專利名稱：旋流發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種旋流發(fā)生器，其對輸入發(fā)動機(jī)的空氣中的塵粒進(jìn)行離心隔 離，并且將無塵粒的空氣引入空氣凈化器本體中。
背景技術(shù)：
如圖9所示，這種類型的空氣凈化器主要包括進(jìn)氣管85、預(yù)凈化器81及 空氣凈化器本體86。旋流發(fā)生器80位于預(yù)凈化器81中。旋流發(fā)生器80向己 導(dǎo)入進(jìn)氣管85中空氣84施加回旋力?？諝?4由此形成旋流82。這樣，空氣 84中包含的塵粒受到離心力，并且由此從預(yù)凈化器81的中央朝向管71的內(nèi)壁 移動?？諝?4由此從圖9的左手側(cè)流至右手側(cè)，然后被送入發(fā)動機(jī)。當(dāng)?shù)竭_(dá) 管71的內(nèi)壁附近后，由位于管71下方的排塵閥83收集空氣84中的塵粒，然 后將這些塵粒排至管71的外部?？諝鈨艋鞅倔w86中設(shè)有過濾器元件88。過 濾器元件88去除空氣84中的更小的塵粒。這樣，得以將干凈空氣89送入發(fā) 動機(jī)。
例如，第63-192951號日本專利公開揭露了具有旋流發(fā)生器的預(yù)凈化器。 如圖10A所示，該文獻(xiàn)中描述的旋流發(fā)生器80包括具有鼻錐91的中部、具有 圓柱形環(huán)92的外圓周部、以及設(shè)置在該中部與該圓周部之間的多個導(dǎo)流葉片 90。這些導(dǎo)流葉片90之間的間隔距離相等。如圖10B與10C所示，導(dǎo)流翼95 位于各導(dǎo)流葉片90的上游部分。偏向翼93設(shè)在各導(dǎo)流葉片90的下游部分。 各偏向翼93相對于相應(yīng)的一個導(dǎo)流翼95傾斜一個預(yù)定角。各導(dǎo)流翼95調(diào)節(jié) 空氣84的流動。然后，相應(yīng)的偏向翼93改變空氣84的流動方向。從而，利 用空氣84形成旋流82。
近年來，車輛發(fā)動機(jī)的輸出性能已顯著改進(jìn)。發(fā)動機(jī)由此需要相應(yīng)增加的 空氣供給。然而，車輛的大小在該改進(jìn)前后基本未變，并且發(fā)動機(jī)室僅有有限 的空間來容納進(jìn)氣系統(tǒng)。而且，還有大量的輔助裝置必須容納在發(fā)動機(jī)室中。 由此，為了保證發(fā)動機(jī)的更大輸出，可使進(jìn)氣管的內(nèi)徑保持不變以提升送入發(fā) 動機(jī)中的空氣的流速。若現(xiàn)有類型的旋流發(fā)生器80用于從以較高速流動的空 氣中去除塵粒，該空氣的流動會從導(dǎo)流翼95與相應(yīng)的偏向翼93之間的連接部 之處發(fā)生分離。這不僅使得進(jìn)氣管中產(chǎn)生噪音，亦會對發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)產(chǎn)生不 利影響。具體地，從該連接部開始的氣流分離會導(dǎo)致對進(jìn)氣量進(jìn)行檢測的空氣 流量計的誤操作，或者會因進(jìn)氣效率導(dǎo)致的降低而導(dǎo)致發(fā)動機(jī)輸出的損失。再
者，氣流的分離會妨礙旋流的生成。由此，旋流發(fā)生器80的塵隔離性能有所 降低。
為了抑制氣流的分隔，可減小各導(dǎo)流翼95與相應(yīng)的偏向翼93之間的角度。 然而，這又會降低偏向翼93的旋流形成性能。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的一個目的是提供一種旋流發(fā)生器，其將塵粒從高速抽 吸的空氣中有效地隔離出來，并且可防止噪聲與脈動的生成。
為了達(dá)成上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種設(shè)在空氣通路中 的旋流發(fā)生器，該空氣通路延伸至空氣凈化器的過濾器元件。所述旋流發(fā)生器 包括中心軸體以及多個繞該中心軸體設(shè)置的導(dǎo)流葉片。各導(dǎo)流葉片具有調(diào)節(jié)氣 流的導(dǎo)流翼以及向所述氣流施加回旋力的偏向翼。所述偏向翼在所述導(dǎo)流翼的 下游側(cè)處相對于所述導(dǎo)流翼傾斜。所述偏向翼由多個偏向部構(gòu)成。各所述偏向 部的截面沿與所述中心軸體同軸的圓柱面直線延伸。所述偏向部在相對于所述 氣流流動方向傾斜的同時，連接在一起。


圖1A為示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的旋流發(fā)生器的俯視圖1B為示出該旋流發(fā)生器的側(cè)視圖2為沿圖l線2-2的剖視圖3為示出結(jié)合在管中的該旋流發(fā)生器的側(cè)視圖； 圖4為表示氣流模擬結(jié)果的示意圖5為表示第一實施例的一個實例中的氣流模擬結(jié)果的示意圖6為表示對照例中氣流模擬結(jié)果的示意圖7A為代表該實例與該對照例的聲壓測量的曲線圖7B為示出該聲壓測量方法的主視圖8為示出根據(jù)本發(fā)明第二實施例的旋流發(fā)生器的側(cè)視圖9為示出整個現(xiàn)有空氣凈化器的示意圖IOA為示出現(xiàn)有旋流發(fā)生器的俯視圖IOB為示出該旋流發(fā)生器的側(cè)視圖10C為示出翼片以及翼片周圍氣流的示意剖視圖。
具體實施例方式
(第一實施例)
現(xiàn)參考圖1 7，描述根據(jù)本發(fā)明第一實施例的旋流發(fā)生器。對于與現(xiàn)有技
術(shù)中相應(yīng)組件相同或相似的組件，給予相同或相似的附圖標(biāo)識。
如圖9所示，旋流發(fā)生器1結(jié)合在管71中。管71形成延伸至空氣凈化器
本體86中過濾器元件88的空氣通路。如圖3所示，旋流發(fā)生器1具有鼻錐31、 環(huán)32以及多個導(dǎo)流葉片30。鼻錐31形成為旋流發(fā)生器1的中心軸體。導(dǎo)流葉 片30設(shè)置在鼻錐31與環(huán)32之間。導(dǎo)流葉片30與鼻錐31及環(huán)32 —體形成。 導(dǎo)流翼35位于各導(dǎo)流葉片30的上游部。偏向翼36設(shè)置于各導(dǎo)流葉片30的下 游部。各導(dǎo)流翼35與相應(yīng)的偏向翼36—體形成。環(huán)32的外圓周表面與管71 的內(nèi)圓周表面粘合在一起。旋流發(fā)生器l由塑料制成。
如圖1B所示，鼻錐31的末端部形成為子彈形。鼻錐31的近端部形成為 圓柱形。環(huán)32形成為高度與各偏向翼36的高度相等的圓柱形。鼻錐31設(shè)置 為與環(huán)32同軸。隨著旋流發(fā)生器1結(jié)合入管71，鼻錐31放置為與管71同軸。 總共設(shè)置八個導(dǎo)流葉片30。導(dǎo)流葉片30繞鼻錐31以相同的間隔分隔開。各相 鄰一對的導(dǎo)流葉片30之間界定有空隙37。
各導(dǎo)流翼35的形狀大致類似于三角形板。各導(dǎo)流翼35連接至鼻錐31的 頂點與側(cè)面，以及相應(yīng)偏向翼36的上端。導(dǎo)流翼35沿鼻錐31的徑向延伸， 并且設(shè)置為與鼻錐31的軸線平行。這使得導(dǎo)流翼35可將管71中的空氣流動 方向調(diào)節(jié)為沿管71的軸線。
如圖2所示，各偏向翼36以預(yù)定的角度連接至相應(yīng)的導(dǎo)流翼35。各偏向 翼36具有上游部36a與下游部36b這兩個偏向部。上游部36a與下游部36b 都具有直線延伸的剖面。下游部36b通過具有脊線的連接部38以預(yù)定角度連 接至相應(yīng)的上游部36a。
圖2為顯示導(dǎo)流葉片30的剖視圖，該剖面是沿與鼻錐30同軸的半徑為RK 的圓柱面(圖1A中線2-2)。圖2中，示出了單個偏向翼36。偏向翼36的上 游部36a與下游部36b的截面?zhèn)槥檠貓A柱面直線延伸，所述圓柱面的軸線與鼻 錐31的軸線重合。上游部36a與下游部36b以預(yù)定的角度連接在一起。如圖2 所示，上游部36a以第一角度Kl = 30°連接至導(dǎo)流翼35。下游部36b以第二 角度K2二20。連接至上游部36a。由此，第一角度Kl與第二角度K2之和，或 者下游部36b相對于導(dǎo)流翼35的傾斜角為5(T 。
相對于鼻錐31軸線的第一角度Kl朝向鼻錐31的軸線而變小，朝向環(huán)32 而變大。換言之，上游部36a相對于該氣流的傾斜角朝向鼻錐31的軸線而變 小，朝向環(huán)32而變大。類似地，相對于鼻錐31軸線的第二角度K2朝向鼻錐 31的軸線而變小，朝向環(huán)32而變大。換言之，下游部36b相對于該氣流的傾 斜角朝向鼻錐31的軸線而變小，朝向環(huán)32而變大。然而，第一角度K1與第 二角度K2在最接近環(huán)32處都小于45°.由此，第一角度K1與第二角度K2之 和小于90°。此外，在最接近環(huán)32的端部，第一角度K1與第二角度K2之和
最好為大于等于45。。
旋流發(fā)生器1中，通過導(dǎo)流翼35來調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時所抽吸空氣的流動。 然后通過偏向翼36改變該空氣的流動方向。從而，生成該空氣的旋流，并且 從該旋流中離心隔離塵粒。
該旋流發(fā)生器具有如下優(yōu)點。
(1) 各偏向翼36由上游部36a與下游部36b構(gòu)成，其以預(yù)定的角度連接。 上游部36a與下游部36b都具有沿與鼻錐31同軸的圓柱面直線延伸的截面。 這樣，在半徑為RK的圓柱面上，偏向翼36相對于管71的軸線傾斜的角度為 第一角Kl+第二角K2 (二50° )。然而，偏向翼36的上游部36a僅相對于靠 近該上游部36a的導(dǎo)流翼35傾斜30° 。下游部36b僅相對于靠近該下游部36b 的上游部36a傾斜20。。這樣，即使空氣高速行進(jìn)至發(fā)動機(jī)，也可最大限度地 抑制從偏向翼36流出的空氣的分離。由此可有效隔離塵粒。從而，可由此來 抑制躁聲的生成、對發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)的不利影響、進(jìn)氣系統(tǒng)組件的脈動與震動。 換言之，提供了帶有減小的壓力損失的旋流發(fā)生器l。
(2) 各導(dǎo)流翼35由與鼻錐31的軸線平行的平板構(gòu)成。上游部36a與下 游部36b都具有沿與鼻錐31同軸的圓柱面直線延伸的截面。這使得用來制造 該旋流發(fā)生器的模具的成型表面其易于加工。
下文將描述使用旋流發(fā)生器1的實例以及對照例產(chǎn)生旋流的計算機(jī)模擬形
成。 [實例]
該模擬中使用的實例滿足下列條件。
環(huán)32的半徑(內(nèi)徑)=32. 75mm
第一角度K1 (在半徑RK = 25mm的圓上)=30°
第二角度K2 (在半徑RK = 25mm的圓上)=20°
鼻錐31的直徑二25mm
環(huán)32 (偏向翼24)的高度=22, 4mm
管71的內(nèi)X管71的長度二99X 140mra
進(jìn)氣量=15m'Vmin
圖5代表該實例的模擬結(jié)果。圖5為沿圖4中5-5線的剖視圖。在圖4的 Bl部 B5部中，隨著點密度的增大，氣流速度亦隨之減小。換言之，在沒有 點的部分(B5)，氣流速度最大。由此，空氣平滑流動，且形成層流。
參考圖5，根據(jù)該實例的模擬結(jié)果，淺色部B5 (該層流范圍)從各偏向翼 36的后側(cè)延伸至下游側(cè)。由此假設(shè)，在該實例中，氣流未從偏向翼36處分離。
圖7A中，實線代表該實例中氣流所產(chǎn)生之聲壓的實際測量。該測量中， 裝有-'個面對進(jìn)氣管85的麥克風(fēng)61，如圖7B所示。從圖7A可清楚地得知，
聲壓在任何頻率倶未觀察到尖峰。而且，觀測者未聽到令人不適的嘯叫聲。 [對照例]
使用圖10A 10C所示的現(xiàn)有旋流發(fā)生器執(zhí)行另一模擬作為對照例。該對 照例的模擬所執(zhí)行的條件與該實例的模擬條件相等，其不同之處在于第一角度 Kl (RK) =45° ，第二角度K2 (RK) =0°
圖6代表對照例模擬的結(jié)果。圖6為沿圖4中6-6線的剖視圖。 參考圖6，根據(jù)該對照例的模擬結(jié)果，觀察到從偏向翼93的后側(cè)延伸至下 游側(cè)的區(qū)域中有稍暗的部分B3，或者與氣流的稍低速度相對應(yīng)的范圍。由此假 設(shè)，在該對照例中，引起氣流從偏向翼36分離或者氣流在偏向翼36的附近停 滯。
圖7A中，點劃線代表該對照例中氣流所產(chǎn)生之聲壓的實際測量。從圖7A 可清楚地得知，觀察到該聲壓在超過500Hz的頻率范圍內(nèi)有尖峰。此外，觀測 者可聽到令人不適的嘯叫聲。 [考量]
根據(jù)模擬結(jié)果，當(dāng)?shù)谝唤嵌菿1為45。時，發(fā)生氣流分離。由此可明確， 若各偏向翼的角設(shè)為大于等于45。的值，氣流從偏向翼93處分離。
換言之，通過將第一角度Kl的最大值以及第二角度K2的最大值俱設(shè)定為 小于45° ，可防止氣流從偏向翼36分隔。
此外，若第一角度K1與第二角度K2之和大于90。，所產(chǎn)生的旋流相對于 該管的軸線具有極大的旋流角。這會導(dǎo)致該旋流發(fā)生器中產(chǎn)生空氣的逆流或者 類似于逆流的流動。這一流動導(dǎo)致進(jìn)氣系統(tǒng)管中的壓力損失，這是不想要的。 由此，最好將第一角度K1與第二角度K2之和設(shè)為大于等于45。但小于90°的 值。這樣，就可在考慮發(fā)動機(jī)的最大進(jìn)氣量等參數(shù)的情況下而對第一角Kl與 第二角K2之和作出選擇。 (第二實施例)
現(xiàn)描述根據(jù)本發(fā)明第二實施例的旋流發(fā)生器。該描述主要針對第一實施例 與第二實施例之間的不同。
如圖8所示，旋流發(fā)生器1有串連在一起的兩個獨立的部件74、 75構(gòu)成。 獨立部件74、 75沿與鼻錐31的軸線垂直的面互相分開。鼻錐31的遠(yuǎn)端部以 及導(dǎo)流翼僅設(shè)在獨立部件74中。
第二實施例具有如下優(yōu)點。 (3)例如，若該旋流發(fā)生器1的形狀是沿旋流發(fā)生器1軸線延伸之細(xì)長 形狀，但不具有分開的結(jié)構(gòu)，并且相應(yīng)的相鄰一對偏向翼36之間的各個空隙 37的上游開孔端與下游開孔端在圓周上是互相偏移的，則這些開孔端無法位于 互相相對的位置。這樣，無法使用軸向上可分開的模具來制造旋流發(fā)生器1。
由此，用于使旋流發(fā)生器l成型的模具的結(jié)構(gòu)受到限制。然而，根據(jù)第二實施 例，通過使兩塊獨立部件74、 75互相組合在一起而形成旋流發(fā)生器1。這使得
可獨立形成兩塊獨立部件74、 75。由此形成具有沿旋流發(fā)生器l軸線延伸之細(xì) 長形狀的旋流發(fā)生器l。換言之，對于可使用之模具沒有結(jié)構(gòu)上的限制。從而， 提供了各具有軸向細(xì)長形狀的偏向翼36。這提供了可有效生成旋流并且防止氣 流分離的高性能旋流發(fā)生器1。
可對第一及第二實施例作如下修改。
第一及第二實施例中，各總共設(shè)有八個偏向翼36。然而，偏向翼36的數(shù) 量可小于八個，或者大于等于九個。
盡管第一及第二實施例中的各旋流發(fā)生器1為由塑料制成的模制品，但旋 流發(fā)生器1可為由非鐵金屬制成的模鑄品，或者由鋼板制成的裝配產(chǎn)品。
第一及第二實施例中，上游部36a與下游部36b通過具有脊線的連接部38 而連接在一起。然而，該連接可通過具有預(yù)定曲率半徑的弧形連接部38實現(xiàn)。
盡管第一及第二實施例中的各偏向翼36具有兩個偏向部，但偏向翼36可 具有三個或多個偏向部。這種情況下，各偏向部的截面沿與該鼻錐的軸線同軸 的圓柱面直線延伸。各偏向部相對于相鄰偏向部的角度最好小于45。。
盡管第一及第二實施例中，旋流發(fā)生器1的環(huán)32設(shè)為與管71分開的獨立 體，但可省略環(huán)32，并且導(dǎo)流葉片30可形成在管71中。
第一及第二實施例中的各旋流發(fā)生器1可結(jié)合在空氣凈化本體86的進(jìn)口中。
第二實施例中，旋流發(fā)生器1可為具有三個或多個組件的分立結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)在空氣通路中的旋流發(fā)生器，所述空氣通路延伸至空氣凈化器的過濾器元件，所述旋流發(fā)生器包括中心軸體以及多個繞該中心軸體設(shè)置的導(dǎo)流葉片，各導(dǎo)流葉片具有調(diào)節(jié)氣流的導(dǎo)流翼以及向所述氣流施加回旋力的偏向翼，所述偏向翼在所述導(dǎo)流翼的下游側(cè)處相對于所述導(dǎo)流翼傾斜，所述旋流發(fā)生器的特征在于，所述偏向翼由多個偏向部構(gòu)成，各所述偏向部的截面沿與所述中心軸體同軸的圓柱面直線延伸，并且所述偏向部在相對于所述氣流流動方向傾斜的同時，連接在一起。
2、 如權(quán)利要求1所述的旋流發(fā)生器，其特征在于，所述導(dǎo)向翼與所述偏 向翼之間的傾斜角以及各相鄰一對的所述偏向部之間的傾斜角都小于45。。
3、 如權(quán)利要求2所述的旋流發(fā)生器，其特征在于，單個導(dǎo)流葉片中的傾 斜角之和不小于45。且不大于90。。
4、 如權(quán)利要求1 3中任一項所述的旋流發(fā)生器，其特征在于，所述旋流 發(fā)生器沿垂直于所述中心軸體軸線之平面分開。
全文摘要
旋流發(fā)生器(1)設(shè)置在管中，空氣通過該管從外部輸送至空氣凈化器。旋流發(fā)生器(1)包括改變氣流流動方向的多個導(dǎo)流葉片(30)。各導(dǎo)流葉片(30)具有調(diào)節(jié)氣流的導(dǎo)流翼(35)以及向所述氣流施加回旋力的偏向翼(36)。偏向翼(36)由以預(yù)定角度連接的上游部與下游部構(gòu)成。所述上游部與所述下游部的各截面沿與鼻錐(31)同軸的圓柱面直線延伸。
文檔編號F02M35/02GK101372929SQ20081021481
公開日2009年2月25日 申請日期2008年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月24日
發(fā)明者丸山和重, 大坪住信, 林俊男, 柴田真澄 申請人:豐田紡織株式會社;豐田自動車株式會社