內(nèi)燃機(jī)車空氣濾清器除塵裝置設(shè)計

楊林曼

摘 要：通過對兩種方案進(jìn)行比較，確定了內(nèi)燃機(jī)車空氣濾清器除塵的最佳設(shè)計方案，采用的引導(dǎo)氣流通道置于車體側(cè)墻的外側(cè)，排塵通孔將車體側(cè)墻內(nèi)側(cè)的集塵室與外側(cè)的引射氣流通道聯(lián)通，排塵效果好，成本低，不需維護(hù)。

關(guān)鍵詞：空氣濾清器；除塵；裝置；設(shè)計

1.背景及現(xiàn)狀

機(jī)車段自實現(xiàn)GK型、DF型內(nèi)燃機(jī)車自營大架修任務(wù)以來，通過對柴油機(jī)進(jìn)行分解，發(fā)現(xiàn)空氣濾清器及進(jìn)氣總管中存在有大量的油泥、黑色塵狀粉末，空氣濾清器作為發(fā)動機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的首要環(huán)節(jié)，起到向發(fā)動機(jī)提供清潔空氣的重要作用。空氣濾清系統(tǒng)主要是通過空氣濾清器對柴油機(jī)燃燒過程中所需的空氣進(jìn)行過濾，保證空氣的清潔度符合柴油機(jī)的工作要求，減輕中冷器的臟污程度和降低中冷器阻力，達(dá)到減輕氣缸套等零件磨損的目的。作發(fā)動機(jī)工作期間，空氣濾清器的濾芯上的灰塵會逐漸增多，達(dá)到一定程度會影響發(fā)動機(jī)效率，甚至不能正常工作。因此，空氣濾清器必須定期除塵。

傳統(tǒng)的除塵方法是工人通過空壓機(jī)供氣，手持風(fēng)管管口，由內(nèi)至外吹向空氣濾清器的濾芯，將灰塵除去，這種方法吹去的灰塵隨意漂浮在空氣中，粉塵的顆粒在60-120?m，遠(yuǎn)大于《內(nèi)燃機(jī)車進(jìn)氣系統(tǒng)清潔標(biāo)準(zhǔn)》（QB/JT314-G03-20021）要求要求精度30?m，所濾除的有害微粒都附著在濾紙的微孔上，影響空氣的通過量，進(jìn)氣阻力也增大，發(fā)動機(jī)功率明顯下降，此時將會出現(xiàn)冒黑煙、功率不足等現(xiàn)象，除塵效果差，。更重要的是，操作人員身處塵源環(huán)境中，即便佩戴防塵面具，也不可避免吸入粉塵，對人的身體健康產(chǎn)生重大危害，為矽肺病埋下潛在的隱患。

2.除塵設(shè)備設(shè)計

2.1設(shè)計目的

提高濾清器的除塵質(zhì)量，縮短機(jī)車的維修周期，；改善作業(yè)區(qū)的工作環(huán)境，保護(hù)工人的身體健康。

2.2設(shè)計依據(jù)

我段現(xiàn)有的GK型、DF型內(nèi)燃機(jī)車的空氣濾清器作為除塵設(shè)備的設(shè)計依據(jù)。

空氣濾清器的組成結(jié)構(gòu)（如圖1所示）：波紋鋼板濾網(wǎng)、旋風(fēng)濾清器及紙濾芯組成。 紙濾芯起到最后的精濾作用，因此對其進(jìn)行除塵至關(guān)重要。

圖1 空氣濾清器結(jié)構(gòu)

2.3方案設(shè)計

方案的設(shè)計關(guān)系到最終性能能否滿足使用要求。通過搜集大量的文獻(xiàn)和書籍資料，在借鑒其他工況企業(yè)使用經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，并積極于國內(nèi)的制造商家進(jìn)行交流和溝通的基礎(chǔ)上設(shè)計出能滿足實際運(yùn)用的除塵方案。

根據(jù)設(shè)計依據(jù)和原始方案設(shè)計要求，設(shè)計了兩套方案進(jìn)行對比，最終選出更加符合本段實際的除塵設(shè)備方案。

（1）方案比選

方案1：機(jī)車空氣濾清器除塵裝置（如圖2所示）的結(jié)構(gòu)是：在機(jī)車側(cè)壁2設(shè)有可以使氣流通過的通道6，排塵孔5將機(jī)車側(cè)壁內(nèi)側(cè)的集塵箱和外側(cè)的氣流通道6聯(lián)通起來。氣流通道的結(jié)構(gòu)為兩邊直徑大，中間直徑小的喇叭口形狀。排塵孔位于位于中間直徑小的位置（如圖2中的A-A所示）。

圖2 機(jī)車空氣濾清器除塵裝置（方案1）

空氣濾清器除塵裝置的工作原理：空氣經(jīng)過旋風(fēng)粗濾器和紙質(zhì)濾清器兩級過濾給柴油機(jī)，如圖2中的箭頭方向所示。當(dāng)內(nèi)燃機(jī)車在鐵路上運(yùn)行時，車體外部的氣流從氣流通道6的一度流入后，又快速地從另一端流出，由于氣流通道6內(nèi)氣流產(chǎn)生的負(fù)壓效應(yīng)，使集塵室4內(nèi)的灰塵顆粒通過排塵通孔5吸出，被氣流帶走。

方案2：此種除塵裝置的結(jié)構(gòu)（如圖3所示）：在機(jī)車車體側(cè)壁上安裝專用的高壓風(fēng)機(jī)5和煙囪6，采用的專用高壓風(fēng)機(jī)5與集塵箱4相連，煙囪7與高壓風(fēng)機(jī)5相連。

此種空氣濾清器除塵裝置的工作原理：空氣的流動方向如圖3中箭頭方向所示，在內(nèi)燃機(jī)車運(yùn)行時，高壓風(fēng)機(jī)6轉(zhuǎn)速恒定，向外抽吸集塵室內(nèi)的灰塵，經(jīng)過煙囪7排出。

圖3 機(jī)車空氣濾清器除塵裝置（方案2）

高壓風(fēng)機(jī)（如圖4所示）在葉輪2轉(zhuǎn)動時，由于離心力的作用，風(fēng)向標(biāo)促使氣體向前向外運(yùn)動，從而形成一系列螺旋狀的運(yùn)動。葉輪刀片之間的空氣呈螺旋狀加速旋轉(zhuǎn)并將泵體之外的氣體擠入（由吸氣口4吸入）側(cè)槽，當(dāng)它進(jìn)入側(cè)通道1以后，氣體被壓縮，然后又回復(fù)到葉輪刀片間再次加速旋轉(zhuǎn)。當(dāng)空氣沿著一條螺旋形軌道穿過葉輪和側(cè)槽時，每個葉輪片增加了壓縮和加速的程度，隨著旋轉(zhuǎn)的進(jìn)行，氣體的動能增加，使得沿側(cè)通道通過的氣體壓力進(jìn)一步增加。當(dāng)空氣到達(dá)側(cè)槽與排放法蘭的連接點（側(cè)通道在出口處變窄），氣體即被擠出葉片并通過出口3排出泵體。

圖4 高壓風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)

（2）方案比較

方案1利用機(jī)車運(yùn)行時產(chǎn)生的氣流除塵，省去了專用的動力設(shè)備，結(jié)構(gòu)大大簡化，成本大幅度的降低，并且不用人工維護(hù)，集塵箱內(nèi)的灰塵隨積隨清，沒有反吹現(xiàn)象，避免了高溫?zé)煔膺M(jìn)入紙質(zhì)空氣濾清器的現(xiàn)象。由于氣流通道的氣流流速與機(jī)車的運(yùn)行速度成正比例狀態(tài)，所以不會影響對柴油機(jī)的供氣。

方案2需要消耗動力能源，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，高壓風(fēng)機(jī)的馬達(dá)直連葉輪且屬于高轉(zhuǎn)速，軸承需要添加黃油定期維護(hù)， 高壓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速恒定時，當(dāng)柴油機(jī)處于低轉(zhuǎn)速狀態(tài)時，高壓風(fēng)機(jī)的吸力還會相對過大，造成對柴油的供氣不足。

去年機(jī)車段的年機(jī)車檢修量高達(dá)80多輛，車型繁多，應(yīng)盡量減少人工的勞動量，對以上兩種方案進(jìn)行深入分析和比較，認(rèn)為方案1更能滿足使用要求。

3.結(jié)論

該柴油機(jī)空氣濾清器的除塵裝置功能性強(qiáng)，除塵方便，無須維護(hù)，適用范圍寬，無須提供能源。可適用于多種型號的柴油機(jī)空氣濾清器的除塵，經(jīng)試驗除塵度可以達(dá)到清潔標(biāo)準(zhǔn)，能夠滿足我段的檢修要求，提高檢修質(zhì)量，將為我段帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]況作堯.內(nèi)燃機(jī)車檢修[M].北京：中國鐵道出版社，2013.

[2]姜仁強(qiáng)，葉淑霞.提高柴油機(jī)空氣進(jìn)氣質(zhì)量的措施[J].內(nèi)燃機(jī)車，2005（10）：47-48.