内燃机车空气滤清器除尘装置设计

杨林曼

摘 要：通过对两种方案进行比较，确定了内燃机车空气滤清器除尘的最佳设计方案，采用的引导气流通道置于车体侧墙的外侧，排尘通孔将车体侧墙内侧的集尘室与外侧的引射气流通道联通，排尘效果好，成本低，不需维护。

关键词：空气滤清器；除尘；装置；设计

1.背景及现状

机车段自实现GK型、DF型内燃机车自营大架修任务以来，通过对柴油机进行分解，发现空气滤清器及进气总管中存在有大量的油泥、黑色尘状粉末，空气滤清器作为发动机进气系统的首要环节，起到向发动机提供清洁空气的重要作用。空气滤清系统主要是通过空气滤清器对柴油机燃烧过程中所需的空气进行过滤，保证空气的清洁度符合柴油机的工作要求，减轻中冷器的脏污程度和降低中冷器阻力，达到减轻气缸套等零件磨损的目的。作发动机工作期间，空气滤清器的滤芯上的灰尘会逐渐增多，达到一定程度会影响发动机效率，甚至不能正常工作。因此，空气滤清器必须定期除尘。

传统的除尘方法是工人通过空压机供氣，手持风管管口，由内至外吹向空气滤清器的滤芯，将灰尘除去，这种方法吹去的灰尘随意漂浮在空气中，粉尘的颗粒在60-120?m，远大于《内燃机车进气系统清洁标准》（QB/JT314-G03-20021）要求要求精度30?m，所滤除的有害微粒都附着在滤纸的微孔上，影响空气的通过量，进气阻力也增大，发动机功率明显下降，此时将会出现冒黑烟、功率不足等现象，除尘效果差，。更重要的是，操作人员身处尘源环境中，即便佩戴防尘面具，也不可避免吸入粉尘，对人的身体健康产生重大危害，为矽肺病埋下潜在的隐患。

2.除尘设备设计

2.1设计目的

提高滤清器的除尘质量，缩短机车的维修周期，；改善作业区的工作环境，保护工人的身体健康。

2.2设计依据

我段现有的GK型、DF型内燃机车的空气滤清器作为除尘设备的设计依据。

空气滤清器的组成结构（如图1所示）：波纹钢板滤网、旋风滤清器及纸滤芯组成。 纸滤芯起到最后的精滤作用，因此对其进行除尘至关重要。

图1 空气滤清器结构

2.3方案设计

方案的设计关系到最终性能能否满足使用要求。通过搜集大量的文献和书籍资料，在借鉴其他工况企业使用经验的基础上，并积极于国内的制造商家进行交流和沟通的基础上设计出能满足实际运用的除尘方案。

根据设计依据和原始方案设计要求，设计了两套方案进行对比，最终选出更加符合本段实际的除尘设备方案。

（1）方案比选

方案1：机车空气滤清器除尘装置（如图2所示）的结构是：在机车侧壁2设有可以使气流通过的通道6，排尘孔5将机车侧壁内侧的集尘箱和外侧的气流通道6联通起来。气流通道的结构为两边直径大，中间直径小的喇叭口形状。排尘孔位于位于中间直径小的位置（如图2中的A-A所示）。

图2 机车空气滤清器除尘装置（方案1）

空气滤清器除尘装置的工作原理：空气经过旋风粗滤器和纸质滤清器两级过滤给柴油机，如图2中的箭头方向所示。当内燃机车在铁路上运行时，车体外部的气流从气流通道6的一度流入后，又快速地从另一端流出，由于气流通道6内气流产生的负压效应，使集尘室4内的灰尘颗粒通过排尘通孔5吸出，被气流带走。

方案2：此种除尘装置的结构（如图3所示）：在机车车体侧壁上安装专用的高压风机5和烟囱6，采用的专用高压风机5与集尘箱4相连，烟囱7与高压风机5相连。

此种空气滤清器除尘装置的工作原理：空气的流动方向如图3中箭头方向所示，在内燃机车运行时，高压风机6转速恒定，向外抽吸集尘室内的灰尘，经过烟囱7排出。

图3 机车空气滤清器除尘装置（方案2）

高压风机（如图4所示）在叶轮2转动时，由于离心力的作用，风向标促使气体向前向外运动，从而形成一系列螺旋状的运动。叶轮刀片之间的空气呈螺旋状加速旋转并将泵体之外的气体挤入（由吸气口4吸入）侧槽，当它进入侧通道1以后，气体被压缩，然后又回复到叶轮刀片间再次加速旋转。当空气沿着一条螺旋形轨道穿过叶轮和侧槽时，每个叶轮片增加了压缩和加速的程度，随着旋转的进行，气体的动能增加，使得沿侧通道通过的气体压力进一步增加。当空气到达侧槽与排放法兰的连接点（侧通道在出口处变窄），气体即被挤出叶片并通过出口3排出泵体。

图4 高压风机结构

（2）方案比较

方案1利用机车运行时产生的气流除尘，省去了专用的动力设备，结构大大简化，成本大幅度的降低，并且不用人工维护，集尘箱内的灰尘随积随清，没有反吹现象，避免了高温烟气进入纸质空气滤清器的现象。由于气流通道的气流流速与机车的运行速度成正比例状态，所以不会影响对柴油机的供气。

方案2需要消耗动力能源，结构复杂，成本较高，高压风机的马达直连叶轮且属于高转速，轴承需要添加黄油定期维护， 高压风机转速恒定时，当柴油机处于低转速状态时，高压风机的吸力还会相对过大，造成对柴油的供气不足。

去年机车段的年机车检修量高达80多辆，车型繁多，应尽量减少人工的劳动量，对以上两种方案进行深入分析和比较，认为方案1更能满足使用要求。

3.结论

该柴油机空气滤清器的除尘装置功能性强，除尘方便，无须维护，适用范围宽，无须提供能源。可适用于多种型号的柴油机空气滤清器的除尘，经试验除尘度可以达到清洁标准，能够满足我段的检修要求，提高检修质量，将为我段带来可观的经济效益。

参考文献：

[1]况作尧.内燃机车检修[M].北京：中国铁道出版社，2013.

[2]姜仁强，叶淑霞.提高柴油机空气进气质量的措施[J].内燃机车，2005（10）：47-48.