Способы улучшения очистки сжиженного нефтяного газа в магистральном фильтре-отстойнике

  Главная      Учебники - ГБО автомобиля     Техническая эксплуатация газобаллонных автомобилей (Певнев Н.Г.) - 2010 год

 поиск по сайту

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  ..

 

 

7.5.2.

Способы улучшения очистки сжиженного нефтяного газа в магистральном фильтре-отстойнике



Выполненными в СибАДИ экспериментальными исследованиями и конструктивными разработками установлено, что улучшение очистки сжиженного нефтяного газа в магистральном фильтре-отстойнике рационально осуществлять комплексным методом:

-извлечением различных частиц загрязнений посредством силового воздействия на них магнитного поля постоянного магнита ловушки загрязнений;

-фильтрацией сжиженного нефтяного газа в объемном (фетровом) и сетчатом фильтрующих элементах методом просеивания;

-отделением крупных частиц загрязнений посредством силового воздействия на них гравитационного поля жидкой фазы

сжиженного нефтяного газа.

 

Очистка сжиженного нефтяного газа в магнитном поле постоянного магнита. Необходимость тщательной очистки сжиженного нефтяного газа даже от самых мелких частиц загрязнений определяет перспективу использования (наряду с традиционными) более рационального способа извлечения их из газа силовым воздействием магнитного поля постоянного магнита, не имеющего по своей эффективности альтернативы в обеспечении ресурсосберегающей эксплуатации газовой аппаратуры и самого двигателя.

Механизм отделения различных загрязнений от сжиженного нефтяного газа под воздействием магнитного поля постоянного магнита ловушки загрязнений представляет собой следующие процессы:

-силовое воздействие на сжиженный нефтяной газ, в результате которого даже самые мелкие частицы окалины и ржавчины улавливаются магнитной ловушкой;

-агломерация немагнитных частиц загрязнений вокруг частиц окалины и ржавчины под влиянием молекулярных сил и притягивание с ними к магнитной ловушке;

-коагуляция мелкодисперсных загрязнений под воздействием магнитного поля постоянного магнита ловушки с образованием шлама, который оседает в нижней части колпака магистрального фильтра-отстойника.

 

 

 

Фильтрация сжиженного нефтяного газа в объемном (фетровом) и сетчатом фильтрующих элементах.

Очистка сжиженного нефтяного газа от смолистых веществ, сернистых соединений, масла и микрокапель осуществляется в объемном фильтрующем элементе. Он выполнен в виде набора фетровых колец, установленных на металлическом перфорированном каркасе. На выходе отфильтрованного сжиженного нефтяного газа из фетрового элемента установлен элемент в виде полого цилиндра, задерживающий крупные частицы механических загрязнений, которые проникают через неплотности в фетровых кольцах. В фетровом фильтрующем элементе в радиальном направлении идет поток сжиженного нефтяного газа.

Плотность волокон в фетровом фильтрующем элементе и сжатие фетровых колец при установке их на перфорированном каркасе имеют определенные пределы, обеспечивающие заданный коэффициент отсева при сохранении потребной пропускной способности. Так, сжатие фетровых колец в зависимости от необходимой тонкости отсева выбирается в пределах 7.30 %, что соответствует тонкости отсева 12.30 мкм.

Объемный фетровый фильтрующий элемент магистрального фильтра-отстойника наибольшее

 

количество загрязнений задерживает во внешних слоях, поэтому радиальная толщина его колец выбрана с учетом участия в процессе очистки сжиженного нефтяного газа всего их объема.

 

Очистка сжиженного нефтяного газа в магистральном фильтре-отстойнике воздействием гравитационного поля его жидкой фазы. В магистральном фильтре-отстойнике у жидкой фазы сжиженного нефтяного газа гравитационное поле можно считать постоянным и напряженность его во всех точках постоянной и равной ускорению силы тяжести. Осаждение частиц загрязнений в гравитационном поле жидкой фазы сжиженного нефтяного газа происходит под действием собственной массы, подчиняется законам падения тел малого размера в среде, оказывающей сопротивление их осаждению.

В гравитационном поле жидкой фазы сжиженного нефтяного газа частица загрязнения вначале осаждается с ускорением. Когда сила сопротивления жидкой фазы приобретает величину, равную силе тяжести частицы загрязнения, т.е. Рс=Рт, скорость ее станет постоянной. Скорость осаждения частиц загрязнений в жидкой фазе сжиженного нефтяного газа пропорциональна квадрату диаметра частицы, разности плотностей частицы и жидкой фазы и обратно пропорциональна ее вязкости.

Крупные капли воды, поступающей с жидкой фазой сжиженного нефтяного газа в магистральный фильтр-отстойник, при изменении направления ее движения в нем отделяются и под действием гравитационного поля осаждаются в нижней части колпака фильтра-отстойника. Процесс отделения микрокапель воды от сжиженного нефтяного газа, поступающего в фетровый фильтрующий элемент магистрального фильтра-отстойника, осуществляется следующим образом: микрокапли воды,

соприкасаясь с волокнами фетрового фильтрующего элемента, осаждаются на поверхности, где, сливаясь с другими микрокаплями, укрупняются и под действием силы тяжести в виде капель воды осаждаются в отстойник. Микрокапли воды, не успевшие укрупниться, при выходе из фетрового фильтрующего элемента не осаждаются в отстойник, а выносятся потоком жидкой фазы сжиженного нефтяного газа из магистрального фильтра-отстойника в газовую магистраль.

 

Магнитная ловушка загрязнений, расположенная в магистральном фильтре-отстойнике ниже фетрового фильтрующего элемента, выполняет одновременно и функцию успокоителя отстоя, что способствует лучшему гравитационному отстаиванию механических частиц загрязнений, шлама и воды. Отстой загрязнений, накапливающихся в нижней части колпака магистрального фильтра-отстойника в результате очистки газа, удаляется через канал стяжного болта 3, в который ввернута

дополнительно спускная пробка 17, при отвертывании ее некоторое количество сжиженного нефтяного газа уходит в атмосферу (рис. 7.4).

 

 

 

 

 

Рис. 7.4. Магистральный фильтр-отстойник сжиженного нефтяного газа с магнитной ловушкой для двигателей грузовых автомобилей и автобусов:
1 и 5 - прокладки; 2 - колпак; 3 - стяжной болт; 4 - фетровый и сетчатый фильтрующие элементы; 6 - резьбовое отверстие для штуцера выхода газа; 7 - электромагнитный клапан; 8 - резьбовое отверстие для штуцера входа газа; 9 - перфорированный каркас;10 -сетчатый фильтрующий элемент; 11 - нижний полюсной стакан; 12 - верхний полюсной стакан; 13 - опорная втулка; 14 - кольцевой постоянный магнит; 15 - пружина; 16 -прокладка; 17 - спускная пробка

 

 

 

 

Спускная пробка 17 магистрального фильтра-отстойника сжиженного
нефтяного газа, выполненная в виде ниппель-пробки, ввертываемой в полый стяжной болт со стороны его головки, позволяет быстро и безопасно (так как исключает попадание струи сжиженного нефтяного газа на незащищенные поверхности тела водителя, а следовательно, исключает их обмораживание) осуществлять слив отстоя без вывертывания стяжного болта 3 и снятия колпака 2.

Удаление отстоя осуществляется стравливанием небольшого количества сжиженного нефтяного газа через канал, открывающийся при отвертывании спускной ниппель-пробки 17. Ежедневный слив отстоя воды и загрязнений из магистрального фильтра-отстойника сжиженного нефтяного газа с магнитной ловушкой загрязнений путем отвертывания на 2...3 оборота спускной ниппель-пробки 17 является обязательным, так как чрезмерное накопление отстоя в колпаке 2 ускорит засорение фетрового и сетчатого фильтрующих элементов и нарушит нормальную работу двигателя.
 

 

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 в газовую магистраль.

Габаритные размеры магистрального фильтра-отстойника сжиженного нефтяного газа с магнитной ловушкой 245х115х65 мм, масса 2,0 кг.

При использовании магистрального фильтра-отстойника 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 фильтра-отстойника, 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.

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  ..