Материалы фильтрующих элементов
Фильтрующие элементы делятся на три категории: механические, неактивные абсорбирующие и активные сорбенты, механические фильтры представляют собой плотно сотканные сетчатые металлические экраны, или металлические диски. Эти фильтры задерживают только довольно крупные, нерастворимые частицы.
Для изготовления неактивных абсорбирующих фильтрующих элементов применяются хлопок, нитяные ткани, фильтровальные ткани, пропитанная целлюлозная бумага или пористые металлические материалы. Эти элементы задерживают частицы малых размеров, а некоторые даже способны удалять воду и растворимые в воде загрязняющие вещества. Такие фильтрующие материалы как правило обрабатываются так, чтобы обеспечить их родство к тем загрязняющим веществам, которые с наибольшей вероятностью присутствуют в системе.
Активные сорбенты (например, уголь или флоридин ("фюллерова земля") удаляют частицы за счет их поглощения или задерживания. Такие фильтры иногда используются в выхлопных системах.
Типы фильтров
В двигателях используются фильтры 4 типов:
1. Фильтры грубой очистки (механические фильтры)
Характеризуются номером сита, задерживают частицы с размерами в несколько микрон (1 микрон = 0,001 мм). Эти фильтры устанавливаются на входе в систему (рисунок 9.1).
9.1. Фильтр грубой очистки: 1. Задерживающий экран фильтра; 2. Экран топливного фильтра грубой очистки
2. Поверхностные фильтры
Поверхностные фильтры (рисунок 9.2а) целлюлозно-бумажные, гофрированные. Изнутри фильтр армирован, в нижней и верхней частях фильтра предусмотрены уплотнения.
9.2. а) Поверхностный фильтр, б) Объемный фильтр (хлопковая набивка)
3. Объемный фильтр
Объемный фильтр (рисунок 9.2б) обладает значительно большей эффективностью и долговечностью. На рисунке 9.3 показаны фильтрующие элементы, применяемые в объемных фильтрах.
9.3. Типовые фильтрующие элементы, применяемые в объемных фильтрах: 1. Бумажный бифилярный элемент; 2. Тканый хлопковый элемент
Пористый объемный фильтр (рисунок 9.4) представляет собой губку из тонких медных нитей или спеченого бронзового порошка, которые помещены в корпус. Такие фильтры также изготавливаются из шариков малого диаметра (материал шариков нержавеющая сталь), спрессованных в жесткую колонку определенной формы.
9.4. Типовые фильтрующие элементы, применяемые в объемных фильтрах: 1. Металлическая губка; 2. Фильтр из спеченного бронзового порошка
9.5. Пластинчато-щелевой фильтр с ручным скребком
Полнопоточные и неполнопоточные фильтры
Полнопоточные и неполнопоточные фильтры используются в современных дизелях. Полнопоточный фильтр устанавливается непосредственно на выпускном патрубке масляного насоса (рисунок 9.6).
9.6. Полнопоточный фильтр в сборе с маслоохладителем. На фильтре и маслоохладителе установлены перепускные клапаны: 1. Непрофильтрованное масло; 2. Профильтрованное масло; 3. Охлаждающая жидкость; 4. Маслоохладитель; 5. Перепускной клапан
Неполнопоточный фильтр устанавливается параллельно масляному каналу или каналу охлаждающей жидкости, в этом случае через фильтр проходит только часть жидкости. Жидкость далее возвращается в поддон (или в радиатор), после чего снова подается в систему смазки (или охлаждения), чем обеспечивается очистка всей жидкости за несколько циклов.
Если диаметр отверстия перед неполнопоточным фильтром выбрать таким, чтобы давление в системе смазки не падало ниже нормального уровня на прогретом двигателе из-за снижения гидравлического сопротивления, то применение неполнопоточного фильтра может привести к повышению мощности, затрачиваемой на фильтрацию.
Фильтр для отделения влаги от топлива
В дизелях топливо отчасти используется и для смазки точно подогнанных деталей топливного насоса и форсунок. Вода смывает пленку топлива, приводя к усиленному износу сопряженных деталей. Для удаления воды из топлива применяются фильтр диффузорного типа (рисунок 9.7) с влагоотделителем.
9.7. фильтр диффузорного типа (фирма CAV Limited): 1. От топливного бака; 2. Головка; 3. Поплавковый клапан; 4. Чашка; 5. Электрический датчик; 6. Сливное отверстие; 7. К насосу
Диффузорный фильтр полнопоточного типа снабжен поплавковым клапаном. Этот клапан в случае превышения заданного безопасного уровня воды перекрывает поток топлива к насосу впрыска (обычно это достигается с помощью электрического контакта, включающего аварийное устройство).
Топливо обтекает конический диффузор, проходит через узкую щель по периферии фильтра, затем течет по радиусу к центру фильтра и вытекает через верхнее отверстие. При радиальном течении происходит отделение воды и загрязняющих примесей под действием силы тяжести, которые оседают в чаше фильтра. Когда уровень отложений достигает датчика, замыкаются контакты и включается сигнальная цепь. После получения сигнала следует слить отстой из чашки фильтра. Если отстой не слить, то поплавок приблизится к седлу клапана и перекроет его, - топливо поступать в насос не будет.
Внимание! После того как отстой слит, топливную систему следует заполнить.
Многоступенчатый влагоотделитель (фильтр-ловушка)
Фильтр такого типа (рисунок 9.8) при своевременном обслуживании удаляет до 99,9% влаги (вода не растворяется в топливе) и до 97,5% других загрязнений. При несвоевременном обслуживании фильтр начинает пропускать воду, в результате двигатель выходит из строя.
9.8. Трехступенчатый влагоотделитель: 1. Первая ступень отделения влаги; 2. Вторая ступень коалесценции; 3. Окончательная стадия фильтрации; 4. Рукоятка; 5. Сменный элемент; 6. Нагреватель (для эксплуатации в холодных погодных условиях); 7. Вход; 8. Шариковый клапан; 9. Центрифуга (обеспечивает центробежное отделение влаги и загрязнений); 10. Сливной кран; 11. Ударопрочная чаша; 12. Коническая отражательная перегородка; 13. Выход
Загрязнения сначала отделяются центрифугой (грубая очистка), затем топливо поступает в в зазор между фильтрующим элементом и стенками фильтра через коническую ловушку. По мере налипания частиц, отложения под действием собственного веса падают в чашку. Окончательная очистка осуществляется фильтрующим элементом, в котором отфильтровываются частицы с размерами менее 1 микрона. Для разогрева топлива и поддержания его потока в холодную погоду предусмотрены встроенные подогреватели. Напряжение подогревателей 12-24 В, мощность 150 Вт. Подогреватели фильтра автоматически включаются и выключаются биметаллическим переключателем, который срабатывает при температурах -1,1°С (включение) и 26,6°С (выключение).
Воздушные фильтры
На дизелях применяются воздушные фильтры двух типов - инерционно-масляные и сухие.
Инерционно-масляные фильтры
Эти фильтры (рисунок 9.9) имеют меньшую эффективность по сравнению с сухими (97% против 99% для сухого фильтра) и устанавливаются только в том случае, если дизель будет эксплуатироваться при умеренной запыленности воздуха. Воздух заходит в вертикальный патрубок, который опущен в маслинную ванну (торец патрубка на 12,7 мм ниже уровня масла). Проходя через масло, воздух резко меняет направление, в результате чего частицы пыли оседают в масло. Воздух в смеси с маслом образуют масляный туман, который устремляется в набивку фильтрующего элемента. Масло с частицами оседает на нитях набивки и стекает в поддон. При обслуживании фильтра снимается его поддон, сливается грязное масло и заливается свежее (предварительно следует промыть поддон). Фильтрующий элемент инерционно-масляного фильтра промывается в растворителе. Важное значение имеет подбор вязкости масла фильтра. Маловязкое масло будет отсасываться из поддона в двигатель, слишком вязкое масло уменьшает пропускную способность фильтра.
9.9 Инерционно-масляный фильтр (стрелки указывают направление течения масла) (фирма Detroit Diesel Allison, подразделение General Motors Corporation)
Сухой воздушный фильтр
Этот фильтр наиболее широко применяется для очистки воздуха в дизелях. Долговечность фильтра определяется вредным воздействием паров масла и засорением пылью. Типовые конструкции фильтров показаны на рисунках 9.10 и 9.11.
9.10. Поток воздуха через сухой фильтр: 1. Выход воздуха; 2. Вход воздуха; 3. Вторичный элемент; 4. Выход пыли; 5. Первичный элемент
9.11. Воздушный фильтр Donaclone (стрелки указывают направление течения масла): 1. Вход воздуха; 2. Вход воздуха; 3. Фильтрующий элемент; 4. Воздух, очищенный центрифугой; 5. Лопасти; 6. Поддон