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【纪事】空气滤清装置,一个少有人注意到的东风4/4B/4C型内燃机车细节!

2020-06-23 22:52 作者:宁柳跨越  | 我要投稿

文章作者:Forever Changzhensky(AcFun、Bilibili、百度、微博和知乎昵称:宁柳跨越)



前言

当你遇到一台东风4型内燃机车,或者是一台东风4B型内燃机车,亦或者是一台东风4C型内燃机车时,你会发现不同号段的机车,在各自的机械室两侧中门的左边有着不同样式的空气滤清装置:

DF4(A)-0535号机车,侧面机械室中门左上角有两组旋风筒式空气滤清器

是的,笔者本文正是小议东风4型、东风4B型以及东风4C型内燃机车的空气滤清装置。

DF4B-7733号机车,侧面机械室中门左下角有两组涡旋管分离器



钢板网式一级空气滤清器和旋风筒—钢板网式二级空气滤清器概况

与我们想象不同的是,东风4型内燃机车的空气滤清器起初设计为钢板网式一级空气滤清器,其是由上、下侧百叶窗、空气通道及钢板网所组成:

东风4型内燃机车的钢板网式一级滤清器

这种钢板网式一级空气滤清器较其它几种滤清器具有结构简单、维修方便、滤清效率高等特点。然而,大连机车车辆工厂从1979年10月起在新造的东风4型内燃机车上开始装用旋风筒—钢板网式二级空气滤清器,但钢板网滤清器装配位置不变。至于之前已制造出厂的300余台东风4型内燃机车,大连机车车辆工厂将旋风筒滤清器安装在上侧百叶窗。

东风4型内燃机车的旋风筒—钢板网式二级空气滤清器
旋风筒式空气滤清器示意
钢板网式空气滤清器示意

除了东风4型内燃机车外,早期制造出厂的东风4B型以及东风4C型内燃机车,也装用这种旋风筒—钢板网式二级空气滤清器。魏景芳在其所著的《东风4型内燃机车装用的“旋风-钢板网”式空气滤清器》一文表示:

机车装用两级滤清器后,总效率达99.8%,这就大大改善了柴油机进气的净化程度。从而必然减少缸套及有关部件的磨损,同时也延长钢板网滤清器的使用周期。

但他在文末也坦言,对旋风筒—钢板网式二级空气滤清器“装车后的试验工作作的还很少”,“许多细致工作有待于今后继续进行”。

DF4C-4144号机车的旋风筒—钢板网式二级空气滤清器



问题

以呼和浩特、沈阳等地为代表的中国铁道部辖下各铁路局,在实际运用中发现,旋风筒空气滤清器“在实际使用中滤清效率很低”,沙尘“直接通过旋风筒滤清器进入下一级滤清器”;而“浸油后用油吸附沙子颗粒达到滤清效果的”钢板网滤清器,随着使用时间的延长,吸附沙尘的效果逐渐下降,直至失去滤清效果——结果,沙尘如同超声波一样,直接穿过钢板网直通柴油机,危害柴油机。韩峰在《风沙地区空气滤清系统的研究》一文中直言不讳地指出旋风筒—钢板网式二级空气滤清器“不适于北方风沙地区使用”。



来自现场的改进

  • 涡旋管分离器—纸质圆筒式二级空气滤清器

呼和浩特铁路局研制出涡旋管分离器—纸质圆筒式二级空气滤清器。根据他们的设计,原来的旋风筒滤清器被卸下,安装位置被铁板堵上,而每侧原下侧百叶窗则被换成2组涡旋管空气离心分离器,每组离心分离器由126个涡旋管组成。在分离器的底部设有集尘箱,其排沙门设在车外,“乘务人员定期打开排沙门,沉积的沙尘会自动排到车体外面,既不污染车内环境,又提高了涡旋管分离器的分离效率”。

涡旋管分离器—纸质圆筒式二级空气滤清器示意图

每台机车的纸质圆筒式空气滤清器采用18个直径为175 mm、高为780 mm的滤芯,“过滤面积提高到原来的3倍,过滤精度进一步提高,空气流通阻力降低至原来的1/9,容尘量增大3倍,使用周期延长,过滤效果可靠”。

DF4C-4276号机车机械室侧门左侧的涡旋管分离器—纸质滤材折叠式圆筒滤清器

据呼和浩特局计算,机车加装涡旋管分离器—纸质圆筒式二级空气滤清器,“使用一年大约可节约费用235.3万元”。


  • 涡旋管—涤纶纤维折叠板框式二级空气滤清器

而沈阳铁路局则研制出涡旋管—涤纶纤维折叠板框式二级空气滤清器。根据他们的设计,原有的旋风筒滤清器被涡旋管滤清器替换,每组涡旋管滤清器“为箱体结构,内部均布144个涡旋管,分8行18列,每个涡旋管上有4个扭成180°的导向叶片……每组涡旋管式空气滤清器的下方有1个集尘箱,打开密封盖板,向上略抬可取出集尘箱,进行定期清理”。

涤纶纤维折叠板框式空气滤清器

而折叠板框滤清器则安装在空气滤清器风道内,每侧装4组8单元。“每个滤清器由钢板作为内外支撑、中间夹涤纶纤维折叠而成,框架上设有拉手、挂勾和密封垫,另外配有一个楔形框,用来压紧滤清器框架,使之不漏气”。

涡旋管—涤纶纤维折叠板框式二级空气滤清器安装示意图

据沈阳局计算,机车加装涡旋管—涤纶纤维折叠板框式二级空气滤清器,“没有出现费机油现象,仅此直接经济效益就可达200万元左右”。

DF4B-3368号机车,注意原旋风筒滤清器安装位置被装上玻璃,原下侧百叶窗改为涡旋管滤清器



制造厂商的改进

除了各机务段自行改造东风4型、东风4B型以及东风4C型内燃机车的空气滤清装置外,大连、资阳和大同等机车制造商亦在20世纪90年代中后期制造东风4B和东风4C型内燃机车时,不再装有旋风筒滤清器。

DF4B-3531号机车,侧面机械室中门左下角有一组涡旋管分离器



后记

大连机车车辆工厂意识到在东风4型内燃机车上“仅装用钢板网式滤清器作为空气滤清,远不能达到满意的效果”,于是开始在新造的本型机车上装用旋风筒—钢板网式二级空气滤清器。然而令他们万万没想到的是,旋风筒—钢板网式二级空气滤清器在肆虐的沙尘面前,竟是如此不堪一击。

DF4C-5292号机车,侧面机械室中门左下角有两组涡旋管分离器

所幸的是,各机车制造商与各机务段相互学习,逐步改进东风4型、东风4B型以及东风4C型内燃机车的空气滤清装置。改进后的空气滤清装置不仅有效滤清进气,还有效节省数以百万元计的费用,甚是事半功倍!

另外,笔者在查阅相关资料的同时,也不得不说,深挖“鸡鸭图”中或明或暗的细节,可真是有点意思!

写于2020年6月23日



参考资料

  • 《空气滤清器》,刘达德 等著,《东风4B型内燃机车:结构、原理、检修》,103~105页

  • 《东风4型内燃机车装用的“旋风-钢板网”式空气滤清器》,魏景芳 著,《内燃机车》1980年03期,52~60页

  • 《对我国内燃机车用空气粗滤器的试验、分析和选型的建议》,韩宝仁 著,《内燃机车》1992年04期,8~14页

  • 《内燃机车柴油机空气滤清器的性能比较及建议》,生立夫 著,《内燃机车》1994年08期,19~23页

  • 《防风沙型内燃机车空气滤清器》,张宝凯、包学志 著,《内燃机车》2004年05期,28~29页、31页

  • 《风沙地区空气滤清系统的研究》,韩峰 著,《内燃机车》2005年10期,15~17页

  • 《风沙地区空气滤清系统的改进研究》,张发 著,《铁道机车车辆》2006年03期,36~39页

  • 《东风4系列内燃机车空气滤清器改造方案》,张聪慧 著,《机车车辆工艺》2007年01期,49页和51页

  • 《风沙地区东风4型机车空气滤清器的改造》,张红光 著,《内蒙古科技与经济》2007年14期,84~85页和89页



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