Очистка топлива
Последовательность очистки.
Топливо начинают очищать уже в приемных горловинах, где установлены сетки. Далее топливо отстаивается в цистернах основного запаса и в отстойных. В них под действием гравитационных сил из него выпадают наиболее крупные частицы. Из отстойных цистерн и из цистерн основного запаса топливо поступает в расходные цистерны (баки) На этом пути его, как правило, очищают сепараторами, производящими принудительное отделение посторонних частиц под, действием центробежной силы.
В расходных цистернах (баках) предусмотрена зона отстоя топлива, а заборная труба с предохранительной сеткой поднята от дна на 50—100 мм. Этим еще раз предупреждается возможное попадание крупных частиц в топливную систему. От расходной цистерны до топливоподкачивающего насоса устанавливают фильтры грубой очистки. Они задерживают частицы более 50 мкм. За топливоподкачивающим насосом располагают обычно сдвоенные фильтры тонкой очистки, отсеивающие частицы более 5 мкм.
Последний этап очистки — предохранительные фильтры у форсунок. Они очищают топливо от частиц металлической пыли, окалины, фильтрующих элементов.
Топливо от воды очищают путем отстаивания в цистернах, сепараторами или фильтрующими элементами с гидрофобными свойствами.
Топливные фильтры.
Как уже было отмечено выше, по назначению различают фильтры предварительной, грубой и тонкой очистки. В зависимости от того, где установлены фильтры, их подразделяют на фильтры низкого давления, устанавливаемые до топливных насосов высокого давления, и фильтры высокого давления, расположенные перед форсункой.
По принципу улавливания частиц фильтры делят на поверхностные, когда примеси задерживаются на поверхности фильтрующего материала, и объемные — примеси задерживаются внутри фильтрующего материала.
К первым относят сетчатые и щелевые фильтры. Вторые изготовляют из войлока (фетра), картона, бумаги, синтетических и других фильтрующих элементов.
Фильтры предварительной очистки устанавливают в приемных горловинах цистерн основного запаса, на заборных трубах расходных цистерн. Это, как правило, цилиндрические каркасы из листовой стали, обтянутые металлическими сетками с размерами ячеек 0,25X0,25 мм.
Сетчатые фильтры грубой очистки топлива, как правило, изготовляют двухсекционными. Иногда для более качественной очистки, устанавливают последовательно три двухсекционных фильтра. Конструкция секций одинаковая. В каждой секции свой корпус 16 (рис. 113, а) и фильтрующий элемент 15. Трехходовой кран 13 предназначен для включения в действие сразу обеих секций или каждой в отдельности.
Корпус секции фильтра 16 двигателя типа Л275 состоит из стакана 4, днища 1, бурта 7 и крышки 12. Стакан 4 приварен к корпусу 14 трехходового крана. Внутрь стакана вставлен фильтрующий элемент 15. Каркас его состоит из цилиндра 5 из перфорированного стального листа, глухого днища 2, а сверху, днища 9 с отверстиями а для прохода топлива. Выступающими краями верхнее днище 9 ложится на бурт 7. Плотность прилегания днища 9 обеспечивает прокладка 8, поджимаемая пружиной 11. Каркас фильтрующего элемента покрыт латунной сеткой 6.
Топливо поступает в фильтр по трубе 17. Через нижние каналы в трехходового крана оно направляется в обе секции или в одну в зависимости от положения крана 13, и проходит через сетку 6 внутрь фильтрующего элемента. Затем через отверстия а оно поднимается вверх и по каналам б трехходового крана выходит из фильтра.
Сетка 6 задерживает загрязнения, находящиеся в топливе. Время от времени ее необходимо промывать, для чего снимают крышку 12 и вынимают из корпуса фильтрующий элемент. Благодаря наличию двух секций можно промывать фильтр во время работы двигателя. Для этого секцию, подлежащую промывке, отключают краном 13, тогда как вторая остается включенной.
Для включения секции фильтра в работу из нее необходимо удалить воздух, для чего предусмотрен кран 10. Нижний кран 3 служит для спуска топлива при отключении секции. Его можно также использовать для спуска воды и грязного топлива.
В целях увеличения фильтрующей поверхности фильтрующий элемент (рис. 113, 6) часто выполняют сборным из отдельных узлов дискового типа: обычно каркасных 18 и сетчатых 22, 19 дисков. Каркасные диски у внутреннего диаметра гофрированные, в результате чего форма элемента чечевицеобразная. Каркасные и сетчатые диски по внешнему диаметру скреплены ободами 17. Внутренние ободки 20 и 21 сетчатых дисков 22 и 19 отдельные. Фильтрующие узлы монтируют на центральной трубе и стягивают гайкой, образуется единый фильтрующий элемент. Топливо подступает к элементу снаружи, проходит через сетки дисков 22 и 19 внутрь его, затем через гофры диска 18 в центральную трубу и далее выходит из фильтра.
Тонкость очистки топлива зависит от плотности сетки. Под мелкую сетку (например, с проходными сечениями примерно 0,07X0,07 мм), изготовляемую из тонкой проволоки, обычной устанавливают слой более грубой. В некоторых фильтрах между рядами сеток помещают слой ткани (фланель), что обеспечивает заданную тонкость фильтрации.
В последнее время сетки заменяют фильтрующим материалом ТПВФ-3. Он представляет собой синтетический пористый материал — технический поливинилформаль, задерживающий воду и механические примеси.
Рис. 113. Сетчатый фильтр
Щелевые фильтры грубой и тонкой очистки.
Если для очистки сетчатые фильтры необходимо вскрывать, то пластинчато-щелевые фильтры грубой очистки можно промывать во время работы двигателя без их разборки. Хотя такие фильтры и изготовляют часто двухсекционными, но переключение с одной секции на другую не предусматривается. На рис 114, а изображен пластинчато-щелевой двухсекционный фильтр двигателей типа Л276.
Корпус 1 фильтра внутренней перегородкой 9 разделен на полость нефильтрованного топлива а и фильтрованного г. Из одной полости в другую топливо может переходить лишь через фильтрующие элементы 3 и 8.
Каждый фильтрующий элемент выбран из чередующихся кольцевых решеток (пластин) 11 толщиной 0,25 мм и звездочек 12 толщиной 0,1 мм. Решетки и звездочки надеты на стержень 5 с лыской и сжаты стаканом 2 при затягивании гайки 13.
Таким образом, между ободками решеток 11 остаются щели высотой 0,1 мм. Топливо, поступающее в полость а через входное отверстие б, проходит через щели и по каналам д, образованным вырезами решеток, направляется в полость г, откуда через отверстие в выходит к двигателю. Механические примеси остаются на внешней поверхности фильтрующего элемента. С целью очистки щелей между решетками 11 помещены скребки 10. Они надеты на квадратный стержень 7, ввернутый в головку 6. Фильтрующий элемент вместе со стаканом 2 можно поворачивать за рукоятку 4. При повороте фильтрующего элемента скребки очищают щели, причем очистка может быть произведена во время работы двигателя.
К числу щелевых относят и фильтры высокого давления. Поскольку они должны удерживать лишь случайные частички, вместимость их небольшая, что позволяет упростить конструкцию.
Рис. 114 Щелевые фильтры низкого (а) и высокого давления (б, в)
Фильтры высокого давления предусматривают с продольными и с кольцевыми щелями.
Фильтр с продольными щелями состоит из корпуса 15 (рис. 114, 6) и стержня 18. Нарезным участком 14 корпус 15 ввернут в корпус форсунки. К другому его нарезному участку 17 присоединена форсуночная трубка от ТНВД. Диаметры концевых участков 16 и 19 стержня 18 плотно прилегают к поверхности расточки корпуса 15.
Вдоль стержня 18 прорезаны канавки б и а. Половина канавок б, прорезаемых от правого конца стержня, не доходит до его левого конца, а канавки а, наоборот, начаты слева и не доходят до правого его конца. Топливо от насоса высокого давления входит справа в канавки б, проходит по щелям между стержнем и корпусом в канавки а, выходит слева и направляется в форсунку. Частицы, превышающие высоту щели, задерживаются в канавках б и а.
Фильтр высокого давления с кольцевыми щелями (рис. 114, в) состоит из корпуса 20, ввернутого в корпус форсунки, и стержня 21 концы которого входят плотно в расточку корпуса 20 В средней части стержня диаметр меньше, в связи с чем между ней и расточкой корпуса образуется зазор порядка 0,02—0,05 мм.
Вдоль стержня 21 просверлены каналы а и б. Последний канал является входным, в него поступает топливо от насоса высокого давления. Канал а — выходной, из него топливо направляется в форсунку. На поверхности стержня 21 проточены канавки, направления их эксцентриситетов диаметрально противоположны. Благодаря этому канавки в сообщаются с входным каналом б, а канавки г — с выходным каналом а. Топливо из входного канала б поступает в канавки в, затем проходит через щель между стержнем 21 и расточкой корпуса 20 в канавки г, а из них в выходной канал а. Механические примеси остаются в канавках в.
Фильтры тонкой очистки.
Твердые частички размером менее 50 мкм, не удерживаемые сетчатыми, щелевыми и матерчатыми фильтрами, вызывают изнашивание плунжерных пар топливных насосов. Этот процесс можно частично уменьшить, если установить фильтры тонкой очистки.
На многих двигателях применяют войлочные фильтры тонкой очистки. На рис. 115, а изображен такой фильтр двигателя ЗД6. Фильтрующий элемент выбран из войлочных пластин 5 и б, причем тонкие пластины изготовлены из более плотного войлока и поставлены в целях сохранения формы элемента. Войлочные пластины надеты на перфорированный цилиндр 8. На этот цилиндр предварительно надевают шелковый чехол 7, предназначенный для удержания ворсинок войлока, которые могут быть увлечены топливом. В других фильтрах под шелковый чехол устанавливают латунную сетку. Войлочные пластины зажаты между припаянным днищем 12 каркаса и свободным днищем 4 гайкой 3.
Фильтрующий элемент вставлен внутрь стакана 10, который прикреплен к основанию 18 фильтра с помощью центрального стержня 9 и колпачковой гайки 19. Для уплотнения предусмотрены войлочные прокладки 2 и 11, поджимаемые пружиной 1. Топливо поступает в фильтр по трубе 17, проходит через войлочные пластины в направлении снаружи внутрь и выходит из фильтра через трубу 20.
Фильтры тонкой очистки часто выполняют односекционными. Однако встречаются и двухсекционные фильтры, снабженные трехходовым краном. В фильтре двигателя ЗД6 предусмотрены клапаны 13 на входе и выходе для выключения и включения секций. При нормальной работе двигателя колпачки 15 навернуты на штуцера 16, т. е. клапаны 13 открыты. Если фильтр необходимо вскрыть во время работы двигателя, колпачки 15 соответствующей секции отвертывают, пружины 14 закрывают клапаны и секция отключается. Войлочные фильтры задерживают механические примеси размерами 15 — 20 мкм. Однако наиболее сильно на изнашивание плунжерных пар топливных насосов влияют частицы размерами 6—12 мкм. Поэтому для тонкой очистки топлива стали применять бумагу и специальные фильтроткани.
Рис. 115. Фильтр тонкой очистки:
а - войлочный; б - типа 2ТФ-4 задерживающие примеси указанных размеров.
Отечественные фильтры тонкой очистки изготовляют следующих типов: ТФ — с одним фильтрующим элементом и 2ТФ — с двумя. Фильтры ТФ могут иметь пять типоразмеров, фильтры 2ТФ — семь. Рекомендуемый расход топлива за 1 ч через фильтр ТФ-1 составляет 6 кг, через фильтр, ТФ-2 — 11, через фильтр ТФ-3 — 20, через фильтр ТФ-4 — 50, через фильтр 2ТФ-2 — 23, через фильтр 2ТФ-3 —40, через фильтр 2ТФ-4 —200, через, фильтр 2ТФ-5 — 400 кг.
Фильтрующие элементы выполняют из бумаги, а при большой пропускной способности — из фильтроткани. Преимущество фильтроткани — возможность промывки фильтра без его разборки обратным потоком топлива.
Так на рис. 115, б изображен фильтр двигателей М401А, в котором применена фильтроткань, допускающая промывку обратным потоком топлива.
Фильтрующий элемент состоит из сложенного по длине цилиндра 30 из специальной ткани, верхнего 31 и нижнего 26 днищ центральной гильзы 27. Элемент надет на трубку 28, ввернутую в корпус 32 фильтра, уплотнен войлочными прокладками, поджимаемыми пружиной 24, и закреплен в стакане стяжным винтом 25.
Топливо поступает к трехходовому крану 35 фильтра по трубе 34. При нормальной работе кран ставят в положение «Рабочее», показанное на рисунке, при котором включены обе секции. От крана 35 топливо направляется внутрь стаканов 29, проходит через фильтроткань 30, затем через отверстия в гильзах 27 и трубках 28 поступает в каналы а из левой и б из правой секций, из которых по трубе 33 направляется к двигателю.
Для промывки какой-либо из секций, пример левой, необходимо поставить кран 35 в положение «Промывка левой секции» и несколько вывернуть штуцер 22, освободив этим шариковый клапан 23 Топливо из включенной в работу правой секции будет по каналу б продолжать поступать через трубку 33 к двигателю и, кроме того, по каналу а в левую секцию Двигаясь в ней по направлению «изнутри наружу», топливо промоет ткань 30 левой секции и вместе со смытой грязью станет вытекать через трубу 21 в емкость грязного топлива. Окончив промывку, штуцер 22 ввертывают и клапан 23 закрывает путь топливу, а кран 35 ставят в положение «Рабочее». Промывку секции выполняют при малых нагрузках на двигатель, когда через фильтр проходит небольшое количество топлива.
Бумажные фильтрующие элементы изготовляют аналогично, но сложенный по длине цилиндр из специальной бумаги помещают внутрь перфорированного картонного цилиндра. Такой фильтрующий элемент не промывают, после загрязнения (срок службы примерно 1000 ч) его выбрасывают. Для надежной работы фильтра желательно применять топливо с коэффициентом фильтрации не более двух.
Бумажные и тканевые фильтры удерживают механические примеси размером более 5 мкм, а некоторые — более 2 мкм.
Кроме перечисленных выше материалов, в качестве фильтрующих применяют фетр, пряжу, искусственную минеральную шерсть, металлокерамику.
Сепараторы.
При обводненном или не обеспечивают его очистку, так как не задерживают воду, а от большого количества загрязнений быстро забиваются. В этих случаях для очистки топлива используют сепаратор, который работает по принципу отделения от топлива более тяжелых примесей (воды или загрязнений) под действием центробежной силы. Основная, верхняя часть сепаратора схематически изображена на рис. 116, а.
Внутри корпуса 2 сепаратора на вертикальном валу 1 установлен барабан 3, частота вращения которого 7000 мин-1. Вместе с ним вращается тарелкодержатель 15, на который надеты 35—40 тарелок 5 с отверстиями а. Тарелки также вращаются вместе с барабаном. Сверху на тарелкодержатель надета горловина 16. Барабан закрыт крышкой 5, закрепленной гайкой 7. На верхний торец крышки 8 уложено регулирующее кольцо 11, зажатое гайкой 12.
Корпус сепаратора закрыт крышкой 9. Внутреннее пространство ее перегородками 10, 13 и 14 разделено на полости: водяную б, чистого топлива в и переполнительную г. Кроме того, в крышке 9 предусмотрен канал д, по которому топливо поступает внутрь сепаратора.
Топливо из канала д крышки поступает внутрь тарелкодержателя 15, а оттуда в нижнюю часть барабана. Затем, проходя через отверстия а тарелок и через зазоры между тарелками, оно движется вверх. Поскольку при этом топливо вращается вместе с тарелками, грязь и вода, как более тяжелые, отбрасываются центробежной силой к стенкам барабана 3. Грязь скапливается у стенок, образуя отложения 4, а вода, огибая конус 6 горловины 16, проходит в полость б, откуда по сливной трубе стекает в специальную цистерну, находящуюся под сепаратором. Чистое топливо, направляемое конусом горловины 16 к центру, выходит в полость откуда специальный насос сепаратора подает его в сборную цистерну.
Рассмотренный способ так называемый способ пурификации сепарирования может быть использован лишь при значительной обводненности топлива. Если в топливе будет мало воды, то у стенок барабана 3 будет не вода, а топливо. Следовательно, топливо будет проходить не только в полость в, но и в полость б, т. е. в сточную цистерну.
Если топливо необходимо очистить от грязи и очень небольшого количества воды, сепаратор собирают так, как изображено на рис 116, 6. На тарелкодержатель надевают сначала нижнюю глухую тарелку 79, затем остальные тарелки Сверху их надевают грязевую тарелку 18, вплотную прилегающую к крышке барабана. К крышке крепят горловину 17 иной, чем на рис 116, а, формы.
При таком способе сборки барабана (способ кларификации) топливо входит в тарелки в радиальном направлении и проходит по-прежнему в полость в чистого топлива (см рис 116, а). Грязь и вода отбрасываются к стенкам барабана 3, образуя отложения 4. Полость б при этом способе работы сепаратора оказывается отключенной. Время от времени сепаратор останавливают и барабан очищают от отложений. Вал 1 сепаратора приводится в движение от электродвигателя. Сепаратор оборудован двумя насосами и подогревателем. Один насос предназначен для подачи топлива в сепаратор, другой — для выкачивания из него чистого топлива. Благодаря подогревателю можно сепарировать вязкие нефтепродукты. Для непрерывной очистки тяжелого топлива начали применять самоочищающиеся сепараторы, барабан одного из которых изображен на рис 117. В цилиндрической части барабана 6 предусмотрены пазы д, а крышка барабана и нижний диск тарелкодержателя 1 изготовлены конической формы, с тем чтобы диаметр внутреннего пространства барабана в районе пазов был наибольшим. В нижней части барабана помещен затвор 5, выполненный в виде поршня. В полости к и г над поршнем и под ним может быть подведена так называемая буферная вода.
Рис. 116 Схемы сепаратора
Под ее давлением затвор 5 может находиться в верхнем положении (левая часть рисунка) или в нижнем (правая часть) В первом случае затвор перекрывает пазы д, во втором открывает их.
Буферная вода поступает по двум трубам, находящимся одна внутри другой внутренней 7 и наружной 8. Когда после пуска сепаратора барабан начнет вращаться с номинальной угловой скоростью, открывают кран, через который вода поступает во внутреннюю трубу 7. Из нее вода через отверстия б проходит в полость г под затвором 5 и отбрасывается центробежной силой к стенкам барабана 6. Так как в днище барабана предусмотрены сливные отверстия в, слой воды в полости г будет иметь форму кольца с внутренним радиусом, равным расстоянию сливных отверстий в от оси вращения барабана. Под давлением воды затвор 5 поднимется и перекроет пазы д, как изображено в левой части рисунка. После этого в барабан по каналу е начнет поступать сепарируемое топливо, а подвод буферной воды прекратится.
Время от времени (периодичность зависит от количества сепарируемого топлива и его загрязненности) отложения 4, образующиеся в сепараторе и называемые шламом, удаляют. Эту операцию (разгрузку барабана) выполняют следующим образом. Подачу топлива в сепаратор прекращают Затем открывают кран для подачи буферной воды в наружную трубу 8, из которой она проходит через отверстия а в полость к над затвором. Поскольку отверстия а расположены близко к оси вращения барабана, буферная вода заполнит практически всю полость к. Следовательно, вода будет давить на всю верхнюю поверхность поршневой части затвора 5. Находящаяся в полости г вода давит лишь на часть нижней поверхности его (от избыточного давления воды в полости к затвор опустится, как это изображено на правой части рисунка), пазы д окажутся открытыми. Через эти пазы под действием центробежной силы шлам будет выбрасываться в специальную полость корпуса сепаратора, откуда он отводится в подсланевую цистерну.
Рис. 117 Барабан самоочищающеюся сепаратора СЦС ЗМ
Для промывки барабана через кран 3 может быть подано некоторое количество горячей воды, также выбрасываемой через пазы д.
Окончив разгрузку и промывку барабана, трубу 8 для подачи буферной воды в полость к перекрывают. Оставшаяся в этой полости вода вытекает под действием центробежной силы через отверстия ж и и, после чего под давлением воды, находящейся в полости г, поднимется затвор 5, перекроет пазы д. Сепаратор снова готов к работе. Если пpoизвoдитcя пурификация (левая часть рис 117), то часть топлива, поступившая в барабан после разгрузки, выйдет через щель над конусом 2 в водяную полость и (см рис 116, а) т. е. будет потеряна. Поэтому перед включением топлива в барабан-пурификатор через кран 3 (см рис 117) подают воду для образования внутри барабана водяного затвора. При кларификации (правая часть рис. 117) водяной затвор не нужен.
Обычно в системе топливоподготовки предусматривают два сепаратора, которые могут работать как параллельно, так и последовательно. При последовательном включении первый сепаратор работает по способу пурификации, второй — по способу кларификации.
Скачать реферат:
Пароль на архив: privetstudent.com