FILTRAREA SI SEPARAREA COMBUSTIBILULUI

FILTRELE DE COMBUSTIBIL

Filtrele de combustibil sunt destinate, in principal, retinerii impuritatilor solide existente in combustibilul care le traverseaza. Unele filtre sunt prevazute si cu posibilitatea separarii si sedimentarii apei din combustibil. Se asigura astfel protectia elementelor de mare precizie ale echipamentului de injectie (elementul de refulare, supapa de refulare si pulverizatorul) impotriva uzarilor si a griparilor premature.

Instalatiile de alimentare cu combustibil ale MAC-urilor au in dotare unul sau mai multe filtre. Dupa destinatie, acestea se impart in:

a)      filtre care asigura filtrarea prealabila;

b)      filtre brute;

c)      filtre fine;

d)     filtre preventive.

Filtrarea prealabila, realizata cu ajutorul sitei-filtru montate in gura de alimentare a tancului de combustibil; permite retinerea impuritatilor solide mari, care ar putea patrunde in tanc in timpul umplerii acestuia.

Filtrele brute asigura retinerea impuritatilor solide cu dimensiuni de 50.150mm, care, o data ajunse in echipamentul de injectie, pot produce blocarea pistonului-sertar, blocarea acului pulverizatorului sau obturatia orificiilor de pulverizare. Se monteaza dupa pompa de alimentare. In cazul montarii inaintea pompei de alimentare, filtrele trebuie sa opuna rezistenta mica la trecerea combustibilului prin elementul filtrant; in acest fel se asigura cu usurinta debitul de combustibil solicitat de pompa de alimentare.

Filtrele fine retin impuritatile solide care au dimensiuni sub 10mm; se monteaza inaintea pompei de injectie.

Filtrele preventive se monteaza la intrarea in injector pentru evitarea patrunderii in pulverizator a impuritatilor solide de natura aschiilor sau a spanului, desprinse de pe conducta de inalta presiune in momentul racordarii acesteia la pompa de injectie si injector. Aceste filtre asigura retinerea particulelor cu dimensiuni de 40.100mm, fiind realizate sub forma unor tije metalice care se monteaza in racordul injectorului.

1. Filtrele brute

Constructiv, filtrele brute de combustibil se compun dintr-o carcasa metalica, in interiorul careia se afla elementul de filtrare, si un capac, de asemenea metalic, in care sunt practicate orificiile de intrare si iesire a combustibilului. Asamblarea acestor elemente se realizeaza cu ajutorul unor suruburi speciale, iar etansarea se asigura cu garnituri din cauciuc.

Fig. 90.

In figura 90 se prezinta constructia unui filtru brut de combustibil, cu element filtrant din sita de sarma. Cilindrii 1 din sita de sarma sunt montati coaxial in carcasa 2. Combustibilul patrunde in filtru prin orificiul de intrare I, practicat in capacul 3. Dupa ce trece prin sitele de sarma, care retin impuritatile solide, combustibilul este dirijat spre orificiul de iesire e (practicat tot in capacul filtrului), prin spatiile existente intre cilindrii din sita de sarma si spatiul central oferit de

cilindrul cu diametrul cel mai mic. Acest traseu este impus si de garniturile 5 si 6 care obliga combustibilul sa traverseze filtrul numai prin cilindrii din sita. Pentru asamblarea cilindrilor din sita, a carcasei si a capacului filtrului se utilizeaza prezonul 4. Garnitura 7 asigura etansarea dintre corpul si capacul filtrului, strangerea ei realizandu-se prin intermediul piulitei 8 si a carcasei 2. Concomitent, prin arcul 9 si talerul 10, se asigura si strangerea garniturilor interioare 5 si 6. In figura 90. b este prezentata o sectiune printr-un cilindru din sita de sarma si modul in care acesta este traversat de combustibil.

Elementul filtrant al filtrelor brute mai poate fi realizat si din fire de sarma, discuri cu interstitii intre ele, benzi, pasla artificiala, tesatura de bumbac etc. Capacul filtrelor brute se executa din aliaje de aluminiu, prin turnare, iar carcasa se poate executa din aluminiu sau din tabla de otel.

2. Filtrele fine

Constructia filtrelor fine este similara cu cea a filtrelor brute. Suplimentar, capacul este prevazut cu un dop de aerisire, iar in partea inferioara a carcasei se afla un dop de golire care serveste la eliminarea apei decantate in filtru.

Elementul filtrant se confectioneaza din fire de bumbac, pasla, vata de zgura, hartie micronica etc. In cazul utilizarii hartiei micronice, modul de pliere a acesteia, pentru introducerea in

carcasa, este diferit (fig. 91). Prin modul de pliere se urmareste ca suprafata filtranta inchisa intr-o carcasa de o anumita marime sa fie cat mai mare. Astfel, pentru o carcasa cilindrica cu dimensiunile D, d si H, plierea hartiei in forma de stea asigura suprafata de filtrare ca in figura 91. a; plierea in forma de armonica (burduf) asigura suprafata din figura 91. b; iar plierea in forma de spirala asigura suprafata de filtrare ca in figura 91. c:

Fig. 91.

Suprafetele filtrante mai mari rezulta in cazul plierii in forma de armonica si al plierii in forma de spirala.

Inainte de pliere, hartia de filtru se impregneaza cu o solutie de intarire care ii asigura rezistenta corespunzatoare in conditiile traversarii ei de catre combustibilul refulat de pompa de alimentare (cu debite si presiuni mari). Dupa pliere, hartia se lipeste de carcasa metalica cu ajutorul unui adeziv. Hartia utilizata este tratata cu rasini. Se obtine astfel o porozitate controlata si o buna rezistenta la inmuiere in apa.

SEPARATOARELE DE COMBUSTIBIL

Prelucrarea combustibilului utilizat de catre motoarele navale, in special a combustibilului greu, este o operatie de mare importanta. Eliminarea apei, a suspensiilor coloidale si a impuritatilor mecanice din combustibil conditioneaza direct randamentul, puterea si fiabilitatea motorului.

O prima separare are loc in tancurile de decantare. Apa si impuritatile mecanice din combustibil, datorita diferentei de greutate specifica, se separa la fundul tancului, de unde sunt eliminate prin purjare. Eficienta separarii este conditionata de dimensiunile tancului si de timpul de decantare. Aceasta eficienta este insa, redusa, datorita miscarilor de ruliu si tangaj care reamesteca lichidele. De aceea, pentru separarea combustibilului este utilizat un subsistem special, dotat cu separatoare de tip centrifugal.

Exista doua tipuri de separatoare centrifuge: separatorul purificator, care permite separarea apei si partial, a impuritatilor solide (rugina, siliciu, nisip, praf etc.) si separatorul clarificator, care separa restul de impuritati solide din combustibil (de exemplu, particule de Al, Si, Va etc.). In situatia utilizarii ambelor tipuri de separatoare, ele se inseriaza in ordinea purificator-clarificator (fig. 92.).

Fig. 92.

In figura 92.a este prezentata schema de principiu a purificatorului centrifug. Combustibilul patrunde in purificator prin tubul de alimentare 1 si distribuitorul 2, pe care sunt fixate talerele de separare 3. Axul 4 antreneaza in miscare de rotatie semioala glisanta inferioara 5 si, totodata, combustibilul patruns in aceasta. Datorita fortei centrifuge, componentele cu greutate specifica mai mare decat a combustibilului (impuritatile solide si apa) se separa la periferia spatiului delimitat de semioala inferioara glisanta 5 si carcasa superioara 6,. Fluidul cu densitatea cea mai mica r , care reprezinta fluidul purificat, datorita presiunii exercitate de accesul continuu in separator al combustibilului neseparat, este trecut prin spatiile dintre talerele separator si dirijat catre iesirea din purificator. Combustibilul purificat este vehiculat fie catre motor, fie catre separatorul clarificator. De asemenea, fluidul cu densitatea medie (apa separata), datorita aceluiasi efect este dirijat catre iesirea din purificator pe o cale separata. Separarea celor doua cai de evacuare se face cu ajutorul discului gravitational 7. Impuritatile cu densitatea cea mai mare (slagiul sau slamul), sunt eliminate din separator prin deschiderea automata a semioalei glisante 5, timp de 1.2 sec. La intervale de 1.2 ore sau mai mult.

Principal, evacuarea automata a slamului se face pe baza fortei centrifuge, atunci cand ferestrele f sunt deschise de catre semioala glisanta 5. Inchiderea semioalei glisante se realizeaza hidraulic.

Talerele conice ale separatorului permit divizarea combustibilului in straturi cu grosimea de ordinul zecimilor de milimetru. In acest fel, este posibila o purificare suplimentara a combustibilului, prin retinerea impuritatilor solide in spatiile dintre doua talere consecutive.

Separatorul clarificator (fig. 92. b) are constructia si principiul de functionare identice cu cele ale purificatorului. Din constructia clarificatorului lipseste discul gravitational. Clarificatorul este alimentat cu combustibil purificat. Dupa operatia de clarificare (separarea impuritatilor mecanice si coloidale ramase in combustibilul purificat), combustibilul este dirijat catre echipamentul de injectie al motorului.

Atat pentru evitarea uzurii premature a echipamentului de injectie, car si pentru cresterea eficientei procesului de ardere, combustibilul clarificat nu trebuie sa contina particule solide cu diametrul mediu mai mare de 4mm. Ca rezultat al separarii, exista posibilitatea de a inlatura din combustibil toate corpurile metalice cu dimensiuni mai mari de 1.2mm, corpurile nemetalice cu dimensiuni peste 2.3mm, precum si de a asigura un continut de apa sub 0,02%.

Odata cu reducerea debitului separatorului, calitatea curatirii combustibilului creste. Valoarea debitului se stabileste in functie de tipul si de puterea motorului, precum si de calitatea combustibilului si de temperatura minima de separare. Debitul total al separatoarelor care lucreaza in paralel trebuie sa asigure separarea unui volum de combustibil continut intr-un tanc de serviciu in decurs de 8.12h.

Dupa stabilirea debitului necesar a fi asigurat se stabilesc dimensiunile principale ale separatorului.

La dimensionare se are in vedere si criteriul de eficacitate a centrifugarii (factorul de eficacitate).

La separatoarele moderne, cresterea eficacitatii de centrifugare se obtine prin realizarea unor talere cu valori mici ale razei medii si prin cresterea turatiei separatorului.

In cazul separatorului purificator, diametrul interior al discului gravitational se alege in functie de greutatea specifica a combustibilului si de temperatura la care se face separarea. Purificatoarele sunt dotate cu un set de discuri gravitationale pe care sunt imprimate valorile diametrului interior, alegerea facandu-se cu ajutorul unei nomograme.

O problema importanta pentru mentinerea unei eficiente sporite in timpul exploatarii o constituie spalarea (curatirea) separatoarelor. La separatoarele moderne, spalarea se face dupa fiecare descarcare a slamului; operatia de spalare decurge automat, utilizandu-se ca agent de spalare

apa calda. In timpul spalarii nu se opreste functionarea separatorului, ci numai vehicularea combustibilului prin spatiile de separare.

Timpul intre doua spalari consecutive depinde de cantitatea de impuritati continute in combustibilul neseparat si de debitul separatorului. Pentru clarificatoare, timpul dintre doua spalari consecutive este mult mai mare decat la purificatoare.

PREINCALZITOARELE DE COMBUSTIBIL

Pentru reducerea viscozitatii combustibilului in asa fel incat sa poata fi curatat de impuritati si apoi trimis la pompele de injectie in vederea pulverizarii in cilindru, acesta trebuie incalzit. In acest scop, in tancuri se instaleaza serpentine de incalzire, iar la separatoare si inaintea pompelor de injectie se prevad preincalzitoare.

Pentru incalzirea combustibilului se folosesc schimbatoare de caldura prin suprafata, care folosesc drept fluid cald vaporii de apa. Procesul de schimb de caldura se realizeaza prin intermediul unui fascicol de tevi din alama. Combustibilul circula in interiorul tevilor, iar aburul prin spatiul din exteriorul tevilor.

Fixarea fascicolului de tevi se realizeaza prin mandrinarea intr-o placa tubulara fixa si una mobila. Placile tubulare sunt inchise cu capace prevazute cu membrane pentru realizarea mai multor treceri ale combustibilului prin fascicolul de tevi.

Debitul de abur prin preincalzitor este reglat automat cu ajutorul unui traductor de viscozitate. Se asigura astfel mentinerea constanta a temperaturii si implicit, a viscozitatii combustibilului la valorile prescrise. Valoarea maxima a viscozitatii combustibilului greu acceptata de echipamentul de injectie este de 28 cSt. Uzual, se recomanda 10.14 cSt pentru motoarele in patru timpi si 13.17 cSt pentru cele in doi timpi.