ДВУХСТУПЕНЧАТЫЙ ФИЛЬТР ОЧИСТКИ ВОЗДУХА ОТ ВЛАГИ И АБРАЗИВНЫХ ЧАСТИЦ

Изобретение предназначено для применения на железнодорожном транспорте и относится к фильтрам, основная задача которых - очистка нагнетаемого с окружающего пространства воздуха от влаги и взвешенных частиц.
В настоящее время на тяговом подвижном составе используются различные системы фильтрации. Наиболее близким прототипом является фильтр Э-114, применяющийся на электровозах переменного тока, который служит для очистки сжатого воздуха, поступающего в пневматические аппараты, от механических примесей (рис.1), [1]. Наибольше рабочее давление поступающего воздуха 0,9 МПа, масса 0,8 кг.
Фильтр состоит из корпуса 1, в котором между двумя сетчатыми шайбами 2 и 4 помещается промасленный конский волос или капроновая нить 3. Корпус закрыт крышкой 5. Во избежание попадания набивки в пневматические магистрали фильтр необходимо устанавливать на трубопроводе таким образом, чтобы выход сжатого воздуха осуществлялся через крышку 5. [1]. Данный фильтр имеет ряд недостатков (повышенные расходы на обслуживание из-за дороговизны фильтрующего материала, недостаточная степень очистки от влаги и очень мелких частиц, возможность попадания материала 3 в пневматическую систему, значительное сопротивление прохождению воздуха и другие).
Однако в настоящее время незаслуженно мало внимания уделяется системе вентиляции на локомотиве.
Как известно, на электровозах применяют принудительную вентиляцию для обеспечения нормальных условий работы тяговых двигателей, двигателей компрессоров, пусковых резисторов, резисторов ослабления возбуждения, индуктивных шунтов, выпрямителей, теплообменников трансформаторов, реакторов сглаживающих, блоков тормозных резисторов и другого оборудования. С целью обеспечения требуемого избыточного давления в кузове и предотвращения проникновения в него пыли и снега во время движения электровоза, для охлаждения помещения кузова в летнее время, а также для обеспечения деионизации помещения. Вентиляция производится следующим образом. Воздух вентиляторами, приводимыми во вращение электродвигателями, засасывается через воздухозаборные устройства, состоящие из специальных камер с жалюзями и шторами. Потоки воздуха, пройдя через воздухозаборные устройства, направляются в воздуховоды для охлаждения электрического оборудования [2].
Данная система вентиляции, на начальном этапе, когда производится всасывание воздуха из окружающей среды в помещения электровоза, выполняет низкую очистку воздуха от влаги и взвешенных частиц, что приводит к множеству недостатков и проблем при эксплуатации локомотива. Основные из них:
- снижение уровня безопасности движения;
- угроза безопасности здоровья локомотивной бригады и лиц, обслуживающих локомотив;
- из-за недостаточной очистки поступающего воздуха от влаги, пыли металлических частиц может произойти короткой замыкание, самосрабатывание электрооборудования, произвольное открытие плеч тиристоров выпрямительно-инверторного преобразователя;
- увеличение нагрузки на работающее оборудование системы вентиляции;
- недостаточный уровень обеспечения деионизации рабочего пространства, что приводит к увеличению времени горения дуги, при разрыве контактов, а также к сложности процесса ее гашения, что в свою очередь может привести к недостаточной скорости оперативного отключения при аварийных процессах и к, возможному отказу основных элементов силовой цепи;
- сложность проведения текущих ремонтов (TP) и технического обслуживания (ТО) локомотивов;
- рост затрат на обслуживание и ремонт.
Предлагается двухступенчатый фильтр очистки воздуха от влаги, пыли, снега, металлических и прочих абразивных частиц который позволит исключить ряд существенных недостатков, указанных выше.
Основная цель разработки - обеспечение полной очистки поступающего снаружи воздуха от присутствия в нем влаги, пыли, песка, металлических частиц, соли. С наименьшими затратами при его разработке и установке и наибольшим технико - экономическим эффектом, который появится при установке его на локомотив.
Предлагаемая конструкция фильтра заключается в том, что воздух, пройдя через лабиринтные жалюзи, проходит через две ступени фильтрации, где и производится его полная очистка. Первая ступень (рис.2) состоит из следующих основных элементов: корпуса 6, отсека для помещения колец Рашита 7 (металлическая стружка токарного станка), крепежных элементов этого отсека 8, сетки наполнителя 9, состоящей из камеры для наполнителя активно впитывающего влагу 10, герметичного колпака 11 и сливного крана 12. Ширина отсека для помещения колец Рашита 7 ограничивается нажимными пружинами 13. Корпус закрыт крышкой 14, которая закреплена болтами 15.
Вторая ступень (рис.3) является продолжением первой и состоит из следующих элементов: воздухопроводной трубы 16, соединяющей первую и вторую ступени очистки, корпуса 17, колпака 18, являющегося магнитом, который закреплен на конце трубы 16, в трех точках, на металлических направляющих 24. Корпус 17 наполнен маслом 19 (возможно даже отработанным маслом тепловоза), которое сливается при помощи сливного крана 20. Кольцеобразная пластина 21, необходима для снижения качки
масла вызванной динамическими усилиями (при колебаниях от неровности пути). Сверху корпус закрыт крышкой 22, закрепленной болтами 23.
Ощутимых результатов по снижению уровня загрязненности и влажности поступающего в рабочее пространство локомотива воздуха, можно добиться при внедрении предлагаемого двухступенчатого фильтра.
Работа фильтра проходит следующим образом. Воздух, нагнетаемый вентилятором, проходит через лабиринтные жалюзи, и попадает на первую ступень очистки. Поступая в корпус первой ступени 8, он проходит через кольца Рашита 7. Это необходимо для сбора влаги содержащейся в воздухе. Собранная таким образом влага, стекает в нижнее пространство камеры сетки наполнителя 9 и впитывается наполнителем, который заменяется через герметичный колпак 11, излишки влаги сливаются через сливной кран 12. Освобожденный от влаги воздух проходит в воздухопроводную трубу 16, ко второй ступени очистки. На конце трубы в трех точках закреплен колпак - магнит 18, собирающий мельчайшие металлические частицы, которые, врезаясь на скорости, прилипают к нему. Данный колпак является съемным и очищается при его загрязнении, через крышку 22. Воздух, с частицами пыли, пройдя через магнит, огибает трубу и «врезается» в вязкое масло 19, куда попадают и увязают, обладающие инерционностью оставшиеся частицы (пыль, песок, соль и пр.). Очищенный же воздух, пройдя вдоль стенок корпуса 17, поступает внутрь локомотива. Для снижения сопротивления проходящего воздуха, предусмотрено увеличение площади кольцеобразного пространства от стенок корпуса 17, до магнита 18, по сравнению с площадью воздухопроводной трубы 16.
Работа фильтра обеспечивает заметный технический результат при эксплуатации электровоза и имеет огромные преимущества по сравнению с типовыми фильтрами и системами очистки:
- полная очистка воздуха от влаги и взвешенных частиц, и связанное с этим обеспечение безопасной работы локомотива;
- значительное улучшение условий работы оборудования локомотива, исключение возможных коротких замыканий и самосрабатывания электрических аппаратов, а также стабильная работа всех элементов силовой цепи, улучшение условий охлаждения и герметизации;
- малые затраты на внедрение и быстрая окупаемость;
- малые затраты на ТО и TP, из-за небольшого объема работ и применения вторичных материалов (стружка от работы станка, отработанное масло тепловоза).
Список литературы
1. Электровоз ВЛ85: Руководство по эксплуатации / Б.А.Тушканов, Н.Г.Пушкарев, Л.А.Позднякова и др. - Москва: Транспорт, 1995. - 480 с.
2. Калинин В.К. Электровозы и электропоезда. - Москва: Транспорт, 1991.-480 с.