本发明属于发动机进气过滤技术领域，具体涉及一种流场优化的高效低阻空气滤清器。
背景技术：
在重型车辆高原、沙漠等特殊环境的使用过程中，发动机进气的空气过滤装置发挥着重要作用，空气滤清器作为空气过滤装置的关键部件，其阻力决定了空气滤清器的使用寿命和发动机的功率消耗，采用有效手段降低空气滤清器的初始阻力，是提升空气滤清器整体性能的重要途径。
技术实现要素：
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何应用流场优化技术和方法，形成一种流场优化的高效低阻空气滤清器，以解决特种重型车辆空气滤清器在使用过程中出现的阻力过高问题。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供一种流场优化的高效低阻空气滤清器，所述滤清器包括：空气滤清器出气口1、空气滤芯2、空滤壳体3、抽尘装置4、预滤器5、导流锥6；
所述空气滤清器出气口1固定在空滤壳体3上，与空气滤芯2内腔联通，空气滤芯2通过压缩密封圈与空滤壳体3接触并形成密封；
所述预滤器5固定在空滤壳体3的前端进气开口外侧，作为空气滤清器进气的第一层过滤，预滤器5采用直通或逆转式旋风筒，应用惯性分离原理分离进入空气滤清器中含尘空气中的大颗粒粉尘；
所述抽尘装置4通过管路与预滤器5连接，将预滤器5分离出的粉尘排出预滤器壳体；
所述预滤器5过滤后的较干净空气进入空滤壳体3内安装着的空气滤芯2，由空气滤芯2进行再次过滤，将其称之为精滤，精滤过后的洁净空气通过空气滤清器出气口1流出，进入发动机增压器供给发动机燃烧。
其中，所述滤清器还包括滤清器上盖板7，滤清器上盖板7与空滤壳体3形成密封空腔，使气流只能通过预滤器5进入滤清器腔体。
其中，所述粗滤器5与抽尘装置4相连接，抽尘装置4的抽气流量与粗滤器5的总进气流量成一定的比例关系。
其中，所述空气滤芯2为圆台或类似圆锥形状，减小气流从预滤器5流出后进入空气滤芯2表面的阻挡面积，以优化流场，降低系统阻力。
其中，在空气滤芯2与预滤器5之间的空间内，布置圆锥体结构-导流锥6，导流锥6锥尖方向指向预滤器5入流方向，锥底与圆台状空气滤芯2的小圆端贴合，与圆台型滤芯同轴，将导流锥6与空气滤芯2形成一个锥状体，流体从锥状体的锥尖入流，从锥状体的底部出流，达到降低气体阻力的目标。
其中，所述导流锥的角度为10°～179°。
其中，所述空气滤清器用于过滤进入动力设备的空气中所含的灰尘和杂质，以减少气缸、活塞和活塞环的异常磨损，延长动力设备的使用寿命，为动力设备提供洁净的空气。
其中，所述滤清器具备进气、过滤和出气三个过程，进气过程，由空滤壳体3进气口与预滤器5加抽尘装置4配合实现；过滤过程，由预滤器5实现粗滤，空气滤芯2实现精滤；出气过程，由空气滤芯2内腔出气口配合空气滤清器出气口1实现；
其中，所述空气滤芯2采用高效滤纸制成。
其中，所述空气滤芯2与空滤壳体3之间采用径向密封或轴向密封，后端采用基于摆杆原理设计的滤芯支撑压紧机构8，；滤芯支撑压紧机构8安装在空滤壳体3上，在旋转驱动的条件下，滤芯支撑压紧机构8的滚轮支撑架自适应的贴合滤芯底部，利用支撑架在水平面投影方向的长度变化实现对滤芯的支撑和解脱。
(三)有益效果
与现有技术相比较，本发明所提供的流场优化的高效低阻空气滤清器，是一种通过特定壳体结构、滤芯造型、导流装置和各过滤元件布置综合构成的新型空气滤清器，该空气滤清器采用流场规划技术，应用导流装置和圆台型滤芯，有效降低了系统阻力和延长保养时间，结构简单，装配方便。解决了重型车辆进气系统在有限空间约束的条件下，空气滤清器无法满足车辆发动机进气需求的问题，具体表现为系统阻力高和保养时间短。该型空气滤清器初始进气阻力低(出气管路测点阻力数据≤2kpa)，初始效率高(≥99.5％)，使用寿命长，在2g/m3灰尘浓度条件下可以达到≥15h。
附图说明
图1为本发明实施例空气滤清器结构示意图；
图2、图3、图4为本发明实施例的顶紧装置实施状态图
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
为解决上述技术问题，本发明提供一种流场优化的高效低阻空气滤清器，如图1-图4所示，所述滤清器包括：空气滤清器出气口1、空气滤芯2、空滤壳体3、抽尘装置4、预滤器5、导流锥6；
所述空气滤清器出气口1固定在空滤壳体3上，与空气滤芯2内腔联通，空气滤芯2通过压缩密封圈与空滤壳体3接触并形成密封；
所述预滤器5固定在空滤壳体3的前端进气开口外侧，作为空气滤清器进气的第一层过滤，预滤器5采用直通或逆转式旋风筒，应用惯性分离原理分离进入空气滤清器中含尘空气中的大颗粒粉尘；
所述抽尘装置4通过管路与预滤器5连接，将预滤器5分离出的粉尘排出预滤器壳体；
所述预滤器5过滤后的较干净空气进入空滤壳体3内安装着的空气滤芯2，由空气滤芯2进行再次过滤，将其称之为精滤，精滤过后的洁净空气通过空气滤清器出气口1流出，进入发动机增压器供给发动机燃烧。
其中，所述滤清器还包括滤清器上盖板7，滤清器上盖板7与空滤壳体3形成密封空腔，使气流只能通过预滤器5进入滤清器腔体。
其中，所述粗滤器5与抽尘装置4相连接，抽尘装置4的抽气流量与粗滤器5的总进气流量成一定的比例关系。
其中，所述空气滤芯2为圆台或类似圆锥形状，减小气流从预滤器5流出后进入空气滤芯2表面的阻挡面积，以优化流场，降低系统阻力。
其中，在空气滤芯2与预滤器5之间的空间内，布置圆锥体结构-导流锥6，导流锥6锥尖方向指向预滤器5入流方向，锥底与圆台状空气滤芯2的小圆端贴合，与圆台型滤芯同轴，将导流锥6与空气滤芯2形成一个锥状体，流体从锥状体的锥尖入流，从锥状体的底部出流，达到降低气体阻力的目标。
其中，所述导流锥的角度为10°～179°。
其中，所述空气滤清器用于过滤进入动力设备的空气中所含的灰尘和杂质，以减少气缸、活塞和活塞环的异常磨损，延长动力设备的使用寿命，为动力设备提供洁净的空气。
其中，所述滤清器具备进气、过滤和出气三个过程，进气过程，由空滤壳体3进气口与预滤器5加抽尘装置4配合实现；过滤过程，由预滤器5实现粗滤，空气滤芯2实现精滤；出气过程，由空气滤芯2内腔出气口配合空气滤清器出气口1实现；
其中，所述空气滤芯2采用高效滤纸制成。
其中，所述空气滤芯2与空滤壳体3之间采用径向密封或轴向密封，后端采用基于摆杆原理设计的滤芯支撑压紧机构8，；滤芯支撑压紧机构8安装在空滤壳体3上，在旋转驱动的条件下，滤芯支撑压紧机构8的滚轮支撑架自适应的贴合滤芯底部，利用支撑架在水平面投影方向的长度变化实现对滤芯的支撑和解脱。
实施例1
本发明实施例的高效低阻空气滤清器，是一种通过流场优化理论计算，通过工程化实现的高效率、低阻力的空气滤清器系统。低阻通过全局优化滤清器气流，实现从入流到出流的低阻化处理，特别是圆台型滤芯和导流锥等装置的使用，使气流均匀透过空气滤芯表面，有效避免解决涡旋、涡流问题，高效是通过预滤器和滤芯构成的双级过滤形式来初步实现的，效率的高精度是通过构成滤芯的高效过滤材料来保证的。
具体而言，如图1所示，本发明实施例提供的高效低阻空气滤清器，是一种直流式空气滤清器，空气从预滤器进入滤清器腔体，气流不发生转向或收缩，通过导流锥扩散进入空气滤芯，滤清器出气口管路的初始段与空气滤芯出口直径相近，位置对接，滤清后的洁净气流直接从滤芯出口进入滤清器出口，中间气流不发生扩张和收缩，以上过程的实施都是尽量保证气流在空气滤清器内运行时不产生压力降的变化，即不产生额外阻力。
如图2-图4所示，空气滤清器出气口1固定在空滤壳体3上，一端插入空气滤芯2内腔，这就要求出气口1外径与空气滤芯2内腔内径之间形成一定的配合关系，既保证密封又要保证滤芯插入出气口1，该型空气滤清器无集气箱，空气滤芯2通过压缩密封圈轴向或径向的形式与空滤壳体3和出气口1接触并形成密封。滤清器上盖板7通过法兰密封面和胶垫与空滤壳体3形成密封空腔，密封结构使气流只能通过预滤器5进入滤清器腔体，空气滤芯2入流侧还串联着导流锥6，最终形成“气流入口-预滤器-导流锥-空气滤芯-滤清器出气口”的“一条龙”气流流动路线，气流在流动过程中无转向，圆台滤芯+导流锥使气流迎风撞击面积降低到最小，滤清器出气口之前无剧烈的收扩口，以上三点可以显著降低空气滤清器初始阻力。
预滤器5固定在空滤壳体3的前端，空滤壳体3依据预滤器5的截面尺寸进行进气口开口，预滤器5通过固定脚与空滤壳体3固定连接，作为空气滤清器进气的第一层过滤，预滤器5采用直通或逆转式旋风筒，应用惯性分离原理分离进入空气滤清器中含尘空气中的大颗粒粉尘。抽尘装置4通过管路与预滤器5连接，将预滤器5分离出的粉尘排出预滤器壳体。预滤器5过滤后的较干净空气进入空滤壳体3内腔，由外向内通过空气滤芯2，由空气滤芯2进行再次过滤，通常称之为精滤，精滤过后的洁净空气通过空气滤清器出气口1流出，进入发动机增压器供给发动机燃烧。
空气滤芯2与空滤壳体3之间采用径向密封或轴向密封，后端采用基于摆杆原理设计的滤芯支撑压紧机构8，；滤芯支撑压紧机构8安装在空滤壳体3上，在旋转驱动的条件下，滤芯支撑压紧机构8的滚轮支撑架自适应的贴合滤芯底部，利用支撑架在水平面投影方向的长度变化实现对滤芯的支撑和解脱。
在空气滤芯2与预滤器5之间的空间内，即在滤芯支撑压紧机构8之上，布置圆锥体结构-导流锥6，导流锥6锥尖方向指向预滤器5入流方向，锥底与圆台状空气滤芯2的小圆端贴合，与圆台型滤芯同轴，将导流锥5与空气滤芯2形成一个锥状体，流体从锥状体的锥尖入流，从锥状体的底部出流，达到降低气体阻力的目标。
实施例2
本实施例提供一种流场优化的高效低阻空气滤清器；空气滤清器主要包括空气滤清器出气口1、空气滤芯2、空滤壳体3、抽尘装置4、预滤器5、导流锥6、滤清器盖板7、滤芯支撑压紧机构8和滤清器固定角10。
所述空气滤清器出气口1固定在空滤壳体3上，与空气滤芯2内腔联通，该型空气滤清器无集气箱，空气滤芯2通过压缩密封圈轴向或径向的形式与空滤壳体3接触并形成密封。滤清器上盖板7与空滤壳体3形成密封空腔，使气流只能通过预滤器5进入滤清器腔体，空气滤芯2入流侧还串联着导流锥6，最终形成“气流入口-预滤器-导流锥-空气滤芯-滤清器出气口”的“一条龙”气流流动路程，气流在流动过程中无转向，圆台滤芯+导流锥使气流撞击面积降低到最小，滤清器出气口之前无剧烈的收扩口，以上三点可以显著降低空气滤清器初始阻力。
预滤器5固定在空滤壳体3的前端进气开口外侧，作为空气滤清器进气的第一层过滤，预滤器5采用直通或逆转式旋风筒，应用惯性分离原理分离进入空气滤清器中含尘空气中的大颗粒粉尘。抽尘装置4通过管路与预滤器5连接，将预滤器5分离出的粉尘排出预滤器壳体。预滤器5过滤后的较干净空气进入空滤壳体3内安装着的空气滤芯2，由空气滤芯2进行再次过滤，通常称之为精滤，精滤过后的洁净空气通过空气滤清器出气口1流出，进入发动机增压器供给发动机燃烧。
空气滤芯2与空滤壳体3之间采用径向密封或轴向密封，后端采用基于摆杆原理设计的滤芯支撑压紧机构8，；滤芯支撑压紧机构8安装在空滤壳体3上，在旋转驱动的条件下，滤芯支撑压紧机构8的滚轮支撑架自适应的贴合滤芯底部，利用支撑架在水平面投影方向的长度变化实现对滤芯的支撑和解脱。
在空气滤芯2与预滤器5之间的空间内，即在滤芯支撑压紧机构8之上，布置圆锥体结构-导流锥6，导流锥6锥尖方向指向预滤器5入流方向，锥底与圆台状空气滤芯2的小圆端贴合，与圆台型滤芯同轴，将导流锥5与空气滤芯2形成一个锥状体，流体从锥状体的锥尖入流，从锥状体的底部出流，达到降低气体阻力的目标。
实施例3
本实施例提供一种流场优化的高效低阻空气滤清器，其包括空气滤清器出气口1、空气滤芯2、空滤壳体3、抽尘装置4、预滤器5、导流锥6；
所述空气滤清器出气口1固定在空滤壳体3上，与空气滤芯2内腔联通，该型空气滤清器无集气箱，空气滤芯2通过压缩密封圈轴向或径向的形式与空滤壳体3接触并形成密封。预滤器5固定在空滤壳体3的前端进气开口外侧，作为空气滤清器进气的第一层过滤，预滤器5采用直通或逆转式旋风筒，应用惯性分离原理分离进入空气滤清器中含尘空气中的大颗粒粉尘。抽尘装置4通过管路与预滤器5连接，将预滤器5分离出的粉尘排出预滤器壳体。预滤器5过滤后的较干净空气进入空滤壳体3内安装着的空气滤芯2，由空气滤芯2进行再次过滤，通常称之为精滤，精滤过后的洁净空气通过空气滤清器出气口1流出，进入发动机增压器供给发动机燃烧。
所述空气滤清器，其主要功能是用于过滤进入动力设备的空气中所含的灰尘和杂质，以减少气缸、活塞和活塞环的异常磨损，延长动力设备的使用寿命，为动力设备提供洁净的空气。
所述空气滤清器，具备进气、过滤和出气三个过程，进气过程，由空滤壳体3进气口与预滤器5加抽尘装置4配合实现；过滤过程，由预滤器5实现粗滤，空气滤芯2实现精滤；出气过程，由空气滤芯2内腔出气口配合空气滤清器出气口1实现；
所述空气滤清器，粗滤器5与抽尘装置4相连接，抽尘装置4的抽气流量与粗滤器5的总进气流量成一定的比例关系。
所述空气滤清器，为优化流场，降低系统阻力，空气滤芯2为圆台或类似圆锥形状，减小气流从预滤器5流出后进入空气滤芯2表面的阻挡面积。
所述空气滤清器，为了更进一步减小气流从预滤器5流出后进入空气滤芯2的阻挡表面，在空气滤芯2与预滤器5之间的空间内，布置一圆锥体结构-导流锥6，导流锥6锥尖方向为预滤器5入流方向，锥底与圆台状空气滤芯2的小圆端贴合，将导流锥5与空气滤芯2形成一个锥状体，流体从锥状体的锥尖入流，从锥状体的底部出流，达到降低气体阻力的目标，导流锥的角度为10°～179°。
所述空气滤清器，空滤壳体3除预滤器5连接处外，其余应用盖板和橡胶密封环封闭，即气流仅也只能从预滤器5进气口进入。
所述空气滤清器，空气滤清器出气口1通过胶管或胶管与钢管的组合与发动机增压器进气口相连。
所述空气滤清器，空气滤芯2采用高效滤纸制成，可以使空气滤清器的滤清效率大于等于99.7％。
所述空气滤清器，在空气滤清器出气口1处测量的压力降数值小于等于3kpa。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。