2295

Процессы отделения, улавливания и задержания различных механических частиц загрязнений, смолистых веществ, сернистых соединений, масла и воды в разработанной конструкции магистрального фильтра-отстойника сжиженного нефтяного газа с магнитной ловушкой загрязнений происходят следующим образом: из сжиженного газа, поступающего из газового баллона через входной штуцер корпуса магистрального фильтра-отстойника в его колпак, отделяются наиболее тяжелые частицы загрязнений и воды под воздействием гравитации и, проходя через вырезы в стаканах ловушки, осаждаются в нижней части колпака.

При прохождении сжиженного нефтяного газа между полюсными наконечниками под воздействием магнитного потока кольцевого магнита происходит улавливание магнитной ловушкой всех, даже самых мелких и легких, ферромагнитных частиц (окалины, ржавчины) загрязнений, которые накапливаются в нем в результате коррозии поверхностей газового баллона, газового фильтра редуктора, штуцеров и др. Одновременно происходит улавливание легких немагнитных частиц загрязнений, которые под влиянием молекулярных сил агломерируются вокруг железных частиц и вместе с ними притягиваются к магнитной ловушке.

Кроме того, под воздействием магнитного потока кольцевого магнита мелкодисперсные загрязнения коагулируют с образованием шлама, который оседает в нижней части колпака магистрального фильтра-отстойника сжиженного нефтяного газа.

В процессе последующего движения сжиженного нефтяного газа происходит задержание смолистых веществ, сернистых соединений и масла в пакете фетровых колец 4. Фетровые кольца значительно лучше войлочных (используемых в газовых фильтрах) очищают сжиженный нефтяной газ от смолистых веществ, сернистых соединений и масел, более стойкие к отрицательному воздействию этих загрязнений и обладают допустимым сопротивлением потоку фильтруемого сжиженного нефтяного газа.

Дальнейшая очистка сжиженного нефтяного газа происходит в латунном сетчатом фильтрующем элементе 10, улавливающем механические частицы загрязнений из потока газа своей наружной поверхностью за счет эффекта просеивания. Очищенный в магистральном фильтре-отстойнике сжиженный нефтяной газ через выходной канал в его корпусе поступает в полость электромагнитного клапана 7, который при включенном зажигании пропускает его через выходное отверстие 6 вгазовую магистраль.

Габаритные размеры магистрального фильтра-отстойника сжиженного нефтяного газа с магнитной ловушкой 245х115х65 мм, масса2,0 кг.

При использовании магистрального фильтраотстойника сжиженного нефтяного газа с магнитной

ловушкой загрязнений увеличивается необслуживаемый период эксплуатации, что снижает затраты на его техническое обслуживание.

Применение магнитной ловушки загрязнений фильтрующего элемента и зоны отстоя загрязнений со спускной ниппель-пробкой в магистральном фильтре-отстойнике с электромагнитным клапаном повышает очистительную способность, уменьшая загрязненность фетрового элемента, что позволяет увеличивать вдвое периодичность первого технического обслуживания (ТО-1) магистрального фильтраотстойника, т.е. проводить его через 3600…6000 км пробега в зависимости от условий эксплуатации газобаллонного автомобиля.

Оптимальная конструкция магистрального фильтра-отстой-ника сжиженного нефтяного газа с магнитной ловушкой загрязнений может быть без затруднений реализована в топливных системах двигателей газобаллонных автомобилей и автобусов: ГАЗ-52-07, ГАЗ-52-08, ГАЗ- 53-07, ЗИЛ-138, ЗИЛ-ММЗ-45023, ЛиАЗ-677Г, ЛАЗ-697П, а также в топливных системах двигателей грузовых автомобилей ГАЗ и ЗИЛ, переоборудованных с бензина на сжиженный нефтяной газ (см рис. 7.4) [6, с. 124…144].

Применение магнитной ловушки загрязнений в два раза увеличивает период необслуживаемой эксплуатации магистрального фильтра-отстойника сжиженного нефтяного газа. Кроме того, магнитная ловушка загрязнений увеличивает ресурс и безотказность работы газовых испарителей и редуктора, снижает эксплуатационные затраты на их техническое обслуживание. Магистральный фильтр-отстойник, обладающий высокими фильтрующей способностью фетрового элемента, улавливающей способностью магнитной ловушки и улучшенным гравитационным отстаиванием крупных частиц загрязнений и воды, обеспечивает значительное удаление окалины, ржавчины, смолистых веществ, сернистых соединений, масла и воды из газа перед поступлением его в испаритель, а затем в редуктор, смеситель и двигатель.

Осуществляя переоборудование легковых автомобилей на сжиженный нефтяной газ, в СибАДИ разработали газовый фильтр (рис. 7.5) для очистки газа от накапливающихся в нем различных загрязнений комплексным методом. [Патент РФ № 2131990 от 16.07 1999].

Реализация этого метода осуществляется кольцевым постоянным магнитом 3, установленным на опорной втулке 11, фетровыми кольцами 9, расположенными на перфорированном алюминиевом стакане 10, сеточным латунным цилиндром 4, установленным между фетровыми кольцами 9 и перфорированным стаканом 10, расположенными на стяжном болте в алюминиевом колпаке 5, закрываемом крышкой 14. Кольцевой постоянный магнит имеет внешний диаметр 39 мм, внутренний –16 мм, толщину –7 мм

и массу –35 г.

Колпак 5 с крышкой 14 соединен стяжным полым болтом со штуцером входа газа 15. Герметичность внутренней полости газового фильтра обеспечена резиновыми кольцами 6, 7, 12 и резиновой прокладкой 8. Газовый фильтр под капотом устанавливают на кронштейне 13. Процесс очистки газа в газовом фильтре начинается сразу же после поступления газа в колпак через штуцер входа и канал стяжного болта. Под воздействием магнитного поля кольцевой постоянный магнит улавливает даже самые мелкие ферромагнитные, а также немагнитные частицы загрязнения, которые под влиянием молекулярных сил агломерируются вокруг железных частиц и вместе с ними притягиваются к постоянному магниту.

Рис.7.5. Газовый фильтр для двигателей, переоборудованных с бензина на сжиженный газ:

1-стяжной болт со штуцером выхода газа; 2 - пружина; 3 - кольцевой постоянный магнит; 4 - сеточный фильтрующий элемент; 5 - колпак; 6, 7, 12 - резиновые кольца; 8 -резиновая прокладка; 9 - фетровые кольца; 10 - перфорированный стакан; 11 - опорная втулка; 13 -кронштейн; 14 - крышка; 15 - стяжной болт со штуцером

При прохождении газа через фетровые кольца осуществляется очистка от смолистых веществ и сернистых соединений. Затем происходит очистка газа наружной поверхностью сеточного латунного цилиндра от мелких механических частиц за счет эффекта просеивания. Очищенный газ через канал стяжного болта и штуцер выхода поступает в газовую магистраль и далее в газовый редуктор.

Разработанный фильтр для очистки сжиженного газа монтируется в газовую магистраль на участке между испарителем и газовым редуктором.

Размеры внутренней полости и поверхностей фильтрующих элементов (кольцевого постоянного магнита, фетровых колец и сеточного цилиндра) газового фильтра позволяют обеспечивать улавливание окалины, ржавчины, смолистых соединений и других загрязнений из сжиженного газа в течение всего периода эксплуатации легкового автомобиля до технического обслуживания

(ТО-2).

Габаритные размеры и масса газового фильтра, разработанного для легковых автомобилей, имеют небольшие числовые значения: диаметр 60 мм; высота 66 мм; высота со штуцерами входа и выхода газа 120 мм; масса 0,4 кг.

7.5.3.Предварительная очистка сжиженного нефтяного газа в наполнительном устройстве газового баллона

Сжиженный нефтяной газ при его заправке на автомобильной заправочной станции в автомобильный газовый баллон зачастую бывает загрязнен различными механическими частицами, смолистыми веществами, сернистыми соединениями, маслом и влагой. В конструкции газовых систем питания двигателей грузовых автомобилей и автобусов, использующих в качестве моторного топлива сжиженный нефтяной газ, нет средств очистки его при поступлении в газовый баллон в процессе заправки.

В результате многократных заправок в процессе эксплуатации автомобилей и автобусов происходит значительное накопление этих загрязнений в газовом баллоне. При поступлении сжиженного нефтяного газа из него в магистраль загрязнения забивают фильтрующие элементы магистрального фильтраотстойника с электромагнитным клапаном и вызывают сужение сечений газовых каналов в деталях и узлах газовой топливной аппаратуры. Вследствие этого увеличивается количество отказов в работе узлов и элементов газовой системы питания. При этом возрастают эксплуатационные затраты, связанные с проведением непредусмотренных ремонтов и ее обслуживания.

С целью обеспечения ресурсосберегающей эксплуатации элементов газовой аппаратуры и самого двигателя посредством

уменьшения накопления загрязнений в газовом баллоне при заправке его на автомобильной газозаправочной станции, в СибАДИ разработана, изготовлена и успешно эксплуатируется конструкция газового фильтра для наполнительного устройства автомобильного баллона сжиженного нефтяного газа.

Газовый фильтр, объединенный в одном корпусе с наполнительным устрой-ством баллона сжиженного нефтяного газа,

расположен между наполнительным вентилем и его обратным клапаном

(рис. 7.6).

Рис. 7.6. Наполни-тельное устройство с газовым фильтром для баллона автомобиля ГАЗ-53-07:

1 – наполнительный вентиль; 2

– газовый фильтр;3 – обратный клапан наполнительного устройства

Фильтрующие элементы газового фильтра (рис. 7.7) помещены в разъемной проставке, которая своей нижней частью (рис. 7.8)

ввертывается в корпус наполнительного устройства газового баллона. В резьбовое отверстие верхней части простав-ки (рис. 7.9) ввертывается обратный клапан наполнитель-ного устройства газового бал-лона.

Рис. 7.7. Газовый фильтр наполнительного устройства автомобильного баллона для сжиженного нефтяного газа:

1 – нижняя часть проставки; 2, 4 – сетчатые диски; 3 – фетровые диски; 5 – верхняя часть проставки; 6 – прокладка

Нижняя и верхняя части проставки соединены между собой посредством резьбового соединения, герметичность которого

обеспечивается прокладкой 6.

Рис. 7.8. Нижняя часть проставки наполнительного устройства газового баллона

Сетчатые фильтрующие элементы 2 и 4 и фетровые диски 3 газового фильтра наполнительного устройства газового баллона собраны в пакет, имеющий дисковую конструкцию, в которой фетровые диски расположены между верхним и нижним сетчатыми дисками. Дисковая конструкция фильтрующего пакета позволяет получить наибольший коэффициент использования объема газового фильтра (отношение фильтрующей поверхности к объему фильтра) [6, c. 133144].

Необходимое уплотнение сетчатых и фетровых фильтрующих элементов в проставке наполнительного устройства достигается посредством соответствующего ввертывания верхней части проставки в нижнюю.

После установки газового фильтра в наполнительном устройстве автомобильного газового баллона необходимо испытать все соединения на герметичность при нормальном давлении герметизируемой среды 1,6 МПа, поддерживаемом в течение 1 мин. При этом утечки сжиженного нефтяного газа в соединениях не должно быть.

Механизм предварительной очистки сжиженного нефтяного газа в газовом фильтре наполнительного устройства автомобильного газового баллона представляет собой следующие процессы:

-задержание механических частиц и загрязнений сжиженного нефтяного газа наружной поверхностью двух латунных сетчатых

дисков 2 и 4 за счет эффекта просеивания (см. рис.7.7). -улавливание смолистых веществ, сернистых соединений,

масла и влаги волокнами фетрового фильтрующего элемента 3. При заправке газового баллона по заправочному шлангу из

резервуара автомобильной газозаправочной станции сжиженный нефтяной газ под давлением поступает через открытый обратный клапан наполнительного устройства в газовый фильтр. Проходя через малые ячейки латунного сетчатого диска 2, сжиженный нефтяной газ очищается от твердых частиц загрязнений, размеры которых больше размеров ячеек сетчатого диска. При прохождении сжиженного нефтяного газа через фетровый фильтрующий элемент 3 газового фильтра, расположенного между сетчатыми фильтрующими элементами 2 и 4, задерживаются более мелкие механические частицы загрязнений, смолистые вещества, сернистые соединения, масло и влага. Таким образом, фетровый фильтрующий элемент, расположенный после сетчатого фильтрующего элемента 2, является фильтром тонкой очистки сжиженного нефтяного газа. Затем, пройдя мелкие ячейки сетчатого фильтрующего элемента 4, сжиженный нефтяной газ проходит через проходные сечения семи каналов, расположенных в ниж-ней части проставки, и после этого поступает очищенным в автомобильный газовый баллон через открытый наполнительный вентиль.

Рис. 7.9. Верхняя часть проставки наполнительного устройства баллона

Вскрытие газового фильтра предварительной очистки сжиженного нефтяного газа в наполнительном устройстве газового баллона после определенного ресурса показало, что верхний латунный сетчатый диск забивается загрязнениями в большей степени, чем последующие. Это дает возможность увеличивать ресурс работы газового

фильтра посредством поочередной смены сетчатых и фетровых дисков.

Сетчатые и фетровые фильтрующие диски практически не обладают адсорбирующей способностью и поэтому чисто механически задерживают на своей фильтрующей поверхности различные загрязнения, которые при техническом обслуживании газового фильтра наполнительного устройства газового баллона легко удаляются методом противоточной их промывки. В

результате промывки при Р=0,8 МПа в течение 1,5 мин пропускная способность бывших загрязненных сетчатых и фетровых фильтрующих дисков восстанавливается почти полностью вследствие того, что отложения различных загрязнений смываются промывочной жидкостью.

Контроль за выполнением газовым фильтром своих функций и степенью загрязнения его сетчатых и фетровых фильтрующих дисков осуществляют посредством наблюдения за изменением показаний уровня сжиженного нефтяного газа в газовом баллоне в процессе его заправки.

Нижняя и верхняя части проставки, в которой установлен газовый фильтр, изготовлены из стали 20 с последующим кадмированием их поверхности с целью предотвращения коррозионного воздействия сжиженного нефтяного газа.

Изготовление и монтаж газового фильтра в наполнительном устройстве газового баллона без затруднений осуществляется в условиях автотранспортных предприятий. При этом малые габаритные размеры газового фильтра не усложняют доступа и обслуживания элементов арматурного узла газового баллона.

В процессе эксплуатации автомобилей на сжиженном нефтяном газе было установлено, что данная конструкция газового фильтра, предварительно очищая газ в наполнительном устройстве газового баллона, отличается высоким ресурсом и малыми затратами на его изготовление и техническое обслуживание.

7.5.4.Рациональный способ уменьшения образования загрязнений в сетчатом фильтре газового редуктора

При эксплуатации автомобилей на сжиженном нефтяном газе происходит особенно интенсивное образование и накопление большого количества окалины, ржавчины и других загрязнений в серийном сетчатом фильтре газового редуктора, отрицательно влияющих на герметичность клапанов и вызывающих ускоренный износ цилиндропоршневой группы двигателя.

Изготовленные из железа патрон и резьбовая пробка, а также чугунный корпус серийного сетчатого фильтра газового редуктора, из-за повышенных концентраций в сжиженном нефтяном газе сероводорода и других соединений, подвергаются ускоренному коррозионному воздействию, в результате чего происходит интенсивное образование окалины и ржавчины, которыми быстро забиваются латунная сетка и отверстия в патроне сетчатого фильтра. Вследствие этого уменьшается поступление газа в редуктор, снижаются мощность и неустойчивость работы двигателя. Этому в определенной степени содействуют также и

незначительные размеры фильтрующей поверхности сетки и внутреннего объема патрона сетчатого фильтра.

Поэтому необходимо использовать рациональный способ уменьшения образования большого количества загрязнений в сетчатом фильтре газового редуктора, заключающийся в применении коррозионно-стойких сплавов для изготовления деталей сетчатого фильтра.

На основании данных о коррозионной стойкости железных и алюминиевых сплавов (табл. 7.2), корпус, резьбовая пробка и патрон сетчатого фильтра газового редуктора были изготовлены из алюминиевого сплава (рис. 7.10), который позволяет уменьшить в три раза потери массы этих деталей от коррозионного воздействия сжиженного нефтяного газа по сравнению с потерей массы серийных деталей этого фильтра, изготовленных из железных сплавов.

Результаты

эксплуатационных испытаний показали, что применение алюминиевого сплава в качестве материала для изготовления деталей

сетчатого фильтра газового редуктора значительно уменьшает образование в нем окалины и ржавчины, в результате чего уменьшается загрязнение газа, увеличивается продолжительность необслуживаемой эксплуатации этого фильтра, содействует обеспечению ресурсосберегающей эксплуатации газового редуктора и цилиндропоршневой группы двигателя. Сетчатый фильтр газового редуктора подлежит немедленной очистке от задержанных им загрязнений сразу же после обнаружения резкого падения давления газа в полости первой ступени газового редуктора при увеличе-нии открытия дроссель-ных заслонок карбюра-тора-смесителя. Для этого, не снимая фильтр с газового редуктора, вывертывают резьбовую пробку с патроном, на котором установлена латунная сетка. Затем, сняв пружину, промыва-ют в ацетоне латунную сетку в развернутом состоянии с последую-щим продуванием ее сжатым воздухом. Латун-ную сетку следует промыть до полного раство-рения смол. В случае сильного загрязнения сетки, когда ее невозмож-но промыть, целесооб-разнее поставить на патрон фильтра новую сетку и закрепить ее пружиной с кадмированной поверхностью.