘唇边57的闭合更紧密，提高了内部系统密封的稳定性和可靠性。

采用本实用新型的空气滤清器工作时，进气口7与高位引气管路或其他管路相连，出气口8与发动机进气管路相连，发动机正常工作时，空气滤清器内部处于负压的状态，排尘阀56下端的排尘唇边57贴合，使空气滤清器的过滤系统内部处于密闭状态。含有各种粒径、种类灰尘污染物的外接污染空气通过引气管路被引入到空气滤清器的进气口7，从进气口7进入到预过滤总成3内部，空气首先进入由各旋流管32外壁、上盖31以及下盖34之间的腔体空间，在内部负压的作用下，空气流体向下进入旋流管套筒341内并通过旋流片321区域，在旋流片321的导流作用下高速旋转产生旋风，空气流体中粒径较大、质量较重的灰尘污染物在离心力的作用下集中到旋流管套筒341的内圆周面，由于内圆周面的壁面边界流体流速趋近于零，接近壁面的这部分粒径较大、重量较重的灰尘污染物在重力作用下被分离滑落。预过滤总成3将粒径较大、质量较重的灰尘污染物分离后，得到较为清洁的预过滤空气流体，预过滤空气流体从旋流管32底端开口转向向上进入旋流管32，从旋流管32上端开口流出并到达主滤芯2的外表面，然后穿过主滤芯2及安全滤芯进入滤芯腔，粒径较小、重量较轻的灰尘污染物被主滤芯2进一步过滤，最终得到符合发动机清洁度要求的洁净空气，洁净空气穿过安全滤芯后通过出气口8进入发动机进气管路。

在旋流管套筒341内被分离滑落的粒径较大、质量较重的灰尘污染物，从旋流管套筒341的下方排出并落到集尘盖总成5的排灰面53上，由于排灰面53为倾斜面，落到排灰面53上的灰尘污染物在重力的作用下滑落至排尘阀56内。当排尘阀56内的灰尘污染物沉积到一定量时，在灰尘污染物重力的作用下将排尘唇边57打开，从排尘唇边57的开口排出。排尘引射管55与引射风机相连，当排尘阀56内灰尘的沉积量达到一定量而来不及排出时，可以开启引射风机，将灰尘排出，引射风机不工作时，排尘引射管55的压力与集尘盖总成5内的压力相等。

采用本实用新型的空气滤清器也适用于反吹系统，当空气滤清器应用于反吹系统时，出气口8与三通管道连接，三通管道的一个接口与发动机进气管路相连，另一个接口与反吹系统相连。反吹系统运行时，反吹系统将干净的压缩空气从出气口8吹入安全滤芯内部的滤芯腔，压缩空气穿过安全滤芯及主滤芯2，将沉积在主滤芯2外表面的灰尘污染物剥离；被剥离的灰尘污染物在重力和压缩空气流体的共同作用下，一部分随着压缩空气流体直接从旋流管32中流出到排尘阀56内，另一部分掉落在预过滤总成3的上盖31的小型锥形集尘面3131上，由于小型锥形集尘面3131具有倾角，在重力的作用下灰尘污染物沿着斜面下降并聚集到旋流管32中，从旋流管32流出到排尘阀56内。在压缩空气的压力作用下，排尘阀56的排尘唇边57被打开，排尘阀56内的绝大部分灰尘污染物直接从排尘唇边57排出；排尘阀56内的一部分灰尘污染物掉落在排灰面53上，在重力作用下，沿排尘面滑落从排尘唇边57排出。

采用本实用新型的空气滤清器在预过滤总成3的上盖31上设置小型锥形集尘面3131，集尘盖总成5的盖体51的排灰面53为具有倾角的斜平面、阶梯面或向下的曲面，落在上面的灰尘、沙粒等污染物在重力的作用下，可以滑落到旋流管32内，然后进入集尘盖总成5，及时从排尘阀56排出。污染物被及时排出，避免了污染物的沉积，延长了空气滤清器的维护保养周期，降低了维护保养成本。

以上描述是对本实用新型的解释，不是对本实用新型的限定，在不违背本实用新型精神的情况下，本实用新型可以作任何形式的修改。

设计图

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