Очистка масла, топлива и воздуха

ВАЖНОЕ УСЛОВИЕ НАДЕЖНОЙ РАБОТЫ ДИЗЕЛЯ

Масло, топливо, воздух, без которых работа дизелей невозможна, обычно содержат посторонние твердые частицы, размер которых не превышает 10—20 мкм (пыль). Твердые частицы представляют большую угрозу для трущихся деталей. Особенно опасны «остроконечные» частички кварца, так как они тверже даже стали. Если не принять специальных мер, то эти частицы, попав внутрь цилиндров дизеля, топливных насосов и других узлов, имеющих трущиеся детали, проникнут в самые маленькие зазоры между ними и, вклинившись в поверхности трения, металл которых более мягок, исцарапают их. Это вызовет быстрый износ, сопровождающийся увеличением первоначального зазора между трущимися поверхностями и искажением их геометрической формы. Например, искажение геометрической формы уплотнительного кольца может вызвать утечку воздуха при такте сжатия в цилиндре, что ухудшит условия воспламенения топлива при впрыске. При больших зазорах увеличивается утечка масла и ухудшаются условия смазки трущихся деталей. Отрицательно сказывается на техническом состоянии дизеля увеличение зазора между поршнем и цилиндровой втулкой, в подшипниках валов, между плунжером топливного насоса и его втулкой.
Кроме того, по мере работы в дизеле масло засоряется частицами металла, образующимися в результате истирания сопряженных деталей, отвердевшими частицами сгоревшего топлива, продуктами разложения масел и т. п. Будучи загрязненным, масло, предназначенное для уменьшения износа, само начинает ускорять износ смазываемых им трущихся деталей, поэтому очень важно вовремя улавливать и отделять от масла посторонние частицы.
Для борьбы с загрязнением топлива, масла и воздуха тепловозные дизели снабжаются специальными устройствами: топливными и масляными фильтрами, воздухоочистителями и др.

ФИЛЬТР ГРУБОЙ ОЧИСТКИ МАСЛА

Чтобы «поймать» продукты, загрязняющие масло, в масляную систему каждого тепловозного дизеля включено несколько своеобразных ловушек. Самой простой из них является сетка, закрывающая поддон поддизельной рамы, где хранится масло. На тепловозе сетка имеет много отверстий (ячеек) диаметром 1,5 мм, поэтому она задерживает частицы размером только свыше 1,5 мм.
Масло из поддона в масляный коллектор дизеля попадает, как уже указывалось, через специальный фильтр, который задерживает относительно крупные частицы (размером более 0,15 мм), содержащиеся в масле, отчего этот фильтр называется фильтром грубой очистки.

Рис. 116. Устройство пластинчато-щелевого фильтра грубой очистки масла

В его конструкцию заложена идея щелевой решетки, напоминающей гребенку. Решетка образуется из набора тонких круглых пластинок с восемью вырезами в каждой (рис. 116, а и б) и прокладок, отделяющих пластинки друг от друга (толщина прокладки 0,15 мм определяет кольцевой зазор-щель между пластинками и, следовательно, размер улавливаемых частиц). Несколько сотен таких чередующихся между собой пластинок и прокладок своими центральными отверстиями насажены на вертикальный валик, снабженный вверху рукояткой, и плотно прижаты друг к другу.
Масло, поступающее от насоса под давлением к фильтру, вынуждено разделяться на сотни плоских струек. Двигаясь с маслом, твердые частицы (размером больше 0,15 мм) попадают в кольцевые зазоры и застревают там или остаются на поверхности фильтра, а масло, продавливаемое через щели, уходит в вертикальные каналы, образованные всеми вырезами в пластинках и прокладках. Частицы размером меньше высоты щели (зазора) проходят через фильтр с потоком масла, не задерживаясь.

Рис. 117.Корпус фильтра грубой очистки масла и его камеры

Корпус, где помещаются фильтры, разделен на две изолированные друг от друга камеры (рис. 117): для очищенного и неочищенного масла. В корпусе установлено несколько одинаковых фильтрующих элементов-секций, которые работают параллельно. При фильтрации масла твердые частицы, застревая в щелях, постепенно забивают их. Поэтому щели фильтра нужно периодически очищать.
Для этого рядом с фильтром крепят на неподвижной стойке ножи-скребки (см. рис. 116, б), число которых равно числу щелей. Ножи входят в зазоры между пластинками, где скапливается грязь. Чтобы удалить твердые частицы с наружной поверхности фильтра, помощник машиниста (или машинист), несколько раз поворачивая рукоятку фильтра, вращает тем самым весь набор пластинок относительно неподвижных ножей. Накопившиеся твердые частицы, наталкиваясь на ножи, сбрасываются в камеру неочищенного масла (см. рис. 117) и оседают на дно корпуса. Таким образом в камеру очищенного масла они не попадают.
А что произойдет, если вовремя не прочистить фильтр? В этом случае он полностью засорится и подача масла через него прекратится. Чтобы детали дизеля не остались без смазки, перед фильтром ставится перепускной клапан (рис. 118).

Рис.118. Схема размещения фильтра тонкой очистки масла

Если фильтр будет загрязнен, давление масла у входа в фильтр возрастает. При чрезмерном повышении давления масло сожмет пружину клапана (см. рис. 117, правую часть), который поднимется и пропустит мимо фильтра неочищенное масло к деталям дизеля: это лучше, чем работа дизеля вообще без смазки. Фильтр грубой очистки включается в поток масла последовательно, поэтому через него проходит все масло. Однако эти фильтры не задерживают частиц, меньших 0,15 мм. Поэтому очистка масла недостаточно полная.
В отличие от описанных пластинчато-щелевых фильтров на некоторых тепловозах применяются проволочно-щелевые фильтры грубой очистки масла.

ФИЛЬТР ТОНКОЙ ОЧИСТКИ МАСЛА

Чтобы в зазоры между деталями дизеля меньше проникло твердых частиц (размером меньше 0,15 мм), в систему смазки дизелей включается еще один фильтр, называемый фильтром тонкой очистки. Но фильтр тонкой очистки, задерживающий частицы значительно тоньше волоса, создает большое сопротивление для прохода масла. Если такой фильтр включать в систему смазки последовательно, т. е. так же, как и фильтр грубой очистки, то для пропуска большого количества масла потребовалось бы в несколько раз увеличить размеры фильтра или затрачивать очень большую мощность на прокачивание масла. Поэтому фильтр тонкой очистки включается в систему смазки не последовательно, а параллельно основному потоку масла (см. рис. 118). Он стоит на ответвлении, и через него проходит только часть потока масла (до 5—6%). Эта часть профильтрованного масла сливается в поддон, непрерывно освежая масло в системе. На первый взгляд работа такого фильтра кажется бесполезной, так как масло, прошедшее через него, не подается к деталям дизеля. Но это неверно. В масляной системе дизеля содержится 1,7 м3 масла (тепловоз 2ТЭ10В), а подача (производительность) шестеренного насоса равна 120 м3/ч. Значит, весь объем масла проходит по системе 70 раз в течение часа (120:1,7). Если при каждом кругообороте масла одна двадцатая часть его 5%) прокачивается через фильтр тонкой очистки, то весь объем масла пройдет через него за час трижды, точнее 3,5 раза (70:20). Благодаря этому масло потеряет мельчайшие частицы, что существенно уменьшит износ деталей дизеля.
Имеется несколько конструкций фильтров тонкой очистки масла. Рассмотрим принцип устройства фильтра, установленного на тепловозах с дизелями типа Д100. Такой фильтр изготовлен из бумаги и картона. Бумага, имеющая микроскопические поры, выступает исключительно в роли фильтрующей перегородки, а более плотный картон представляет каркас, на котором держится бумага.

Рис. 119. Лента фильтра тонкой очистки масла

На рис. 119 показана лента картона, на которой посередине с помощью особого прибора — перфоратора — пробиты на расстоянии 10 мм друг от друга маленькие отверстия диаметром 5 мм. Такая лента называется перфорированной. Отверстия в ней, как увидим дальше, предназначены для пропуска профильтрованного через бумагу масла. Длина одной ленты картона 15 м, ширина — 106 мм. На верхние и нижние кромки перфорированной ленты (на картон) по всей ее длине надеты две согнутые пополам в продольном направлении бумажные полосы такой же длины; края (борта) каждой из этих полос отогнуты по всей длине на 10—20 мм так, как показано на рис. 119.
На узкие загибы-борта бумаги предварительно наносят слой клея и всю ленту наматывают спиралью на пустотелый стержень, как на катушку. При свертывании бумажных лент их борта (края) смыкаются и должны быть хорошо склеены (рис. 120).

Рис. 120. Разрез секции фильтра тонкой очистки масла

Мы подчеркиваем слово «должны», так как если герметичность соединения не будет обеспечена, то в этом случае неочищенное масло проникает через шов, не фильтруясь. Это является недостатком фильтра клееной конструкции. Мы рассмотрели устройство одного бумажного фильтрующего элемента. Но комплект всего фильтра тонкой очистки состоит не из одного, а из 28 описанных элементов, работающих одновременно. Как они размещаются, как монтируются? Для этого служит цилиндрический резервуар (корпус) с двойным дном (рис. 121).

Рис. 121. Размещений фильтрующих элементов (секций) в корпусе фильтра тонкой очистки масла

Внутри корпуса размещено семь трубок-стержней (на рисунке видны три такие трубки), нижние концы которых вставлены во внутреннее днище. По этим трубкам очищенное масло стекает в полость между двумя днищами. На каждую из семи трубок-стержней надето по четыре фильтрующих элемента. При сборке между стержнями и секциями прокладывают для уплотнения резиновые и картонные шайбы.
Развернутая длина бумажных лент всех секций составляет 840 м. Таким образом обеспечивается общая, достаточно большая фильтрующая поверхность бумаги (около 40 м2) при относительно небольших размерах фильтра.
Каждый фильтрующий элемент, или, как принято называть, секция, работает следующим образом. Масло из корпуса фильтра поступает с торцов в каждую секцию (показано стрелками на рис. 121). Просочившись через множество бумажных перегородок всех 28 секций, очищенное масло проходит по отверстиям в картоне в пустотелые центральные трубки-стержни секции. Из всех трубок-стержней масло попадает в полость очищенного масла, откуда через отверстие в корпусе сливается общим потоком по трубе в поддон дизеля.