ФИЛЬТР ДЛЯ ТОПЛИВНОЙ СИСТЕМЫ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Полезная модель относится к двигателестроению, в частности к производству дизельных двигателей.
В топливоподающих системах дизелей очистка дизельного топлива от механических примесей и воды ведется фильтрами предварительного отсева на топливозаборниках, фильтрами грубой очистки (ФГО) и тонкой очистки (ФТО). Движение топлива через фильтры осуществляется под давлением или разрежением топливоподкачивающими насосами с механическим или электрическим приводом. Встречаются ФГО с контактным фильтрующими элементами, с пакетом тонкометаллических пластин на валу, ленточно-щелевые с неподвижными пакетами из перфорированной ленты, седиментационного типа (отстойники). Основной конструкцией ФТО стала сменная кассета на основе бумажного или картонного фильтрующего элемента, встречаются керамические, войлочные, капроновые и фильтрующие элементы из других материалов. Пористый материал фильтрующего элемента пропитывается поверхностно-активными водоотталкивающими веществами. Дополнительная очистка от технологической грязи попадающей из корпуса топливного насоса высокого давления (ТНВД) и трубопроводов может осуществляться сетчатыми или щелевыми фильтрами устанавливаемыми в приемных штуцерах форсунок [1, 2]
Однако применение вышеперечисленных систем и устройств не защищает топливную аппаратуру от воды растворенной в топливе или находящейся в мелкодисперсном состоянии. Одной из основных причин снижения эксплуатационной надежности и ресурса топливной аппаратуры дизелей является накопление воды в топливных фильтрах. Около 50% топливной аппаратуры
дизельных двигателей преждевременно выходит из строя вследствие воздействия загрязняющих примесей [3].
Перспективным направлением очистки дизельного топлива от механических примесей и воды является мембранная фильтрация.
Близким к заявленному техническому решению является фильтр для очистки жидкости, содержащий цилиндрический корпус, на одном конце которого установлена насадка для подачи неочищенной жидкости, на другом конце - узел отвода жидкости, и размещенный в корпусе металлокерамический фильтрующий элемент в виде стержня со сквозными продольными каналами, при этом узел отвода жидкости выполнен в виде связанного с торцом одного конца корпуса тройника, имеющего перпендикулярный продольной оси корпуса патрубок для выхода очищенной жидкости и средство для выхода неочищенной жидкости, расположенное соосно продольной оси корпуса на наружном конце тройника, а указанная насадка выполнена со средством для подачи неочищенной жидкости, расположенным соосно продольной оси корпуса (патент Великобритании N2176715, МПК В 01 D 29/32, 1985).
Недостатком этой конструкции является применение металлокерамического фильтрующего элемента. Керамические мембраны материалоемки, хрупки, вибронеустойчивы, в 3-5 раз дороже полимерных мембран, имеют недостаточный ресурс до обслуживания. Загрязненные керамические мембраны не отмываются водными растворами с добавками химикатов, а также керосином, гексаном, ацетоном, и только хлороформ, тетрахлорэтилен, метанол и их смеси после обработки восстанавливают их производительность по фильтрату. Однако указанные растворители легколетучи, взрывоопасны, вредны для здоровья, требуется специальное оборудование для их регенерации [4]. Кроме того, фильтр может применятся только в стационарных условиях и не пригоден, например, для систем питания двигателей внутреннего сгорания, так как для обеспечения высокой скорости течения жидкости по каналам фильтрующего модуля необходим высокопроизводительный насос. При снижении скорости ниже 0,5 м/с прекращается самоочистка внутренних
полостей микрофильтров, происходит закупоривание пор фильтра загрязнениями, появляется необходимость регулярного контроля технического состояния и трудоемкого обслуживания [5].
Технический результат направлен на применение более эффективного способа очистки и увеличение скорости течения очищаемого топлива вдоль поверхности микрофильтра для предотвращения закупоривания пор.
Технический результат достигается тем, что применяется фильтр для топливной системы двигателя внутреннего сгорания, содержащий цилиндрический корпус, на одном конце которого установлена насадка для подачи неочищенной жидкости, на другом конце - узел отвода жидкости, при этом размещенный в корпусе трубчатый мембранный модуль, состоящий из последовательно соединенных между собой магистралями, поворачивающими на 360° внутри двух крепежных обойм из герметизирующего полиуретанового компаунда, нескольких трубчатых открытопористых стеклопластиковых микрофильтров с нанесенной на внутреннюю поверхность фторопластовой мембраной, а узел отвода фильтрата выполнен в виде резьбового штуцера в средней нижней части корпуса фильтра, причем насадка для подачи неочищенного топлива и узел отвода топлива с дросселирующим клапан-жиклером установлены на резьбе в торцевых крышках фильтра непосредственно в крепежную обойму в местах входа и выхода топливной магистрали.
Отличительными признаками от прототипа является то что размещенный в корпусе трубчатый мембранный модуль, состоящий из последовательно соединенных между собой магистралями, поворачивающими на 360° внутри двух крепежных обойм из герметизирующего полиуретанового компаунда, нескольких трубчатых открытопористых стеклопластиковых микрофильтров с нанесенной на внутреннюю поверхность фторопластовой мембраной; а узел отвода фильтрата выполнен в виде резьбового штуцера в средней нижней части корпуса фильтра, при этом насадка для подачи неочищенного топлива и узел отвода топлива с дросселирующим клапан-жиклером
установлены на резьбе в торцевых крышках фильтра непосредственно в крепежную обойму в местах входа и выхода топливной магистрали.
На рисунке показан продольный разрез фильтра.
Фильтр содержит корпус 1 со штуцером отвода фильтрата 8 и торцевыми крышками 2 и 12. Внутри корпуса находится фильтрующий мембранный модуль состоящий из крепежных обойм из герметизирующего полиуретанового компаунда 4 и 11, нескольких открытопористых стекло-, угле-, органопластиковых трубок 7 с нанесенной на внутреннюю поверхность фторопластовой мембраной. В модуле трубчатые микрофильтры последовательно соединены между собой магистралями 5 поворачивающими на 360° внутри крепежных обойм 4, 11. В крышки 2 и 12 вкручены насадка для подачи фильтруемого топлива 3 и узел отвода топлива с дросселирующим клапан-жиклером 10. Между корпусом 1, крышками 2 и 12 и крепежными обоймами зажаты уплотнительные кольца 6 и 9.
Фильтр работает следующим образом. При работе двигателя топливоподкачивающий насос подает топливо по трубопроводу, через насадку 3 вкрученную по резьбе в крышке 2 в топливную магистраль крепежной обоймы 4. Топливо, проходя по трубкам 7, просачивается сквозь стенки и пленчатую фторопластовую мембрану нанесенную на внутреннюю поверхность трубок. Очищенное топливо(фильтрат), просочившиеся сквозь мембрану собирается во внутренней полости корпуса фильтра 1 и выводится через штуцер отвода фильтрата 8 встроенный в среднюю часть корпуса к топливоподающей аппаратуре. Остальное топливо через узел отвода топлива 10 сбрасывается в топливный бак. Для создания рабочего перепада давления до и после мембраны от 0,015 до 0,1 МПа и недопущения стекания топлива из фильтра при неработающем двигателе в узле отвода 10 установлен дросселирующий клапан - жиклер.
Гидравлическую модель такого фильтра можно представить как трубопровод с непрерывным и транзитным расходами, на выходе которого имеется
дроссель, а прямые участки фильтра соединены магистралью поворачивающей на 360°.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:
1 Грехов Л.В., Иващенко Н.А., Марков В.А. Топливная аппаратура и системы управления дизелей: Учебник для вузов \ 2-е изд. - М.: Легион-Автодата, 2005. - С.29-30, 32-33, 53, 89, 102, 103, 129, 260, 263., ил.
2 Бурячко В.Р., Гук А.В. Автомобильные двигатели: Рабочие циклы. Показатели и характеристики. Методы повышения эффективности энергопреобразования - СПб.: НПИКЦ, 2005. - 292 с.: ил. - С.276.
3 Николаенко А.В., Хватов В.Н. Повышение Эффективности использования автотракторных дизелей в сельском хозяйстве - Ленинград.: Агропромиздат, 1986 г.- 192 с.ил.
4 Способ очистки масла. Патент РФ 2003116183/15 МПК B 01 D 61/14, 2003 г.
5 Мембраны, фильтрующие элементы, мембранные технологии [текст]: каталог / разработчик изготовитель ЗАО НТЦ ВЛАДИПОР. - Владимир, 2005. - 22 л.