УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ПОСТУПАЮЩЕГО В ТОПЛИВНЫЙ БАК ВОЗДУХА ОТ ПЫЛИ И ВЛАГИ

Полезная модель относится к устройствам для очистки и обезвоживания атмосферного воздуха, поступающего в топливный бак двигателя внутреннего сгорания при его работе и может быть использована во всех отраслях, связанных с эксплуатацией двигателей.
Известны различные устройства для предотвращения попадания атмосферной пыли и влаги в топливный бак: дыхательный клапан в крышке заливной горловины, дыхательная трубка большой длины, установленный в баке и соединенный с атмосферой эластичный газгольдер (Зыков С.А. Комплексная очистка топлива в системах питания дизелдей. Дисс. … канд. техн. наук. - М. 2003. Стр.68). Дыхательный клапан снижает количество атмосферной пыли и влаги, попадающих в топливо из поступающего в бак воздуха, но полностью не исключает их взаимный контакт при периодическом открытии В дыхательной трубке большой длины, выведенной в зону минимальной загрязненности воздуха, при отрицательных температурах возможно образование ледяных пробок вследствие конденсации водяных паров. Эластичный газгольдер является достаточно эффективным средством защиты топлива, но применение этой конструкции связано с определенными техническими трудностями, вызванными сложностью уплотнения эластичной оболочки во внутренней полости топливного бака.
Известен воздухоочиститель с фильтрующим элементом из кольцеобразных пористых секций, прижатых одна к другой колпакообразным кожухом (А.с. 218566, В01D 46/00, 1966). Недостатком воздухоочистителя с фильтрующим элементом объемного типа является необходимость его периодической замены и неспособность защитить топливный бак от попадания в него влаги.
Наиболее близким по технической сущности и взятым за прототип является устройство для очистки воздуха, содержащее установленный на выходном патрубке и закрепленный по торцам крышками и опорным диском фильтрующий элемент в виде цилиндрического гофрированного патрона, расположенный коаксиально элементу колпакообразный кожух и установленную между фильтрующим элементом и кожухом цилиндрическую вставку из упругого материала, герметично закрепленную в кожухе и несущем диске, с расположенными по ее образующей в шахматном порядке выступами (А.с. 1500348, В01D 46/10, 1987).
При работе устройства запыленный и влажный воздух поступает на цилиндрическую вставку, где осаждается капельная влага и крупные частицы пыли, и подводится к фильтрующему элементу, где происходит задержка мелких пылевых частиц. При прохождении воздуха через цилиндрическую вставку последняя из-за размещенных на ней выступов начинает вибрировать, в результате чего задержанные капли влаги и частицы пыли удаляются с ее поверхности.
Несмотря на преимущества прототипа по сравнению с другими устройствами для предотвращения попадания атмосферных загрязнений в топливный бак (увеличенный ресурс работы и возможность удаления из воздуха капельной влаги), его недостатками являются высокая стоимость и трудоемкость эксплуатации, обусловленная необходимостью периодической замены фильтрующего элемента, и недостаточная эффективность вибрационной очистки влагоотделяющей вставки с помощью установленных на ней выступов.
Технический результат полезной модели - повышение эффективности очистки воздуха и увеличение ресурса работы устройства за счет создания максимальных условий для удаления загрязнений с поверхности влаготделяющей вставки.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве для очистки поступающего в топливный бак воздуха от пыли и влаги, содержащем влагоотделяющую цилиндрическую вставку из упругого материала, герметично закрепленную на отбортовках верхней и нижней тарельчатых крышек, в центральных осевых отверстиях которых размещена труба с прорезями на боковых поверхностях, выходной патрубок которой проходит через центральное отверстие несущего диска, в пазах которого закреплена отбортовка нижней тарельчатой крышки, а отбортовка верхней тарельчатой крышки размещена в кольцевой проточке, выполненной с внутренней стороны колпакообразного кожуха, закрепленного на заглушенном верхнем торце трубы с образованием кольцевого зазора между его боковой стенкой и влагоотделяющей цилиндрической вставкой, согласно полезной модели влагоотделяющая цилиндрическая вставка выполнена из мелкопористого гидрофобного материала, устройство дополнительно содержит размещенную на трубе перфорированную втулку, жестко связанную с тарельчатыми крышками, сильфонный рукав, один конец которого закреплен в выходном патрубке трубы, а на другом выполнено быстроразъемное соединение, для крепления к воздушному патрубку топливного бака, и охватывающую сильфонный рукав цилиндрическую пружину сжатия, закрепленную с наружной стороны несущего диска и имеющую на свободном конце кольцевую опору.
На фиг. изображено устройство для очистки поступающего в топливный бак воздуха от пыли и влаги (в разрезе).
Устройство для очистки воздуха включает колпакообразный кожух 1, закрепленный на трубе 2 при помощи колпачковой гайки 3 с уплотняющей прокладкой, цилиндрическую влагоотделяющую вставку 4 из мелкопористого гидрофобного материала с тонкостью очистки менее 20 мкм, например, из металлической сетки №004, покрытой фторопластовой эмульсией (А.с. №1063441 В01D 37/02, 1983) или недорогого и недефицитного фильтрующего материала с размером пор 20-30 мкм (бумаги, нетканого полотна и т.п.), пропитанного смесью из 90-92% толуола и 8-10% полимера этилгидросилоксана (А.с. №1766460 кл. В01D 39/00.1992), закрепленную на отбортовках верхней 5 и нижней 6 тарельчатых крышек, цилиндрическую пружину сжатия 7, закрепленную и на наружной стороне несущего диска 9 и имеющую на свободном конце кольцевую опору 8. Между тарельчатыми крышками 5 и 6 на трубе 2 установлена распорная перфорированная втулка 10. На выходном патрубке трубы 2 установлен сильфонный рукав 11 с быстроразъемным соединением для крепления на штуцере 12 воздушного патрубка 13 топливного бака 15 с (помощью накидной гайки 14)
Выбор мелкопористого фильтрующего материала с тонкостью очистки менее 20 мкм для изготовления цилиндрической водоотделяющей вставки 4 позволяет отказаться от фильтрующего элемента, установленного в прототипе.
Удаление пылевого осадка и микрокапель воды с поверхности цилиндрической влагоотделяющей вставки 4 осуществляется путем вибрационной очистки этой поверхности. Поскольку двигатель внутреннего сгорания является источником упругих колебаний от вибрации, это явление используется для очистки вставки 4. Эффективность вибрационной очистки пористой перегородки, которой является вставка 4, зависит от частоты и амплитуды ее колебаний. Частота колебаний устройства для очистки поступающего в топливный бак воздуха от пыли и влаги будет равна частоте колебаний топливного бака, на котором оно установлено, но амплитуда колебаний этого бака, жестко смонтированного на раме мобильной машины, имеет ограниченные значения и может оказаться недостаточной для эффективной регенерации пористой перегородки. Величину этого параметра можно увеличить, используя явление резонанса.
Для увеличения амплитуды колебаний устройства для очистки воздуха его следует установить на цилиндрической пружине сжатия 7, характеристики которой должны удовлетворять условию резонанса:
0
Ω=ω
где Ω - частота колебаний топливного бака, Гц;  - собственная частота колебаний устройства, Гц; k - жесткость пружины, m - масса устройства, г.
Тогда уравнение для нахождения требуемой жесткости пружины будет иметь вид:
2
k=Ωm
Частота колебаний топливного бака определяется путем замеров при работе на номинальном режиме двигателя того типа, на который предполагается устанавливать устройство для очистки поступающего в топливный бак воздуха от пыли и влаги.
Наличие сильфонного рукава 11 обеспечивает возможность перемещения устройства для очистки поступающего в топливный бак воздуха от пыли и влаги в вертикальном направлении.
Устройство для очистки поступающего в топливный бак воздуха от пыли и влаги работает следующим образом.
Запыленный и влажный воздух поступает под колпакообразный кожух 1 через кольцевую щель между нижней образующей этого кожуха и наружной кромкой несущего диска 9, проходит через влагоотделяющую цилиндрическую вставку 4, где осаждается капельная влага и частицы пыли. Затем через отверстия в перфорированной втулке 10, служащей для фиксации тарелок 5 и 6, очищенный воздух поступает через прорези в боковых поверхностях трубы 2 во внутреннее пространство этой трубы,, и оттуда через сильфонный рукав 11 - в топливный бак.
Полезная модель прошла испытания на моторном стенде, при которых установлено, что тонкость очистки поступающего в топливный бак от пыли составляет 10-15 мкм, капельная влага отсутствует, а ресурс работы цилиндрической влагоотделяющей вставки превышает 100 ч