Сетчатые фильтры. К фильтрам грубой очистки топлива относятся такие, которые задерживают механические примеси размерами свыше 50 мкад. Если последовательно устанавливаются три фильтра, то обычно первый из

Рис. 0. Насос БНК-12ТК

Рис. 1. Сетчатый фильтр

них задерживает частицы размерами больше 100 мкм, и тогда второй может быть назван фильтром средней очистки.

Каждый фильтр состоит из корпуса и фильтрующего элемента. Наиболее распространенные сетчатые фильтры грубой очистки делают двухсекционными, причем обе секции — одинаковые. Каждая из них имеет свои корпус и фильтрующий элемент. Посредством трехходового крана в работу могут быть включены сразу обе секции, как показано на рисунке, или любая из них в отдельности.

Корпус секции фильтра, изображенного на рис. 1, а (двигатель типа Л275), состоит из стакана, днища, промежуточного днища и крышки. Стакан приварен к корпусу трехходового крана. Внутрь стакана вставляется фильтрующий элемент. Каркасом его является цилиндр из перфорированного стального листа. Снизу он имеет глухое днище, а сверху — днище с отверстиями для прохода топлива. Выступающими краями верхнее днище ложится на промежуточное днище корпуса и таким образом несет на себе весь фильтрующий элемент. Плотность прилегания днища обеспечивается прокладкой, поджимаемой пружиной. Каркас фильтрующего элемента покрывается латунной сеткой, края которой пропаиваются.

Топливо поступает в фильтр по трубе. Через нижние каналы трехходового крана оно направляется в обе секции или в одну, в зависимости от положения крана, и проходит через сетку 6 внутрь фильтрующего элемента. Затем через отверстия оно поднимается вверх и по каналам трехходового крана выходит из фильтра.

Сетка 6 задерживает загрязнения, имеющиеся в топливе. Время от времени ее необходимо промывать, для чего снимают крышку и вынимают из корпуса фильтрующий элемент.

Наличие двух секций позволяет промывать фильтр во время работы двигателя. Для этого секция, подлежащая промывке, отключается краном, тогда как вторая остается включенной.

При включении секции фильтра в работу из нее необходимо удалить воздух, для чего предусмотрен кран. Нижний кран служит для спуска топлива при отключении секции. Он может быть также использован для спуска воды и грязи.

В целях увеличения фильтрующей поверхности фильтрующую вставку часто выполняют сборной из отдельных элементов тарельчатого типа. Такие элементы фильтра двигателя НФД48 состоят из каркасных и сетчатых дисков. Каркасные диски имеют по внутреннему диаметру гофрировку, в результате чего элемент принимает чечевииеобразную форму. По внешнему диаметру элемент скреплен ободком. Внутренние ободки сетчатых дисков отдельные. Фильтрующие элементы монтируют на центральной трубе и стягивают гайкой, при этом образуется единая вставка фильтра. Топливо подходит к элементу снаружи, проходит через сетки дисков внутрь его, затем через гофры диска — в центральную трубу и далее — на выход из фильтра.

Тонкость очистки топлива зависит от плотности сетки. Под мелкую сетку (например, с проходными сечениями порядка 0,07 × 0,07 мм), изготовляемую из тонкой проволоки, обычно кладется слой более грубой. В некоторых фильтрах между рядами сеток помещают слой ткани (фланель), что обеспечивает тонкость фильтрации до 50 мкм.

Щелевые фильтры. Если для очистки сетчатые фильтры необходимо вскрывать, то пластинчато-щелевые фильтры грубой очистки можно прочищать во время работы двигателя без их разборки. Потому хотя такие фильтры и делают часто двухсекционными, переключение с одной секции на другую не предусматривается.

На рис. 2 показан пластинчато-щелевой двухсекционный фильтр двигателей типа Л275.

Корпус фильтра внутренней перегородкой разделен на две полости: нефильтрованного и фильтрованного топлива. Из одной полости в другую топлиео может переходить лишь через фильтрующие элементы.

Каждый фильтрующий элемент набран из чередующихся кольцевых решеток (пластин) толщиной 0,25 мм и звездочек толщиной 0,1 мм. Решетки и звездочки надеваются на стержень с лыской и сжимаются стаканом при затягивании гайки.

Таким образом, между ободками решеток остаются щели высотой 0,1 мм. Топливо, поступающее в палость через входное отверстие, проходит через щели и по каналам, образованным вырезами решеток, направляется в полость, откуда через отверстие выходит на двигатель.

Механические примеси остаются на внешней поверхности фильтрующего элемента. С целью очистки щелей между решетками помещены скребки. Они надеты на квадратный стержень, ввернутый в головку Фильтрующий элемент вместе со стаканом можно поворачивать за рукоятку. При повороте фильтрующего элемента скребки прочищают щели, причем очистка может быть произведена во время работы двигателя.

К числу щелевых относятся и фильтры высокого давления. Поскольку эти фильтры должны удерживать лишь случайные частички, емкость их может быть небольшой, что позволяет упростить конструкцию.

Фильтры высокого давления бывают с продольными и с кольцевыми щелями. На рис. 3, а показан фильтр с продольными щелями. Он состоит из двух деталей: корпуса и стержня. Корпус обычно является подводящим штуцером форсунки. Концы стержня входят плотно в расточку корпуса, а средняя часть стержня сошлифована так, что между ним и корпусом образуется радиальный зазор порядка 0,02—0,05 мм. Стержень имеет ряд несквозных канавок, причем канавки входные, а канавки — выходные. Канавки сообщены с входной, а канавки — с выходной полостями фильтра. Топливо входит в канавки, затем по щелям между стержнем и корпусом переходит в канавки.

Рис. 2. Щелевой фильтр низкого давления

Загрязнения, превышающие высоту щели, остаются во входных канавках.

На рис. 3, б изображен фильтр высокого давления с кольцевыми щелями. Стержень фильтра имеет входные и выходные канавки, проточенные эксцентрично, причем эксцентриситеты их диаметрально противоположны. В связи с этим канавки сообщаются с входным, а канавки — с выходным каналами. Топливо входит в канал и поступает во входные канавки. Затем оно проходит через щели между стержнем и корпусом в выходные канавки, а из них — в выходной канал. Величина зазора между стержнем и корпусом примерно такая же, как и в рассмотренном выше фильтре. Корпус фильтра ввернут в корпус форсунки.

Фильтры тонкой очистки. При отсутствии в топливе механических примесей размерами свыше 50 мкм безотказная работа топливной аппаратуры будет обеспечена. Однако твердые частички размером менее 50 мкм, не удерживаемые сетчатыми, щелевыми и матерчатыми фильтрами, вызывают износ плунжерных пар топливных насосоз. Этот износ может быть предотвращен установкой фильтров тонкой очистки.

На многих двигателях применяют войлочные фильтры тонкой очистки. На рис. 4 дан чертеж такого фильтра двигателя ЗД6. Фильтрующий элемент набран из войлочных пластин, причем тонкие пластины изготовлены из более плотного войлока и поставлены в целях сохранения формы элемента. Войлочные пластины надеты на перфорированный цилиндр. На этот цилиндр предварительно надевается шелковый чехол, предназначенный для удержания ворсинок войлока, которые могут быть увлечены топливом. В других фильтрах под шелковый чехол помещается латунная сетка. Войлочные пластины зажимаются между припаянным к каркасу днищем и свободным днищем гайкой.

Фильтрующий элемент вставляется внутрь стакана, который крепится к основанию фильтра центральным стержнем с колпачковой гайкой. Для уплотнения предусмотрены войлочные прокладки, поджимаемые пружиной. Топливо поступает в фильтр по трубе, проходит через войлочные пластины в направлении снаружи внутрь и выходит из фильтра через трубу.

Рис. 3. Фильтры высокого давления

Фильтры тонкой очистки часто выполняют односекционными. Однако встречаются и двухсекционные фильтры. Их обычно снабжают трехходовым краном, фильтр же двигателя ЗД6 имеет клапаны на входе и выходе для выключения и включения секций. При нормальной работе двигателя колпачки навернуты на штуцеры и клапаны ими открыты. Если фильтр необходимо вскрыть во время работы двигателя, колпачки соответствующей секции свертываются, пружины закрывают клапаны и секция отключается. Войлочные фильтры задерживают механические примеси размерами 15—20 мкм. Однако наиболее сильное влияние на износ плунжерных пар топливных насосов оказывают частицы размерами 6 — 12 мкм. Поэтому для тонкой очистки топлива стали применять бумагу и специальные фильтроткани, задерживающие примеси указанных размеров.

Отечественные фильтры тонкой очистки изготовляют в соответствии с ГОСТ 10357—75. Он предусматривает выпуск фильтров двух 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 кг, через фильтр ТФ-3 — 20 кг, через фильтр ТФ-4 — 50 кг, через фильтр 2ТФ-2 — 23 кг, через фильтр 2ТФ-3 — 40 кг, через фильтр -2ТФ-4 — 200 кг, через фильтр 2ТФ-5 — 400 кг.

Стандарт не оговаривает материал фильтрующего элемента, но практически его выполняют бумажным, а при большой пропускной способности — из фильтроткани. Преимуществом фильтроткани является возможность промывки фильтра без,его разборки обратным потоком топлива.

На рис. 5 изображен фильтр, в котором применена фильтро-ткань и который допускает промывку обратным потоком топлива. Такой фильтр установлен, в частности, на двигателях М401А.

Фильтрующий элемент представляет собой сложенный по длине цилиндр из специальной ткани, имеющий верхнее и нижнее днища, центральную гильзу. Элемент надевается на трубку, ввернутую в корпус фильтра. и уплотняется войлочными прокладками, поджимаемыми пружиной при креплении стакана стяжным винтом.

Топливо подводится к трехходовому крану фильтра по трубе. При нормальной работе кран ставится в положение «Рабочее», показанное на рисунке, при котором включены обе секции. От крана топливо направляется внутрь стаканов, проходит через фильтроткань, затем через отверстия в гильзах и трубках поступает в каналы из левой и из правой секций, из которых по трубке направляется на двигатель.

Рис. 4. Войлочный фильтр

Рис. 5. Фильтр тонкой очистки 2ТФ-4

Для промывки какой-либо из секций, например левой, надо поставить кран в положение «Промывка левой секции» и несколько вывернуть штуцер, освободив этим шариковый клапан. Топливо из включенной в работу правой секции будет по каналу продолжать поступать через трубку на двигатель и, кроме того, по каналу — в левую секцию. Двигаясь в ней в направлении изнутри наружу, топливо промоет ткань левой секции и вместе со смытой грязью станет вытекать через трубку в емкость грязного топлива. По окончании промывки штуцер ввертывается и клапан закрывает выпуск топлива, а кран ставится в рабочее положение. Промывку секции производят 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 заключается внутрь перфорированного картонного цилиндра. Такой фильтрующий элемент промывке не подлежит, 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 свыше 5 мкм, а некоторые — свыше 2 мкм.

Сепаратор. При обводненном или сильно загрязненном топливе фильтры не обеспечивают его очистки, 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 (вод^л или загрязнений) под действием центробежной силы. Основная, верхняя часть сепаратора схематически изображена на рис. 136, а.

Внутри корпуса сепаратора на вертикальном валу вращается со скоростью порядка 7000 об/мин барабан. Вместе с ним вращается тарелкодержатель, на который надеты тридцать пять — сорок тарелок с отверстиями. Тарелки также вращаются вместе с барабаном. Сверху на тарелкодер-жатель надевается горловина. Барабан закрыт крышкой, закрепленной гайкой. На верхний торец крышки уложено регулирующее кольцо, зажатое гайкой М.

Корпус сепаратора закрыт крышкой. Внутреннее пространство ее перегородками разделено на три полости: водяную, чистого топлива и переполнительную. Кроме того, крышка имеет канал, по которому топливо подводится внутрь сепаратора.

Топливо из канала крышки поступает внутрь тарелкодержателя. Из полости тарелкодержателя оно попадает в нижнюю часть барабана. Затем, проходя через отверстия тарелок и через зазоры между тарелками, оно движется вверх. Поскольку при этом топливо вращается вместе с тарелками, грязь и вода, имеющие больший удельный вес, отбрасываются центробежной силой к стенкам барабана. Грязь скапливается у стенок, образуя отложения, а вода, огибая конус горловины, проходит в полость, откуда по сливной трубе стекает в специальную цистерну, находящуюся под сепаратором. Чистое топливо направляется конусом горловины к центру и выходит в полость, откуда откачивается специальным насосом сепаратора и подается в сборную цистерну. Если в сепаратор поступает избыточное количество топлива, то часть его вытекает в переполнительную полость, из которой отводится в цистерну несепарированного топлива.

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 будет не вода, а топливо. Следовательно, топливо будет проходить не только в полость, но и в полость, т. е. в сточную цистерну.

Если топливо нужно очистить от грязи и очень небольшой примеси воды, сепаратор собирают так, как показано на рис. 6, 6. На тарелкодержатель надевают сначала нижнюю глухую тарелку, на которую опираются остальные тарелки. Сверху ее надевают грязевую тарелку, вплотную прилегающую к крышке барабана. К крышке крепят горловину иной, чем на рис. 6, а, формы.

Рис. 6. Схемы сепаратора:
а — пурификатор; б — кларификатор

Рис. 7. Барабан сепаратора СЦС-ЗМ

При такой сборке барабана (способ кларификации) топливо входит в тарелки в радиальном направлении и проходит по-прежнему в полость чистого топлива. Грязь и вода отбрасываются к стенкам барабана, образуя отложения. Полость при этом способе работы сепаратора оказывается отключенной. Время от времени сепаратор останавливается и барабан очищается от отложений.

Вал сепаратора приводится в движение от электродвигателя. Сепаратор снабжается двумя насосами и подогревателем. Один насос используется для подачи топлива в сепаратор, другой — для откачки из него чистого топлива. Подогреватель позволяет сепарировать вязкие нефтепродукты.

Для непрерывной очистки тяжелого топлива находят применение самоочищающиеся сепараторы, барабан одного из которых изображен на рис. 7. Цилиндрическая часть барабана имеет пазы, а крышка барабана и нижний диск тарелкодержателя сделаны коническими с тем, чтобы диаметр внутреннег о пространства барабана в районе пазов был наибольшим. В нижней части барабана помещен затвор, выполненный в виде поршня. В полости над поршнем и под ним может подводиться так называемая буферная вода. Под ее давлением затвор может находиться в верхнем положении (левая часть рисунка) или в нижнем (правая часть). В первом случае затвор перекрывает пазы, во втором — открывает их.

Буферная вода подводится по двум трубам, находящимся одна внутри другой: внутренней и наружной. Когда после пуска сепаратора барабан начнет вращаться с полной скоростью, открывают кран, через который вода поступает во внутреннюю трубу. Из нее вода через отверстия проходит в полость под затвором и отбрасывается центробежной силой к стенкам барабана. Так как в днище барабана есть сливные отверстия, слой воды в полости будет иметь форму кольца с внутренним радиусом, равным расстоянию сливных отверстий от оси вращения барабана. Под давлением воды затвор поднимется и перекроет пазы, как показано в левой части рисунка. После этого в барабан по каналу поступает сепарируемое топливо, подвод буферной воды прекращается.

Время от времени (периодичность зависит от количества сепарируемого тоцлива и его загрязненности) отложения, образующиеся в сепараторе и называемые шламом, удаляют. Эта операция (разгрузка барабана) производится следующим образом.

Подачу топлива в сепаратор прекращают. Затем открывают кран для подачи буферной воды в наружную трубу, из которой она проходит через отверстия в полость над затвором. Поскольку отверстия расположены близко от оси вращения барабана, буферная вода заполнит практически всю полость. Следовательно, вода будет оказывать давление на всю верхнюю поверхность поршневой части затвора, тогда как давление воды, находящейся в полости, — лишь на часть нижней поверхности его. Избыточная сила от давления воды в полости опустит затвор, как это показано на правой части рисунка, в связи с чем пазы окажутся открытыми. Через эти пазы под действием центробежной силы шлам будет выбрасываться в специальную полость корпуса сепаратора, откуда он отводится в подсла-невую цистерну. Для промывки барабана через кран 8 может быть подано некоторое количество горячей воды, также выбрасываемой через пазы.

По окончании разгрузки и промывки барабана доступ буферной воде в полость перекрывают. Оставшаяся в этой полости вода вытекает под действием центробежной силы через отверстия, после чего давление воды, находящейся в полости, поднимет затвор, и он перекроет пазы. Сепаратор снова готов к работе.

Если производится пурификация, т. е. барабан собран так, как показано на левой части рис. 7, то часть топлива, поступившая в барабан после разгрузки, выйдет через щель над конусом в водяную полость, т. е. будет потеряна. Поэтому перед включением топлива в бара-бан-пурификатор через кран подают воду для образования внутри барабана водяного затвора. При кларификации водяной затвор не нужен.

Обычно система топливоподготовки имеет два сепаратора, которые могут работать как параллельно, так и последовательно. При последовательном включении первый сепаратор работает по способу пурификации, второй — по способу кларификации.