1. Анализируем вместе.
Дизельный двигатель работает на топливовоздушной смеси, для полного сгорания которой необходимо, чтобы в её составе воздуха было в 17 раз больше, чем топлива. Если забор воздуха осуществлять непосредственно с улицы, не принимая никаких мер для фильтрации, можно ли прогнозировать последствия?
Одним из печально известных микроэлементов, размер которого не превышает 10–20 мкм (1 микрометр = 0,001 мм), кристаллы остроконечной формы, прочность которых на порядок выше прочности металла, из которого изготавливают топливную аппаратуру*, шатунно-поршневую группу*, вкладыши подшипников скольжения*.
Пыль, находящаяся вблизи железнодорожного полотна, содержит до 80% кремнезема. Засасываемый вместе с такой пылью воздух действует как абразив, изнашивая поверхность зеркала цилиндровой втулки*, поршневых колец*, вкладышей подшипников скольжения коленвала.
Какие последствия? Падение компрессии и повышенный расход масла, ведь расширяющиеся продукты сгоревшей топливной смеси разделились на толкающие поршень и проникающие между изношенной стенкой цилиндра и изношенным компрессионным кольцом. Маслосъемным кольцам достанется не меньше, и масло начнет попадать в цилиндр, сгорая и покрывая стенки цилиндра нагаром и смолами, ухудшая теплообмен.
Налет на лопатках газового колеса турбокомпрессора* приведет к дисбалансу ротора* и угрозе разрушения, ухудшению подачи воздуха и падению мощности с увеличением расхода топлива.
Постепенное засорение воздухоохладителя* вызовет отложения на теплообменных поверхностях и повышение температуры впускного воздуха. Плотность заряда уменьшается, т. к. объем горячего воздуха больше, а кислорода от этого не прибавляется, мощность, естественно, падает.
Перечислять можно еще долго, мы с вами видим лавинообразное нарастание неприятностей, грозящих дизелю выходом из строя.
Процитирую расчеты, проводимые в результате анализа воздуха, взятого в идеальных условиях в ясную безветренную погоду на железнодорожном полотне с щебневым балластом. Порция воздуха, взятая в вышеперечисленных условиях, содержала 0,0025 до 0,01 г пыли в одном кубическом метре воздуха.
Потребность в воздухе дизеля мощностью в 3000 л. с. составляет 400 м3 в минуту, умножив это цифру на час, получим 24000 м3. А теперь прикинем, сколько же пыли заберет дизель за 4 часа работы в практически идеальных условиях? 0,01 x 24000 = 240 грамм!
2. Меры по защите ДВС от абразивного износа.
Предложением по эффективной очистке воздуха для дизелей тепловозов стал воздухоочиститель контактного действия, в котором частицы пыли улавливаются при соприкосновении со слоем липкого наполнителя, нанесенного на контактную поверхность. Естественно, что недорогим подручным липким наполнителем стало дизельное масло, а в роли контактной поверхности применены кассеты из проволочных сеток.
Сразу напрашивается вопрос, надолго ли хватит промасленных сеток, через которые потоком засасывается пыльный воздух? Конечно, нет... И чтобы избежать быстрого загрязнения и свести к минимуму обслуживание таких воздухоочистителей, было предложено кассеты с сетками сделать подвижными и регулярно автоматически погружать их в масляную ванну, промывая от грязи и обновляя масляное покрытие. Такие воздухоочистители называют фильтрами непрерывного действия (ФНД).
3. Устройство воздушного фильтра непрерывного действия тепловоза.
Для эффективной очистки воздуха, засасываемого турбокомпрессором дизеля, в конце дизельного помещения с обеих сторон кузова устанавливаются два воздухоочистителя непрерывного действия, имеющих две ступени очистки.
Корпус воздухоочистителя состоит из сварного каркаса, обшитого стальными листами. Со стороны улицы проем для забора воздуха снаружи. В корпусе устанавливается колесо, состоящее из четырех кассет в виде секторов, выполненных из многослойных проволочных сеток, заключенных в стальную рамку.
Первая ступень очистки — четырнадцать слоев сетки с ячейкой 3,2 x 3,2 мм, умышленно уложенных со смещением через одну, позволяют отфильтровать все частицы, величина которых превышает 1 мкм.
Для большей эффективности очистки круг с фильтрующими кассетами вращается, погружая нижнюю часть в ванну с маслом, находящуюся в нижней части корпуса воздухоочистителя. Фильтрующие кассеты, погружаясь в ванну с дизельным маслом, промываются от налипшей грязи и обновляют слой масла на поверхностях сеток.
Чтобы поток проходящего через промасленные сетки воздуха не насытил увлекаемыми с собой частицами масла турбокомпрессор, его встречает вторая ступень очистки, состоящая из неподвижных кассет из 18 смещённых относительно друг друга слоев сетки, размер ячейки которой составляет 1,6 x 1,6 мм.
Принцип работы воздухоочистителя непрерывного действия.
Воздушный поток, увлекаемый колесом компрессора турбины, заходит в фильтрующие сетки. Твердые частицы летят по инерции прямолинейно, сталкиваясь с промасленными нитями сетки, налипают, а воздух из-за образованного смещенными сетками лабиринта заворачивает в сторону. Тот же самый процесс повторяется и в неподвижных кассетах.
Вращение колеса обеспечивается пневмоприводом, закрепленным внутри корпуса ФНД. Пневмопривод состоит из стального корпуса, внутри которого поршень со штоком и возвратная пружина. Корпус закрывается задней крышкой со штуцером, через который подводится сжатый воздух при включении компрессора и одновременно подачи напряжения на электропневматический вентиль управления ФНД.
Сжатый воздух перемещает поршень со штоком, преодолевая сопротивление возвратной пружины. Шток выходит из корпуса и своим упором перемещает колесо с фильтрующими кассетами, упираясь в зубцы зубчатой ленты, прикрепленной по окружности колеса. Колесо проворачивается на 70–80 мм по окружности.
При отключении компрессора теряет питание электропневматический вентиль, управляющий колесом ФНД, выпускает воздух из корпуса привода в атмосферу, возвратная пружина возвращает поршень со штоком и упор в исходное положение.
Чтобы колесо не надумало прокрутиться в обратную сторону, в корпусе ФНД над колесом смонтирован фиксатор, который без проблем даёт поворачиваться колесу в заданном пневмоприводом направлении, скользя по зубьям, так сказать, «по шерсти». Стоит колесу изменить направление вращения, упор фиксатора упирается в зубья зубчатой ленты.
Некоторые нюансы
При дождях и сильных снегопадах вода будет проникать сквозь фильтрующие сетки, наполняя масляную ванну. В такую непогоду машинист дает команду помощнику перевести забор воздуха с наружного на забор с дизельного помещения.
Перевод осуществляется поворотом рукоятки, наружные жалюзи закрываются и одновременно открываются внутренние. Наружные и внутренние жалюзи спарены, чтобы исключить работу при закрытом ФНД. Воздушное колесо турбокомпрессора начинает засасывать воздух из дизельного помещения, сухой и более тёплый.
И вот тут есть некоторый так сказать нюанс, с масломерным стеклом нужно быть повнимательней. Уровень масла нормальный, даже выше, весело плещется в стекле. Открываешь сливной кран...и ничего не вытекает.
Берешь проволоку, начинаешь прочищать, льется вода, лезет натуральный песок, грязь и под конец немного масла...масломерное стекло пустое. Вот так в нерадивых депо обслуживают воздухоочистители.
В заключение обращу внимание читателей на наличие терминов, отмеченных снежинкой*, описание назначения которых можно будет встретить в следующих статьях, или информацию о них можно почерпнуть в наших коротких развивающих фильмах на нашем телеграм-канале «Михаил Михайлович о локомотивах» https://t.me/mihailsilko24 или в набирающем в последнее время популярность «Рутубе» https://rutube.ru/channel/22129608/.
Приглашаем посмотреть более 50-ти коротких обучающих фильмов, посвященных назначению, устройству и принципу работы различных узлов и агрегатов тепловозов и электровозов. Отписаться никогда не поздно, так что заходите на наш канал))). До скорых встреч!