ТОПЛИВНАЯ СИСТЕМА ТЕПЛОВОЗА

НАЗНАЧЕНИЕ

Топливная система предназначена для хранения дизельного топлива и подачи его к топливной аппаратуре (насосам высокого давления дизеля, форсункам) в подготовленном состоянии (очищенном от примесей, под определенным давлением и подогретом состоянии в зимнее время), а далее для подачи в цилиндры дизеля в мелкораспыленном виде в определенный момент работы двигателя.

УСТРОЙСТВО

В топливную систему любого тепловоза входят: топливные баки, топливоподкачивающие насосы, трубопроводы, фильтры (грубой и тонкой очистки), топливные насосы высокого давления (ТНВД), форсунки, запорная арматура и клапана.

Топливная система должна обеспечивать бесперебойную подачу топлива для работы дизеля в любых возможных режимах его эксплуатации. Дизельное топливо при транспортировке и последующем хранении может загрязняться, в него может попадать пыль из воздуха. Возможно засорение дизельного топлива и при экипировке тепловозов, особенно если заправка топливного бака производится одновременно с набором песка или после этой операции.

Посмотрим, как осуществляется подача топлива в цилиндры. Топливо из бака подается к топливному насосу высокого давления вспомогательным шестеренным насосом. По пути из бака оно очищается в двух фильтрах: предварительной (грубой) очистки и более тщательной (тонкой) очистки. Удаление мельчайших твердых частиц, разными путями попавших в топливо, уменьшает износ и, следовательно, увеличивает срок службы высокоточных (прецизионных) деталей насоса и форсунки.

Топливная система тепловоза ТЭП70Рис.1.Основные узлы топливной системы дизеля Д49: 1)фильтры тонкой очистки топлива; 2) топливомерное стекло; 3) горловина под мерную линейку; 4) предохранительный клапан; 5) топливный бак; 6)заправочная горловина; 7) топливоподогреватель; 8) топливоподкачивающий насос; 9)фильтр грубой очистки топлива; 10) невозвратный клапан; 11) перепускной клапан; 12) топливные насосы высокого давления; 13) манометры

Топливо заправляют через одну из двух заливных горловин в бак вместимостью 7,86 м³ (7860 л). Для предпусковой прокачки системы и подачи топлива к топливным насосам дизеля во время пуска дизель-генератора служит топливоподкачивающий агрегат 8. При работе дизель-генератора после его пуска топливоподкачивающий агрегат отключается и подача топлива к топливным насосам дизеля осуществляется топливоподкачивающим насосом, установленным на дизеле.

Рис.2. Работа системы: 1-топливный бак; 2-заборное устройство; 3,4-ФГО топлива; 5-сливная труба; 6-невозвратный клапан; 7-ФТО топлива; 8-топливоподкачивающий насос; 9-предохранительный клапан; 10-топливоподогреватель; 11-ТНВД; 12-перепускной клапан; 13,14-манометры; 15-демпферы, 16- топливоподкачивающий насос (привод от коленвала)

Во время предпусковой прокачки системы и пуска дизель-генератора топливоподкачивающий агрегат с электрическим приводом засасывает топливо по трубе заборного устройства 2 из бака топливо через фильтр грубой очистки 4 и по нагнетательной трубе через фильтр тонкой очистки 7 подает топливо в трубу подвода к топливным насосам дизеля. Избыток топлива через перепускной клапан 12, подогреватель топлива 10 сливается в заборное устройство бака для топлива. Из топливных насосов топливо по форсуночным трубкам поступает к форсункам, через которые происходит впрыск топлива в цилиндры дизеля. Топливо, просочившееся из полости высокого давления форсунок, также сливается в топливный бак через трубу топливомера. Для обеспечения давления топлива, необходимого для нормальной работы дизель-генератора, на нагнетательном трубопроводе после топливоподкачивающего агрегата установлен предохранительный клапан 9, отрегулированный на давление 0,3—0,35 МПа (3,0—3,5 кгс/см2), и в конце трубы подвода топлива к топливным насосам дизеля перепускной клапан 12, открывающийся при давлении 0,11—0,13 МПа (1,1—1,3 кгс/см2). Кроме того, предохранительный клапан защищает от недопустимых давлений фильтрующие элементы фильтра тонкой очистки и уплотнения насоса топливоподкачивающего агрегата. После длительной стоянки дизель-генератора при подготовке его к пуску при работающем топливоподкачивающем агрегате из нагнетательного трубопровода удаляют воздух открытием вентиля на трубе к ФТО топлива. Грязное топливо с полок дизеля и плиты топливоподкачивающего агрегата удаляется по сливному трубопроводу 5 наружу тепловоза. После пуска дизель-генератора топливоподкачивающий агрегат отключается и в работу вступает топливоподкачивающий насос 16, установленный на дизеле. Топливо в этом случае проходит через фильтр грубой очистки 3 и нагнетается к фильтру тонкой очистки 7. Магистраль к топливоподкачивающему агрегату перекрывается невозвратным клапаном 6. В случае отказа топливоподкачивающего насоса дизеля топливоподкачивающий агрегат используется как аварийный. Манометр 14, установленный на щите приборов в машинном помещении, показывает давление топлива, измеренное в нагнетательном трубопроводе перед фильтром тонкой очистки. Оно должно быть 0,3—0,35 МПа (3,0—3,5 кгс/см2). Манометр 13 показывает давление топлива после фильтра тонкой очистки, которое должно быть не менее 0,15 МПа (1,5 кгс/см2). По этим манометрам контролируется работа системы подачи топлива в дизель, а также перепад давления по фильтру тонкой очистки. При достижении перепада 0,15 МПа (1,5 кгс/см2) возникает необходимость промывки фильтра поворотом крана переключения, установленным в корпусе фильтра. Промывка производится без остановки дизель-генератора и без разборки фильтра. Если работоспособность фильтра тонкой очистки после промывки на тепловозе не восстанавливается, необходимо заменить фильтрующие элементы. Для предохранения манометров от пульсаций давления топлива, вызываемых работой топливных насосов высокого давления дизеля, перед манометрами установлены демпферы 15. Если возникает необходимость замера температуры топлива во время регулировочных испытаний дизель-генератора, а также при необходимости проверки эффективности работы подогревателя топлива, на нагнетательном трубопроводе предусмотрен карман 5 для ртутного термометра.

Бак для топлива представляет собой емкость сварной конструкции объемом 7,86 м³ (7860 л), подвешенную под рамой тепловоза.

Рис.3.Элементы бака: 1,11-кронштейны крепления; 2-топливомерное стекло; 3-промывочная пробка; 4-отстойник с клапаном; 5-заправочная горловина; 6-заборное устройство; 7-поперечные перегородки; 8-продольные перегородки; 9-горловина под мерную линейку; 10-атмосферная труба.

Топливный бак кронштейнами 1 и 11 крепится к раме тепловоза. Бак оборудован заливными устройствами 5с трубами с обеих сторон тепловоза, двумя линейками 9 для замера количества топлива, двумя топливомерными стеклами 2, заборным устройством 6, атмосферной трубой10.

Внутри бак разделен поперек тепловоза тремя перегородками с отверстиями для перетока топлива, а вдоль оси тепловоза — одной перегородкой и двумя несущими листами. К днищу бака приварен отстойник 4, на боковых стенках которого имеются с одной стороны пробка для слива отстоя, а с другой-клапан для слива отстоя и топлива. C обеих сторон имеются промывочные отверстия, закрытые крышками 3.

Топливомерные стекла установлены на баке для топлива спереди с обеих сторон для показания уровня и объема имеющегося топлива. Стеклянная трубка 4 одним концом установлена в корпусе крана 1, уплотнена резиновой втулкой 3, удерживается в вертикальном положении поддержками 2 и6,закрыта сверху резиновой пробкой 7 и защищена кожухом 5 с набитыми на нем рисками с ценой деления 100 л. Шкала отградуирована в соответствии с показаниями щупа топливомерной рейки.

Заборное устройство крепится к торцовой задней стенке бака для топлива фланцем. Оно предназначено для забора топлива из бака, подогретого в зимнее время подогревателем топлива. Всасывание топлива происходит по трубам через фильтры грубой очистки топливоподкачивающимагрегатом или топливоподкачивающим насосом, установленным на дизель-генераторе. Избыток топлива после предохранительного и перепускного клапанов через подогреватель попадает в сливную трубу и из нее эжектируется в одну из всасывающих труб. Для обеспечения соосности выходного отверстия сливной трубы и входного отверстия заборной трубы в пределах 1 мм и расстояния между их торцами 13±2 мм к трубам приварена распорная планка . Для стабилизации потока жидкости на всасывании, защиты от попадания посторонних частиц непосредственно на всасывании и улучшения заполнения топливной системы при пуске дизель-генератора после кратковременной стоянки его, уменьшения рассеивания тепла в зимнее время и, следовательно, для предотвращения процесса парафинизации во всасывающем трубопроводе установлен кожух в виде воронки. Клапан слива топлива крепится на боковой стенке отстойника бака и предназначен для слива отстоя и топлива из бака. Для выпуска топлива или отстоя отворачивается пробка и на ее место вворачивается специальный наконечник, который отжимает шарик от кольца, открывая доступ топливу на слив через отверстия в корпусе клапана.

Топливоподкачивающий агрегат обеспечивает заполнение топливом рабочего пространства плунжерных пар топливных насосов высокого давления дизель-генератора под давлением, необходимым для нормальной работы дизель-генератора во время его пуска.

Рис.4.Основные детали топливоподкачивающего насоса: 1-крышка; 2-вязальная проволока; 3-болт; 4-ось; 5-штифт; 6-прокладки; 7-сеповидный выступ; 8-ведомая звездочка; 9-ведущая втулка; 10-корпус; 11-бронзовая втулка; 12,13-уплотнительные втулки; 14-накидная гайка; 15-уплотнительное кольцо; 16-латунная гофрированная трубка; 17 –пружина.

Топливоподкачивающий агрегат состоит из электродвигателя и топливоподкачивающего насоса, установленных на плите и соединенных муфтой. Муфтовое соединение валов электродвигателя и насоса закрыто ограждением. Ведущая втулка 9, выполненная за одно целое с валом, имеет зубья с внутренним зацеплением, причем впадины зубьев сквозные, и наружной поверхностью втулка плотно прилегает к корпусу насоса 10.С внутренней стороны зубья втулки также плотно прилегают к наружной поверхности серповидного выступа крышки 7. К внутренней поверхности этого выступа плотно прилегают зубья малой шестерни 8, сидящей на оси 4, впрессованной в отверстие крышки и расположенной эксцентрично относительно оси вращения ведущей втулки. Прокладка 6 обеспечивает осевой зазор между шестернями и корпусом насоса.

Для предотвращения утечек топлива со стороны вала втулки 9 имеется уплотнение, состоящее из втулок 11,12, 13, уплотнительного кольца15, трубки 16 и пружины 17. Латунная гофрированная трубка 16 припаяна одним концом к бронзовой уплотнительной втулке 13, а другим — к бронзовой втулке12, которая распирается пружиной17и прижимается торцом к торцу втулки 11,напрессованной на вал втулки 9, не допуская попадания топлива внутрь уплотнительного элемента. Для устранения вытекания топлива, просочившегося внутрь уплотнительного элемента, установлено дополнительное уплотнительное кольцо 15. Просочившееся топливо попадает на плиту и удаляется по трубе, соединенной с трубой слива грязного топлива с полок дизель-генератора, под раму тепловоза.

Топливо засасывается через фильтр грубой очистки из бака по всасывающему трубопроводу в полость В и заполняет промежутки между зубьями втулки и малой шестерни и при их вращении выдавливается зубьями в полость Г и далее в нагнетательную магистраль идущую к фильтру тонкой очистки

Предохранительный клапан предназначен для поддержания необходимого давления в нагнетательном трубопроводе топлива и перепуска избыточного топлива через подогреватель топлива в заборное устройство топливного бака в период подготовки к пуску и во время пуска дизель-генератора. Одна полость предохранительного клапана соединена с нагнетательной частью трубопровода топлива перед фильтром тонкой очистки, а другая — с трубопроводом слива избыточного топлива в заборное устройство бака для топлива через подогреватель топлива. Так как подача топливоподкачивающего агрегата более чем в 2 раза превышает потребность дизель-генератора, то при достижении давления 0,3—0,35 МПа (3,0—3,5 кгс/см²) в трубопроводе после топливоподкачивающего агрегата клапан, преодолевая усилие пружины, поднимается и соединяет нагнетательную полость со сливом в бак. При уменьшении давления топлива меньше отрегулированного клапан садится на свое посадочное место под усилием предварительной затяжки пружины, устанавливаемым регулировочным болтом. Регулировочный болт закрывают колпачковой гайкой и пломбируют. Перепуская избыточное топливо, клапан этим предохраняет фильтрующие элементы фильтра тонкой очистки и элементы уплотнения топливоподкачивающего агрегата от воздействия чрезмерных давлений.

Подогреватель топлива включен в топливную систему и состоит из трубной части, сварной обечайки и крышек.

Рис.5.Подогреватель топлива:

1-штуцер слива воды; 2-штуцер отвода топлива; 3-перегородка; 4,14-промывочные пробки; 5-штуцер подвода топлива;6-охлаждающие трубки; 7-штуцер отвода воды; 8-перегородка; 9-передняя крышка; 10-штуцер подвода воды;11-штуцер выпуска паровоздушной смеси; 12-трубная доска; 13-штуцер выпуска воздуха; 15-корпус; 17-задняя крышка.

Трубная часть изготовлена из 88 трубок 6, приваренных к трубным доскам 12. Выступание концов трубок над трубными досками 3±0,5 мм. Для улучшения теплопередачи от воды к топливу на трубки надеты и припаяны припоем 70 тонких пластин с турбулизаторами. Крышки крепятся болтами к трубным доскам 12 и уплотнены паронитовыми прокладками. Топливо подводится к штуцеру 5, проходит по каналу, образованному обечайкой и перегородками 3, и отводится через штуцер 2. Перегородки удерживаются от осевого перемещения дистанционными трубками, надетыми на два стержня . Крышка со стороны подвода и отвода воды имеет перегородку 8, уплотненную с трубной доской 12 резиновой прокладкой с натягом 4—6 мм. Через штуцер 1сливается вода из подогревателя топлива при сливе воды из водяной системы. Паровоздушная смесь отводится через штуцер 11. Из полости топлива воздух выпускается отворачиванием пробки 13. Сверху имеются еще промывочные пробки 14 и 16. При отворачивании пробки 4 можно убедиться в попадании воды в топливную систему или в отсутствии попадания воды. Через эту пробку можно слить отстой и можно использовать ее при промывке топливной полости

Невозвратный клапан открывает доступ топливу для питания дизель-генератора при работе топливоподкачивающего агрегата и запирает магистраль топливоподкачивающего агрегата при работе топливоподкачивающего насоса дизель-генератора. Он состоит из корпуса, присоединенного нижней частью в магистрали после топливоподкачивающего агрегата, сверху закрывается пробкой и штуцером соединяется с трубопроводом, идущим на фильтр тонкой очистки. Внутри находится шарик. При отключении топливоподкачивающего агрегата и включении в работу топливоподкачивающего насоса дизель-генератора шарик садится на свое посадочное место, перекрывая доступ топливу к топливоподкачивающему агрегату.

Фильтр грубой очистки служит для предварительной очистки топлива.

Рис.6.Фильтр грубой очистки: 1-пробка для выпуска воздуха; 2-крышка; 3-штуцер отвода топлива; 4-пробка для выпуска воздуха; 5-сливная пробка; 6-корпус; 7-нажимная гайка; 8-фильтру- ющий элемент; 9-трехгранный стержень; 10-штуцер подвода топлива.

Фильтр состоит из корпуса 6, в котором размещен набор фильтрующих элементов8, собранных в пакет на трехгранном стержне 9. Стержень ввернут в крышку 2. Пакет фильтрующих элементов крепится на стержне гайкой 7 с шайбой, которая стопорится гранями стержня и предохраняет фильтрующие элементы от повреждения во время затяжки гайки 7. После затяжки гайка7стопорится шплинтом. Снизу в корпусе имеется резьбовая пробка 5 для слива отстоя. Топливо поступает в фильтр через отверстие в нижнем фланце10 и далее через сетки фильтрующих элементов 8 внутрь пакета. Очищенное топливо по каналам трехгранного стержня перетекает в канал крышки 2 и через отверстие в верхнем фланце3 выходит из фильтра. Все частицы более 45 мкм задерживаются сетками, оседая на их поверхности, а также скапливаются в нижней части корпуса фильтра и периодически удаляются через отверстие, закрытое пробкой 5.

Фильтр тонкой очистки предназначен для предохранения деталей топливной аппаратуры от попадания механических примесей. Тонкость отсева 5 мкм. Механическими примесями являются частицы кремнезема и глинозема, твердость которых выше твердости деталей топливной аппаратуры, поэтому они являются источником износа этих деталей. Фильтр имеет два фильтрующих элемента, расположенных в отдельных корпусах, объединенных общей крышкой. На тепловозе установлено два сдвоенных фильтра. В нижней части фильтра имеется ниппель с накидной гайкой. Для слива отстоя при Рис.7.Фильтр тонкой очистки 1-гайка с ниппелем; 2-пружина; 3-шарик-вый клапан; 4,11-шайбы; 5,10-пробки для выпуска воздуха; 6-крышка; 7-штуцер отвода топлива; 8-штуцер подвода топлива; 9-трехходовой кран; 12-перфорированная трубка; 13-фильтрующая штора.

промывках к нижнему концу ниппеля подсоединяется сливной трубопровод в виде гибкого шланга. Слив отстоя производится поочередно отвертыванием накидной гайки на два-три оборота. Для переключения одной из секций на промывку в крышке имеется кран. На торце пробки крана нанесены риски. При работе фильтра короткая риска направлена вверх. При промывке фильтра секция, в сторону которой направлена короткая риска на торце пробки, продолжает работать, а противоположная секция подготовлена к промывке. Для выпуска воздуха в крышке предусмотрены болты. В фильтрах можно использовать как миткалевые, так и бумажные фильтроэлементы. Уплотнение фильтроэлементов между собой и в корпусах фильтров осуществляется сальниками круглого сечения из маслобензостойкой резины. Фильтрующая штора представляет собой трубку, сложенную гармошкой. Такая укладка позволяет в относительно небольшом объеме иметь фильтрующую перегородку с большой поверхностью фильтрации. Степень загрязненности фильтрующих элементов контролируют по перепаду давления. При достижении перепада давления 0,15 МПа (1,5 кгс/см²) независимо от срока технического обслуживания производится промывка фильтра, максимально допустимый перепад 0,3 МПа (3 кгс/см²).

Перепускной клапан поддерживает необходимое давление в топливном коллекторе дизель-генератора при циркуляции топлива в топливной системе. Он состоит из корпуса и направляющей, уплотненных по стыку прокладкой. В направляющей установлен клапан и прижат к седлу пружиной. Клапан открывается при давлении 0,11—0,13 МПа (1,1—1,3 кгс/см²).

Демпфер служит для гашения пульсирующей составляющей давления топлива. Он состоит из корпуса 1 и ввернутого в него узла регулировочной иглы. Узел регулировочной иглы законтрен от самопроизвольного отворачивания установочным винтом 8. Герметичность соединения обеспечивается уплотняющими прокладками 9 и 11. В свою очередь узел регулировочной иглы состоит из корпуса 2, в который вворачивается регулировочная игла 5 с двумя уплотняющими прокладками 4 и 10, шайбой 3 и пружиной 6, служащей для стопорения иглы в установленном положении. В корпус 2 вворачивается два установочных винта 7, фиксирующих соответственно закрытое и открытое по­ложение регулировочной иглы. Гашение пульсирующего давления осуществляется благодаря сопротивлению, возникающему в кольцевом зазоре между седлом корпуса 2 и конусом регулировочной иглы 5. Кольцевой зазор может регулироваться изменением положения иглы в корпусе, которое осуществляется вворачиванием или выворачиванием иглы. Перед установкой на тепловоз демпфер наворачивается на штуцер манометра так, чтобы ось регулировочной иглы демпфера была перпендикулярна по отношению к плоскости циферблата манометра. Такого положения достигают варьированием тол­щиной или количеством уплотнительных прокладок. В качестве уплотнения применяются прокладки из фибры. Окончательная регулировка производится в рабочем режиме; оптимальным считается положение, при котором размах стрелки манометра не превышает двух делений шкалы.

Манометр представляет собой показывающий прибор и предназначен для измерения избыточного давления в системах и установках подвижного состава железных дорог, в данном случае для измерения давления до и после фильтра тонкой очистки топлива. Манометр построен по классической схеме механического манометра, у которого в качестве чувствительного элемента используется одновитковая трубчатая пружина, согнутая по дуге окружности и имеющая овальное сечение. При подаче внутрь пружины избыточного давления топлива трубка в сечении стремится стать более круглой. Возникающая в результате деформации трубки сила незначительно раскручивает трубку и ее свободный конец перемещается, а это перемещение передается на стрелку прибора с помощью рычажно-зубчатого механизма. Манометры установлены на щитке в машинном помещении. От манометров к месту измерения давления прокладывается трубопровод. К манометру с помощью накидной гайки и ниппеля присоединен компенсатор. Для герметизации соединения под ниппель устанавливают прокладку из меди или фибры. Компенсатор представляет собой согнутую кольцом медную трубку. Он компенсирует деформации и перекосы трубопровода, уменьшает в местах соединений механические напряжения от вибраций. Нижний конец компенсатора присоединен к стальной трубке, проложенной к месту измерения. Топливная труба и трубка, идущая к манометру, соединены с помощью шарового соединения. Штуцер для отбора давления устанавливается на прямом участке трубопровода, чтобы не было искривлений и завихрений потока, которые могут исказить результаты измерения.

Насос топливоподкачивающий:

Рис.8.Насос топливоподкачивающий: 1,3-втулки текстолитовые; 2-шестерня ведущая; 4,5-кольца проставочные; 6-втулка; 7-вал шлицевый; 8-штуцер подвода масла;9-кронштейн; 10-шестерня ведомая; 11-корпус насоса; 12-штуцер подвода топлива; В-контрольное отверстие.

Насос топливоподкачивающий шестеренного типа установлен на приводе насосов и приводится во вращение от него через проме­жуточный шлицевый вал 7. Цапфы шестерен ведомой 10 и ведущей 2вращаются в текстолитовых втулках 1 и 3, установленных в корпусе насоса 11 и в кронштейне 9.Ведущий хвостовик шестерни 2 уплотнен в кронштейне манжетами 4 и 5, развернутыми в разные стороны и обеспечивающими уплотнение от просачивания топлива и масла. По выходу из отверстияВ топлива или масла можно контролировать работу уплотнения.