Меню раздела

Комбинированный воздушный фильтр


Он состоит из моно-циклона (первая ступень очистки) и сменного картонного фильтрующего элемента 5 (вторая ступень очистки). Вращательное движение воздуха в моно-циклоне создается крыльчаткой 3; частицы пыли накапливаются в бункере 2. Моно-циклон наиболее эффективно очищает воздух от крупных частиц пыли. Коэффициент пропуска моно-циклона равен 40-50%. В центре корпуса второй ступени установлен предохранительный картонный элемент 4 с меньшей площадью, который не снимают и не обслуживают. Назначение предохранительного элемента состоит в предотвращении от попадания в двигатель абразивных частиц пыли в случае прорыва основного элемента или подсасывания воздуха через места уплотнения. Коэффициент пропуска фильтра равен 0,01%; пыле-емкость до АрПр = 6 кПа составляет 3,38 кг; начальное сопротивление при номинальном расходе воздуха равно 1,8 кПа.
Для автоматического удаления пыли из бункера мульти-циклонных фильтров применяют эжекторы. В эжекторе воздушного фильтра двигателя СМД-14 отсос пылевоздушной смеси происходит отработавшими газами, которым с помощью крыльчатки 1 придается вращательное движение, необходимое для лучшей работы искрогасителя 2. На рис. 2, б показан эжектор воздушного фильтра двигателя, устанавливаемого на трактор К-700. Отличительной особенностью этого эжектора является то, что удаление пыли осуществляется частью воздуха, подаваемого компрессором.
Для определения времени обслуживания воздушного фильтра и контроля за его техническим состоянием в зарубежной практике применяют индикаторы допустимого гидравлического сопротивления. Показанный на рис. 3 индикатор механического действия фирмы Бахара состоит из поршня 6, соединенного с эластичной мембраной 3. По мере роста сопротивления воздушного фильтра разрежение передается в пространство над мембраной, и поршень 6 поднимается вверх. Появление в смотровом окне корпуса 4 окрашенного поршня свидетельствует о достижении допустимого сопротивления фильтра. После обслуживания фильтра индикатор возвращается в исходное состояние рычагом.
Если воздушный фильтр оборудован предохранительным фильтрующим элементом, то индикатор допустимого сопротивления может сигнализировать о нарушении герметичности соединений и прорыве картона фильтрующего элемента. В этом случае вследствие малой площади поверхности предохранительного элемента резко возрастает его сопротивление движению воздуха. Применение индикаторов позволяет обслуживать воздушные фильтры с учетом запыленности различных мест эксплуатации, а также предотвратить эксплуатацию двигателей в случае технических неисправностей воздушного фильтра.
По сравнению с другими типами воздушный фильтр с элементами из картона обычно занимает больший объем. Так, например, при замене инерционно-масляных фильтров тракторных двигателей фильтрами с моно-циклоном и элементом из картона объем последнего приблизительно в 1,5 раза больше. В связи с этим возникают определенные трудности их компоновки с дизелями большой мощности, особенно с тепловозными дизелями. Поэтому для данного класса двигателей распространены инерционно-масляные и циклонные с мокрой фильтрующей ступенью воздушные фильтры. На рис. 4 показан инерционно-масляный воздушный фильтр тепловозного двигателя. Коэффициент пропуска этого фильтра близок к 1,5% при сопротивлении 1,5-1,8 кПа. Недостатком фильтра является унос масла воздушным потоком.
Однако имеется положительный опыт использования мульти-циклонного воздушного фильтра с цилиндрическими картонными фильтрующими элементами. Так, например, воздушный фильтр двигателя 6ЧН 21/21, используемого для нефтебуровой установки, проработал без обслуживания 1000 ч в условиях большой загазованности и при наличии в воздухе частиц масла и сажи. При этом Дрпр = 6,8 кПа, а коэффициент пропуска фильтра составил 0,1 °0.
Более удобными для компоновки с двигателями большой мощности являются плоские фильтры панельного типа, которые имеют большую площадь поверхности для расположения гофрированного фильтровального картона. В зарубежной практике фильтры панельного типа применяют для мощных транспортных двигателей, в том числе для локомотивных и газотурбинных двигателей,
В настоящее время нет методов теоретического определения характеристик воздушных фильтров, так как задача о пространственном течении пылевоздушной смеси является сложной как в теоретическом, так и в вычислительном плане. Существующие расчетные методы в значительной мере основываются на экспериментальных данных и вследствие идеализации физических процессов дают результаты, пригодные для качественной оценки, и требуют экспериментального уточнения.
При расчете воздушного фильтра с элементом из картона используют удельную воздушную нагрузку [в м3/(ч м2)] 9 = 0/Г, где б-расход воздуха через двигатель, м3/ч; - площадь рабочей поверхности картона, м2.
Иногда используют другую величину-скорость фильтрации (в м/с) щ = 0,!?.
С увеличением удельной воздушной нагрузки уменьшаются габариты воздушного фильтра и его пыле-емкость. Поэтому значение  выбирают с учетом типа двигателя и требуемых норм технического обслуживания воздушного фильтра. Для двигателей легковых автомобилей принимают д = — 250 4- 400 м3/(ч /м2); грузовых автомобилей ц = 1004-200 м3/(ч-м2); тракторных 4 = 804-100 м3/(чм2); стационарных и тепловозных д = 1004-180 м3/(ч-м2).
Рассмотрим расчет элемента типа «многолучевая звезда» из картона (рис. 6). Для данного номинального расхода воздуха, задаваясь удельной воздушной нагрузкой, можно определить площадь.
Наилучшие с точки зрения пыле-емкости значения шага I между складками лежат в интервале 5-8 мм; причем меньшие значения относятся к меньшим значениям ширины гофра, а большие-к его большим значениям.
Число гофров равно п~ Г/ (2ЪН), поэтому в сложенном состоянии площадь боковой поверхности фильтрующего элемента
Р1 = 1НР/{2ЬН) = Рг/(2Ь).
Задаваясь из условий компоновки воздушного фильтра на двигателе отношением диаметра й элемента к его высоте Н (обычно О/Н = 0,54-5), из равенства Рх = пИН = Рг/(2Ь) находим величины ОиЯ, которые округляют до чисел предпочтительного ряда. После округления уточняют значение шага г.
Аналогичный расчет можно выполнить для элемента панельного типа (см. рис. 5). Только в этом случае используют следующую эмпирическую формулу для определения ширины стороны гофра: где коэффициент т равен 0,015, 0,018 и 0,020 для расходов воздуха соответственно 0 ^ 0,5; 0,15-1,5 и ^ 1,5 м3/с. Кроме того, отношение длины элемента к его высоте Ь/Н = 1—2. Из условий компоновки выбирают также число секций.
Площади проходных сечений воздушных фильтров с элементами из картона определяют из условий обеспечения определенных скоростей течения воздуха: на входе в воздушный фильтр 8-10 м/с, на выходе 30-35 м/с.
Выбор геометрических размеров циклонов осуществляют, как правило, экспериментальным путем. В настоящее время нормативно-техническими документами определены соответствующие ряды типизированных конструкций и размеров циклонов (например, ГОСТ 11707-79 для тракторных дизелей).
Необходимое число циклонов можно определить по формуле И = б/с, где Рх -площадь поперечного сечения входного канала циклона, м2; - скорость воздуха на входе в циклон, н> — 18 4- 30 м/с.