Тепловые машины жд - Системы впуска и выпуска газов

Система впуска состоит из воздухоочистительных фильтров и трубопроводов, по которым чистый воздух поступает непосредственно в цилиндры дизеля или в карбюратор двигателя низкого сжатия.
Конструкция фильтров зависит от степени запыленности среды, окружающей двигатель. Запыленность воздуха колеблется в широких пределах — от 0,003 до 1,5 г/м³н. Простейшие фильтры-сетки применяют для судовых и стационарных двигателей, использующих сравнительно чистый воздух, сложные, многоступенчатые — для автомобилей, тракторов и тепловозов.
У двигателей высокого сжатия, не имеющих наддува, воздух подводится по трубе, от которой к каждому цилиндру ответвляется патрубок к впускному каналу в крышке цилиндра. Диаметр трубы выбирается в зависимости от числа цилиндров и их диаметра, а также от частоты вращения вала двигателя. Для шести-, восьмицилиндровых двигателей при частоте вращения 600—1500 об/мин диаметр трубы равен 0,6—0,7 диаметра цилиндра, при наддуве — 0,7—1,0 диаметра цилиндра. Конец трубы, через который всасывается воздух, снабженный сеткой или фильтром, располагают в месте, позволяющем избежать подогрева воздуха во избежание уменьшения его плотности. В стационарных двигателях небольшой мощности воздух забирается из машинного зала„ осуществляя тем самым и его вентиляцию. Если в одном помещении устанавливается несколько двигателей повышенной мощности, то воздухозаборные устройства размещаются вне машинного зала, чтобы снизить шум и избежать резких колебаний давления воздуха в помещении.
Воздухоочистительная система должна обладать высокой степенью очистки воздуха, но не иметь значительных гидродинамических сопротивлений, снижающих плотность воздушного потока. Поэтому среднюю скорость воздуха в коллекторе принимают не выше 20—30 м/с, разрежение — не больше 200—300 мм вод. ст.
Для тепловозных дизелей требуется усиленная система фильтрации впускного воздуха. Высокие скорости движения поездов, работа тепловозов на некоторых участках пути без щебеночного покрытия, а также завихрение воздуха при встрече поездов на двухпутных линиях приводят к значительной запыленности воздуха, окружающего тепловоз.
Система выпуска газов двухтактного и четырехтактного двигателей, не имеющих газотурбинного наддува, состоит из выпускного коллектора и глушителя. Коллектор в виде трубы, к которой присоединяют выпускные патрубки цилиндров, закрыт кожухом. Между стенками коллектора и кожуха образуются полости для протока охлаждающей воды. Сечение коллектора круглое или прямоугольное, его размер равен 1,0—1,2 диаметра цилиндра.
У четырехтактных многоцилиндровых двигателей с газотурбинным наддувом выпускной коллектор изолируется для предотвращения охлаждения выпускных газов, тепловая энергия которых используется в наддувочной тур бине. При этом, чтобы потоки газов, выходящих из отдельных цилиндров, не создавали друг другу подпоров, вместо одного коллектора ставят два и больше. Последовательность присоединения выпускных патрубков к коллекторам определяется числом цилиндров и порядком их работы. Например, у шестицилиндрового двигателя Д50, имеющего порядок работы цилиндров 1—3—5—6—4—2, имеются два коллектора; к одному из них присоединяются патрубки первого, четвертого и пятого цилиндров, остальные — во второй коллектор.
Коллекторы мощных двигателей снабжаются устройствами поршневого или сальникового типа, компенсирующими температурные деформации, возникающие из-за высоких температур выпускных газов.
Коллекторы отливаются из чугуна в виде отдельных барабанов или делаются сварными из жароупорной стали. Внутренний диаметр 0,4—0,5 диаметра цилиндра для шести-, восьмицилиндрового двигателей при частоте вращения вала 500—1000 об/мин.
Скорость газов в выпускном коллекторе четырехтактных двигателей 40—50 м/с, двухтактных — до 30 м/с. Для уменьшения шума выпускной коллектор соединяют с глушителем.
Мощные стационарные и транспортные двигатели имеют глушители переменного сечения. При перемещении газов через увеличивающиеся сечения скорость их движения снижается, в результате уменьшается шум при выпуске газов. Двигатели автотракторного типа снабжаются лабиринтовыми или поглощающими глушителями. В лабиринтовом глушителе уменьшение шума достигается в результате многократного изменения направления движения газов.
Шумопоглощающий глушитель состоит из цилиндрического корпуса, в который входит выпускная труба с мелкими отверстиями в стенке. Корпус разделен на несколько камер, заполненных спрессованной металлической стружкой или стекловатой, воспринимающей энергию газового потока и снижающей шум. У двигателей небольшой мощности глушитель в форме резервуара иногда присоединен непосредственно к двигателю. Из резервуара газы направляются в дымовую трубу, установленную вне помещения. Верхний конец дымовой трубы должен находиться выше конька крыши помещения.