一种空气净化装置、系统及发动机和内燃机的制作方法

本实用新型具体涉及一种空气净化装置以及其在发动机、空气净化等领域的应用，具体的涉及一种无滤芯的空气净化装置。

背景技术：

这里的陈述仅提供与本实用新型相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

目前，解决传统的发动机中空气过滤的问题，采用的技术方案是，在发动机内增加纸质空气滤芯、棉质空气滤芯、纤维空气滤芯等，这些滤芯在使用过程中，受环境、湿度、温度影响，易堵塞，油滤尘结，机械净化达不到精滤标准要求，且只能进行粗滤，效果差，易损坏，发动机得不到充足和优质的空气，致使发动机机件受损坏，造成功率降低，燃烧不充分，达不到排放标准，加重空气污染，维修维护费时、费力，造成工作效率降低，增加成本；特别是在一些粉尘比较严重的车间，发动机滤芯损坏的频率很高。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的技术问题，本实用新型公开了一种无滤芯精滤空气净化装置及应用。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种空气净化装置，包括：

容纳装置，在所述的容纳装置内部设有一个出气通道，出气通道上部为净化后的空气出口，下部为净化后的空气进口，容纳装置顶部与出气通道之间形成未净化空气入口；

第一空气导向装置，其设置在所述的容纳装置内，安装在所述的出气通道与容纳装置的内壁之间；其包括第一本体，在所述的第一本体上设有第一进气通道；第一进气通道与未净化空气入口相连通；

第二空气导向装置，其设置在所述的容纳装置内，安装在所述的出气通道与容纳装置的内壁之间，且设置在第一空气导向装置的下方；其包括第二本体，在所述的第二本体上设有第二进气通道；

空气粉尘分离装置，其也设置在所述的容纳装置内，位于第二空气导向装置的下方，空气粉尘分离装置为一个上下敞口、上部直径大于下部直径的锥状结构，其内部为一个空腔；所述第一进气通道、第二进气通道使得进入到锥状结构内的空气形成旋风状。

工作原理如下：

未经处理的空气从空气入口、第一空气导向装置和第二空气导向装置的进气通道进入空气粉尘分离装置内，由于空气粉尘分离装置为一个锥形结构，且进气通道的使得进入空气粉尘分离装置的空气会呈旋风状，因此在锥形结构内部形成了一定的离心力，进而实现空气与粉尘的分离；由于空气粉尘分离装置的底部敞口，所以产生的粉尘会掉落下来，而净化后的空气会从出气通道的底部进入，从其顶部输出。

进一步的，所述的第一本体和第二本体均为一个环状结构，沿所述的环状结构的圆周方向设置设有多个所述的第一进气通道或第二进气通道，每个第一进气通道或第二进气通道与水平面之间呈一个锐角或者钝角；这么设置使得进入空气粉尘分离装置内的空气为旋风状，实现空气与粉尘之间的分离。

进一步的，所述的第二空气导向装置、第一空气导向装置的外圈与容纳装置内壁之间密封，防止部分空气不通过第一空气导向装置和第二空气导向装置，直接从第一空气导向装置、第二空气导向装置的外圈与容纳装置内壁之间的缝隙进入。

进一步的,在所述的第二空气导向装置的第二进气通道上还设有气流调节装置。

进一步的，所述的气流调节装置为一个调节片，通过第一空气导向装置进来的气流大小可以调节第二进气通道的大小。

进一步的,在所述的空气粉尘分离装置的底部设有粉尘收集装置。

进一步的,所述的粉尘收集装置包括一个气薄片和收集盒；所述的气薄片的安装在所述的空气粉尘分离装置的底部，两者之间形成间隙，气薄片的外圈设有粉尘掉落通道，收集盒设置在气薄片的下方，用于盛装掉落的粉尘。

更进一步的，所述的收集盒与所述的容纳装置连接在一起，收集盒底部可手动开启或者自动开启。

更进一步的，自动开启装置包括气缸，所述的气缸安装在容纳装置的外侧，气缸的活塞杆与收集盒底部相连。

更进一步的，所述的粉尘收集装置还包括一个高压进气装置，所述的容纳装置的侧壁与空气粉尘分离装置相对应的部分设有一个进气口，进气口位于所述高压进气装置相连。

进一步的,在所述的空气粉尘分离装置顶部的外壁上设有与第一空气导向装置、第二空气导向装置的进气通道方向相同的二次进气口，用于形成空气的二次循环。

本实用新型还提供了一种空气净化系统，其特征在于，包括多个所述的空气净化装置，多个所述的空气净化装置依次串联的，前一个空气净化装置的出气口与后一个空气净化装置的进气口相连通。

本实用新型还提供了一种发动机，在所述的发动机的入口设有所述的空气净化装置，空气净化装置的空气出口与发动机的空气入口相连。

本实用新型还提供了一种发动机，所述的空气净化装置包括多个，多个空气净化装置依次串联，最后一个空气净化装置的空气出口与发动机的空气入口相连。

本实用新型还提供了一种内燃机，在所述的内燃机的入口设有权利所述的空气净化装置，空气净化装置的空气出口与发动机的空气入口相连。

本实用新型还提供了一种内燃机，所述的空气净化装置包括多个，多个空气净化装置依次串联，最后一个空气净化装置的空气出口与发动机的空气入口相连。

本实用新型的有益效果如下：

1.本实用新型公开的空气净化装置结构简单，可以使用广泛，广泛用于各机械内燃机、发动机等空气净化系统，提高工作生产效率，安装简便。

2.本实用新型中没有引入别的耗能部件，只依靠空气自身在锥形结构内形成旋风状实现空气与粉尘的分离，节省能源，提高环保。

3.解决更换空气滤芯成本，油滤、油耗、尘堵造成清理维护费时费力，机械动力不足，工作效率降低，增加机械维修成本。

4.使用寿命长，不受环境湿度、温度、粉尘类别影响限制，大大提高工作效率。

5.对高粉尘环境有独特效果适用各种环境，如矿山、制造加工、棉纺、公路、化工、卫生清洁等。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是根据一个或多个实施方式的无滤芯精滤空气净化装置的整体结构示意图；

图2是根据一个或多个实施方式的整体结构透视图；

图3、图4是根据一个或多个实施方式的第一空气导向装置或者第二空气导向装置的结构示意图；

图5、图6、图7是根据一个或多个实施方式的气流调节装置以及安装示意图的结构示意图；

图8是根据一个或多个实施方式的空气粉尘分离装置的结构示意图；

图9是根据一个或多个实施方式的气薄片在空气粉尘分离装置内的安装结构示意图；

图10是根据一个或多个实施方式的手动粉尘收集装置的结构示意图；

图11是设置有自动粉尘收集装置的单个无滤芯精滤空气净化装置结构示意图；

图12是两级无滤芯精滤空气净化装置的串联后的结构示意图；

图13是图12的部分放大图；

图14是根据一个或多个实施方式的手动粉尘收集装置的结构示意图；

图15、图16、如图17是二次进气口的另外一种设置方式的示意图；

图中：1出气通道，2圆筒，3容纳装置，4粉尘收集装置，5第一空气导向装置，6第二空气导向装置，7空气粉尘分离装置,8气薄片，9气流调节片；10二次进气口；11二次进气口，12连接片；13进气装置，14气缸，15导向轴，16连接件，17可开合的底部,18锥形筒，19球体。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本实用新型中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

术语解释部分:本实用新型中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型的具体含义。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种无滤芯精滤空气净化装置及应用。

下面实施例中所述的“螺旋进气通道”是指在第一空气导向装置和第二导向装置上的多个进气通道形成了类似于螺旋状的一个进气通道，具体的类似于现有的涡轮叶片结构。

实施例1

本申请的一种典型的实施方式中，如图1所示，一种无滤芯精滤空气净化装置，包括容纳装置、第一空气导向装置和空气粉尘分离装置；

容纳装置3，在所述的容纳装置内部设有一个出气通道1，出气通道1上部为净化后的空气出口，下部为净化后的空气进口，容纳装置顶部与出气通道之间形成未净化空气入口；

第一空气导向装置5，其设置在所述的容纳装置内，安装在所述的出气通道与容纳装置的内壁之间；其包括第一本体，在所述的第一本体上设有第一进气通道；第一进气通道与未净化空气入口相连通；

第二空气导向装置6，其设置在所述的容纳装置内，安装在所述的出气通道与容纳装置的内壁之间，且设置在第一空气导向装置的下方；其包括第二本体，在所述的第二本体上设有第二进气通道；

空气粉尘分离装置7，其也设置在所述的容纳装置内，位于第二空气导向装置的下方，空气粉尘分离装置为一个上下敞口、上部直径大于下部直径的锥状结构，其内部为一个空腔，出气通道底部延伸到锥状结构内；所述第一进气通道、第二进气通道使得进入到锥状结构内的空气形成旋风状。

如图3、图4所述，上述第一空气导向装置和第二空气导向装置的本体可以设计成一个圆环状结构，在圆环的圆周方向设有多个类似于长方形状、或者螺旋线式的缝隙，缝隙作为空气流入通道，多个缝隙在圆环上形成了类似于螺旋状的进气通道，且第一空气导向装置和第二空气导向装置的第一空气流入通道、第二空气流入通道旋向相同；每个缝隙与盘状结构的轴线呈锐角，例如可以选择40°、50°、60°或者其他角度；这么设计的好处主要是为了使空气进入空气粉尘分离装置后可以形成旋流状结构，进而实现空气与粉尘之间的分离。

上述的缝隙可以是直接沿着第一空气导向装置和第二空气导向装置的本体径向方向延伸到其最外边缘，如图3所示；或者是不延伸到本体边缘，如图4所示。

或者第一空气导向装置和第二空气导向装置直接采用现有涡轮叶片的结构形式；第一空气导向装置的涡轮的相邻叶片之间形成第一空气流入通道；第二空气导向装置的涡轮的相邻叶片之间形成第二空气流入通道；两个空气导向装置出气通道相连通；且两个涡轮结构的旋向相同，直接安装在出气通道上；这么设计的好处主要是为了使空气进入空气粉尘分离装置后可以形成旋流状结构，进而实现空气与粉尘之间的分离。

进一步的，第一空气流入通道、第二空气流入通道可以是直线状的，也可以是曲线状的，根据实际需要进行选择，其只要满足使得进入到锥形结构内部的空气形成旋风状即可。

进一步的，第一空气流入通道、第二空气流入通道的设置个数可以根据实际需要进行设置。

进一步的，出气通道的形成方式可以是直接在圆环状结构的中心设置一个出气筒，出气筒内部中空，上下敞口，形成上面所述的空气流出通道，即前面所述的出气通道；优选的，出气筒可以是一体成型的，也可以是分为两节或者多节焊接在一起形成。

进一步的，上述的容纳装置为一个类似于圆筒状结构，上部和下部敞口。

进一步的，多个部件之间的固定方式可为：第一空气导向装置、第二空气导向装置的内圈焊接在出气筒上，外圈焊接容纳装置的内壁上；锥形筒的顶部外圈压焊接在容纳装置的内壁上；

进一步的，所述的第二空气导向装置和第一空气导向装置的结构可以完全相同，也可以采用不相同的结构形式，具体的空气流入通道的分布形式可以采用不同的形式。

进一步的，为了进一步保证空气净化的质量，防止空气从第二空气导向装置与容纳装置侧壁之间形成的间隙中进入，因此需要将第二空气导向装置、第一空气导向装置与容纳装置侧壁之间密封连接；具体的可以直接将第二空气导向装置的外圈焊接在容纳装置侧壁，两者之间形成无缝焊接，或者为了拆卸的方便，第二空气导向装置、第一空气导向装置与容纳装置之间不固定，通过密封件进行密封。

进一步的，空气粉尘分离装置为一个锥状的筒体结构，其上部与容纳装置的内壁之间密封，即对应图中上部为大口径端，下部为小口径端。

上述装置净化分离流程如下：

1、空气中的重物质、轻物质、重细物质、轻细物质及空气进入第一空气导向装置，第一空气导向装置起到双重作用；(1)输入气量；(2)自身气压，由气压作用来气控阀片，调节机械工作中产生气量所需气流、气量的变化。

2、进入第二空气导向装置，在第二空气导向装置功能推动下，混合空气形成涡流；

3、空气粉尘分离装置内部的空气形成涡流、流向形成离心气流涡旋很自然，粉尘物质沿空气粉尘分离装置流动，在空气粉尘分离装置的作用下处理后的空气从空气流出通道吸出，粉尘物质从另一端口中流出，至粉尘收集装置中。

4、粉尘经过下旋、旋转、碰撞，撞击到气薄片，气薄片产生共振，形成再次净化分离；粗粉尘物质、细粉尘物质、重粉尘物质、轻粗粉尘物质、轻细粉尘物质与空气进行分离，进入下面的粉尘收集装置，净化后的空气上浮后从空气流出通道流出。

实施例2

在实施例1的基础之上，在所述的空气粉尘分离装置顶部的外壁上设有与第一空气导向装置、第二空气导向装置的螺旋式进气通道方向相同的二次进气口11，即锥形筒的外壁顶部设有二次进气口11，如图8所示；例如当第一空气导向装置、第二空气导向装置的螺旋进气通道为顺时针时，多个进气口也设置成螺旋式的，在此处设置二次进气口的目的主要是为了使从空气粉尘分离装置底部流出的空气再次通过二次进气口11进入到空气粉尘分离装置内部再次进行分离，二次进气口的设置使得整个装置内部的空气形成流动循环状态，增加了空气的流动性；

进一步的，在第一空气导向装置、第二空气导向装置的外圈再增加一个圆筒，圆筒底部设置与第一空气导向装置、第二空气导向装置的螺旋式进气通道方向相同的二次进气口10，如图15、图16、图17所示；空气粉尘分离装置7焊接在该圆筒的底部，空气从空气粉尘分离装置7底部流出后，经过容纳装置与空气粉尘分离装置7形成的空间从二次进气口10进入到空气粉尘分离装置7内再次进行循环。

实施例3

在实施例1的基础之上，在第二空气导向装置的第二空气流入通道上还设有气流调节装置；气流调节装置可以选用气流调节片式的结构，具体的如图7所示，其在第二空气导向装置上的安装形式如图5、图6所示，气流调节片9为一个金属薄片结构，其两端延伸到第二空气流入通道上方，气流调节片的气流的作用下可以上下浮动，实现对气流的自动调节。调节片的作用主要是为了调节进入空气粉尘分离装置的空气流量。

实施例4

如图14所示，在实施例1、实施例2、实施例3的基础之上，在空气粉尘分离装置的底部设有粉尘收集装置；进一步的，所述的粉尘收集装置包括锥形筒18，锥形筒18的底部为小口径端，且该端敞口放置一个球体19，该球体由轻质材料制作。

在所述的锥形筒18的大口径端还设有一个气薄片8，气薄片8通过连接片12连接在空气粉尘分离装置7的底部；

气薄片8在气流的作用下可振动；气薄片8在一个薄薄的片状结构，其通过薄的连接片连接在空气粉尘分离装置的底部；

进一步的，所述的锥形筒18的底部与容纳装置底部相连，在容纳装置底部开设有一个口，所述的球体在落下后也可以将该口封闭；在整个装置工作状态，受上部空气吸力的作用，球体为悬浮状，离心产生的粉尘会从容纳装置底部的开口位置掉落；在整个装置非工作状态时，球体在重力作用下，掉落在所述的容纳装置底部开口的位置，整个装置不工作。

实施例5

如图9、如图10所示，在实施例1、实施例2、实施例3的基础之上，在空气粉尘分离装置的底部设有粉尘收集装置；进一步的，所述的粉尘收集装置包括一个气薄片和收集盒，气薄片在气流的作用下可振动；气薄片为一个薄薄的片状结构，其通过薄的连接片连接在空气粉尘分离装置的底部；气薄片在整个装置工作过程中在气流的作用下会有一定的抖动或者振动，进而使粉尘掉落。

进一步的，收集盒的底部可以通过一个把手旋转，当收集盒集满粉尘后，旋转把手，将粉尘倒出。收集盒与容纳装置底部焊接在一起，或者通过螺纹连接在一起。

收集盒可以设计成倒锥状结构，上大下小，使得灰尘可以自动滑落到底部。

实施例6

如图11所示，在实施例1、实施例2、实施例3的基础之上，设计了另外一种粉尘收集装置，在空气粉尘分离装置的底部设有粉尘收集装置；所述的粉尘收集装置为一种自动控制结构，包括一个气薄片、收集盒和进气装置；所述的气薄片安装在所述的空气粉尘分离装置的底部，即实施1中的锥形筒底部，具体的安装方式可以直接焊接在锥形筒的外壁上，锥形筒与气薄片之间形成间隙，气薄片的外圈设有粉尘掉落通道，收集盒设置在气薄片的下方，用于盛装掉落的粉尘；所述的容纳装置的侧壁与空气粉尘分离装置相对应的部分设有一个进气通道，进气通道位于供气装置相连，供气装置在进气时，用于将收集盒上的粉尘吹落。

气薄片为一个薄薄的片状结构，其通过薄的连接片连接在空气粉尘分离装置的底部；气薄片在整个装置工作过程中在气流的作用下会有一定的抖动或者振动，进而使粉尘掉落。

收集盒与所述的容纳装置连接在一起，或者直接一体成型，收集盒底部可开启或者拆卸；例如，其底部直接通过螺纹或者卡接的方式与侧壁相连，在粉尘累积到一定程度时，可以手动旋转其底部，将粉尘倒掉。

又或者是容纳装置的底部可通过气缸15驱动开启；气缸15可以通过自动控制阀门或者手动控制阀门进行驱动，收集盒的底部与气缸的活塞杆直接连接或者间接连接；当收集盒的粉尘收集到一定程度后，驱动气缸驱动收集盒的底部开启，底部开启之后，供气装置13工作，将收集盒底部的粉尘吹落。供气装置13提供的是高压空气，压力的大小可以将粉尘吹落。

进一步的，收集盒可以设计成圆锥状，上大下小，使得灰尘可以自动滑落到底部。

实施例7

如图12、图13所示，本实施例是在前面实施例1-5的基础之上，公开一种空气净化系统，空气净化系统中包括多个实施例1-6任一所述的空气净化装置，多个所述的空气净化装置依次串联的，前一个空气净化装置的出气口与后一个空气净化装置的进气口相连通；图12、图13所示的是两级结构。

每一级空气净化装置可以设计成不同的结构也可以设计成相同的结构，例如，改变第一、第二空气导向装置的大小、气流调节阀片的个数，锥形筒的大小以及锥度等，实现空气旋流的形式以及控制量，更好发挥作用。

进一步的，在采用实施例6中所述的结构时，可以通过一套气缸同时驱动多个收集盒的底部同时开启，具体的参考如图12、图13所示，在图12和图13中，一套气缸驱动装置同时驱动两个空气净化装置的底部开启；且气缸驱动装置配合进气装置一起使用。且还设置了两个导向轴，在两个导向轴上设置一个弹簧，在弹簧的作用下，辅助收集盒底部的关闭。

实施例8

本实施例提供了一种发动机，包括：在所述的发动机的入口设有实施例1-6中所述的一个空气净化装置；或者空气净化装置设置多个，多个空气净化装置依次串联，最后一个空气净化装置的空气出口与发动机的空气入口相连。

在最后一个空气净化装置的末端还可以再设置一个蓄能元件，在静态情况下，储存空气，速度变化是机械工作正常化，随时短时补充气量，在运行中还能起到空气再次净化分离空气中极少量物质；在蓄能腔内，增导流螺旋叶，能起到在空气流动时，产生离心力，导叶留住粉尘物质，终端空气更纯净，进入发动机后空气效果更佳。

发动机在工作运行过程中，有一个速度变化的过程，有时在匀速工作，有时变换动力，同时净化分离系统也在变化，气流、气量、气压、控制元件、蓄能器都在起作用，及时补气、调整气流、气量、气压。

发动机要经过进气、压缩、燃烧膨胀、排气四个工作过程，才能完成一个工作循环；蓄能元件、除尘装置的使用能够更方便、更完善机械性能，利用率高、耐用，有一定的自动化性能，包括自排、总排、加配次密封，提高整机可靠性。

进一步的，每一级空气净化装置可以设计成不同的结构也可以设计成相同的结构，例如，改变第一、第二空气导向装置的大小、气流调节阀片的个数，锥形筒的大小以及锥度等，实现空气旋流的形式以及控制量，更好发挥作用。

实施例9

本实施例提供了一种内燃机，包括：在所述的内燃机的入口设有实施例1-6任一所述的一个空气净化装置；或者空气净化装置设置多个，多个空气净化装置依次串联，形成多级净化系统，最后一个空气净化装置的空气出口与内燃机的空气入口相连。

在最后一个空气净化装置的末端还可以再设置一个蓄能元件，在静态情况下，储存空气，速度变化是机械工作正常化，随时短时补充气量，在运行中还能起到空气再次净化分离空气中极少量物质。在蓄能腔内，增导流螺旋叶，能起到在空气流动时，产生离心力，导叶留住粉尘物质，终端空气更纯净，进入发动机后空气效果更佳。

每一级空气净化装置可以设计成不同的结构也可以设计成相同的结构，例如，改变第一、第二空气导向装置的大小、气体调节阀片的个数，锥形筒的大小以及锥度等，实现空气旋流的形式以及控制量，更好发挥作用。

针对实施例7-实施例9中的多级空气净化装置设计成不同为例，进行说明：

将二级空气净化装置与一级空气净化装置设计成不同的结构，对第一、第二空气导向装置大小以及进气通道的角度、气体调节阀片的个数、空气粉尘分离装置的高度以及锥度等进行改变，采用半控(减少气流调节阀片)减轻流速阻力，提高流量，为下一部更好发挥作用。

将三级或者后面的空气净化装置，不设置气流调节阀片，在二级空气净化装置基础上重新改动第一、第二空气导向装置大小以及进气通道的角度、气体调节阀片的个数、空气粉尘分离装置的高度以及锥度，改变了气流在空气粉尘分离装置内中涡旋旋转时间与速度。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。