Транспортная газета Евразия Вести

Разделы:

 Свежий номер
 Подшивка
 Материалы
 Новости
 О газете
 Редакция
 Подписка

 Консалтинг
 Лицензирование
 Сертификация
 Юридические
 услуги

 Партнеры
 Ресурсы сети
 Реклама на сайте

Поиск:


 

НАУКА


Версия для печати
Обсудить в форуме

Смело внедрять в производство новые полимерные фильтры

Разработанные отечественными специалистами новые пористые материалы из ПГС-полимеров экспериментально подтвердили свою эффективность очистки эксплуатационных жидкостей. О результатах исследований способов повышения чистоты эксплуатационных жидкостей, применяемых в железнодорожно-строительных машинах, рассказывают заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор В.П. Коваленко, доцент РГОТУПС (ВЗИИТ), кандидат технических наук К.Я. Лесной и главный специалист Управления пути отдела промышленных предприятий дирекции железных дорог МПС России, аспирант РГОТУПС (ВЗИИТ) И.В. Юрцевич.

В.П.КОВАЛЕНКО
К.Я. ЛЕСНОЙ
И.В. ЮРЦЕВИЧ
Смело внедрять в производство новые полимерные фильтры
Гидравлическая характеристика фильтрующего элемента из ПГС-полимера при вязкости эксплуатационных жидкостей 100 мм/с
Эффективность очистки эксплуатационных жидкостей с помощью ПГС-фильтров
Лабораторный стенд для испытаний фильтрующих элементов из ПГС-полимеров
Путевые и строительные машины оснащены гидравлическими системами, в которых для передачи усилий к рабочим органам используются в больших количествах рабочие жидкости. А загрязнения в рабочих жидкостях для гидравлических систем резко снижают их надежность. Попадая в зазоры между сопряженными поверхностями деталей, выполненных с высокой степенью точности, твердые частицы способны эти детали заклинить, что приведет к отказу гидроагрегата. Возможен и другой вариант развития событий.

Попадая в зазоры, частицы загрязнений могут значительно увеличить усилия, прилагаемые для взаимного перемещения этих деталей, обусловив скачкообразные изменения режима работы всей гидравлической системы. Кроме того, твердые частицы вызывают абразивный износ трущихся деталей и нарушают смазывающую пленку на их поверхности, приводя к увеличению фрикционного износа. При содержании в рабочей жидкости большого количества мелких частиц создается гидроабразивная среда, которая, проходя с большой скоростью через зазоры прецезионных пар, вызывает их абразивный износ, а при истечении из калиброванных отверстий деформирует их кромки, искажая конфигурацию отверстия и изменяя расход протекающей через него жидкости. Металлические частицы загрязнений способствуют образованию в рабочих жидкостях стойкой пены в результате образования мыл, служащих эмульгаторами при перемешивании рабочей жидкости с воздухом. При этом резко снижается подача насосов, установленных в гидравлической системе, возникает пульсация давления.

Присутствие в рабочей жидкости воды приводит к образованию трудноразрушимой эмульсии, которая изменяет вязкость рабочей жидкости, повышает ее коррозионную активность и ухудшает смазочные свойства.

Путевые и строительные машины оснащены в качестве силовых установок дизельными двигателями значительной мощности, топливная аппаратура которых имеет прецизионные пары с высокой чистотой поверхности и весьма малыми зазорами. Попадание твердых частиц, содержащихся в дизельном топливе, в эти зазоры может вызвать заклинивание плунжера. Загрязнения, попадая под иглу форсунки, нарушают плотность ее посадки в седло распылителя и вызывают подтекание топлива. А попадая в зазор между иглой и стенкой распылителя, они могут привести к зависанию иглы, что вызовет прекращение подачи топлива в цилиндры двигателя.

Содержащиеся в дизельном топливе абразивные частицы загрязнений обуславливают износ прецизионных пар и сопловых отверстий форсунок, приводя к нарушению режима подачи топлива, ухудшению процесса его сгорания и увеличению расхода, перегреву и увеличению дымления двигателя. Абразивные частицы вызывают также повышенный износ верхней части зеркала цилиндров и поршневых колец, что приводит к снижению мощности двигателя и увеличению расхода топлива.

Присутствие в дизельном топливе даже в небольшом количестве свободной воды ведет к его неравномерному распылению, вызывающему ухудшение процесса сгорания, усиливает процессы коррозии, а в зимнее время может вызвать забивку кристаллами льда топливных фильтров и замерзание отстойной воды в топливном баке. Последствия предсказуемы: прекращение подачи топлива и остановка двигателя.

Твердые загрязнения в дизельном масле приводят к абразивному износу смазываемых деталей. Они засоряют маслоподводящие каналы к смазываемым узлам, забивают маслоочистительные устройства, вызывают нарушение температурного режима работы двигателя из-за повышенного нагарообразования в цилиндрах.

Вода, попадая в дизельное масло, ухудшает его смазывающие свойства, вызывая разрывы масляной пленки, способствует разложению содержащихся в масле функциональных присадок, увеличивает коррозионное воздействие масла на металлы.

Таким образом, необходимость очистки эксплуатационных жидкостей, используемых в железнодорожно-строительных машинах, очевидна.

Из известных методов очистки в настоящее время при эксплуатации указанных машин используется фильтрование эксплуатационных жидкостей через пористые перегородки, для чего соответствующие системы этих машин - гидравлические, питания двигателя топливом и его смазки - оснащаются фильтрами. Наибольшее распространение для предварительной и тонкой очистки эксплуатационных жидкостей получили фильтры с фильтрующими элементами, соответственно, из проволочных сеток различного плетения и из бумаги или картона.

Эти устройства имеют ряд серьезных преимуществ по сравнению с другими средствами очистки жидкости. Во-первых, эффективность очистки практически не зависит от свойств загрязняющих жидкость частиц. Во-вторых, фильтры имеют довольно простое устройство, не нуждаются в использовании каких-либо источников энергии и, наконец, могут эксплуатироваться в широком диапазоне рабочих давлений.

Правда, эти фильтры имеют и ряд недостатков. Прежде всего, они требуют периодической замены фильтрующих элементов вследствие их забивки загрязнениями. Кроме того, они практически не очищают жидкость от эмульсионной воды и существенно снижают пропускную способность с увеличением вязкости жидкости.

Следует отметить, что для тонкой очистки эксплуатационных жидкостей наиболее распространенными материалами являются фильтровальные бумага и картон. В настоящее время отечественной промышленностью достаточно качественные фильтровальные бумаги практически не выпускаются. Поэтому в железнодорожно-строительных машинах используются фильтрующие элементы зарубежного производства. Это приводит к значительному увеличению эксплуатационных расходов, причем с повышением степени очистки жидкостей периодичность замены фильтрующих элементов увеличивается.

Обеспечение чистоты эксплуатационных жидкостей, применяемых в железнодорожно-строительных машинах, связано, в первую очередь, с использованием для очистки этих жидкостей фильтрующих элементов, устанавливаемых в существующие корпуса фильтров, при изготовлении которых должны использоваться фильтрующие материалы отечественного производства, обладающие необходимыми эксплуатационными характеристиками и показателями. Эти фильтрующие материалы должны удовлетворять следующим требованиям:

- создавать минимальное гидравлическое сопротивление при достаточно высокой удельной пропускной способности;

- обеспечивать заданную тонкость и полноту очистки, не снижающуюся в процессе эксплуатации;

- иметь достаточно высокий ресурс работы и сохранять эксплуатационные свойства на всем ее протяжении;

- обладать необходимыми прочностными свойствами, в том числе при воздействии знакопеременных и вибрационных нагрузок;

- не снижать механической прочности и других показателей при нагревании и охлаждении во всем диапазоне рабочих температур;

- не подвергаться разрушаемому воздействию очищаемой жидкости;

- не ухудшать свойства жидкостей при контактировании с ними;

- удовлетворять технологическим требованиям, обеспечивающим обработку материала, необходимую для изготовления из него фильтрующих элементов;

- иметь достаточно высокие экономические показатели (невысокая стоимость, недефицитность сырья и т.д.), обеспечивающие конкурентоспособность материала;

- восстанавливать свои фильтрующие и гидравлические свойства при регенерации материала после выработки им ресурса работы;

- обеспечивать полную и экологически безопасную утилизацию отработанного материала при невозможности или нецелесообразности его дальнейшей регенерации.

Желательно также, чтобы фильтрующий материал обеспечивал комплексную очистку от твердых загрязнений органических продуктов старения углеводородов (асфальто-смолистых соединений) и эмульсионной воды, а не только от механических частиц, как это имеет место при использовании существующих фильтров с бумажными фильтрующими элементами.

В настоящее время отечественными производителями осваивается производство принципиально новых высокопористых материалов, имеющих пространственно-глобулярную структуру (ПГС-полимеров). Эти материалы могут изготавливаться на основе широкого ассортимента исходных мономеров, обладающих заданными эксплуатационными свойствами. В качестве исходных мономеров могут использоваться, например, винильные соединения типа стирола, винилпиридина и другие, а также фенолы, амины, карбамиды, меламины, эпоксиды и т.п.

Технология получения ПГС-полимеров весьма проста, при их изготовлении может использоваться стандартное оборудование, применяемое для изготовления пластических масс и синтетических смол. При изготовлении ПГС-полимеров не требуется применение наполнителей для придания материалу пористости, так как глобулярная структура образуется в процессе реакции между компонентами, причем размер глобул зависит от режима процесса синтеза полимера.

Преимуществами ПГС-полимеров в сравнении с другими пористыми материалами отечественного и зарубежного производства являются:

- весьма совершенная пористая структура (величина пористости от 35 до 90%) при узком распределении пор по размерам (отклонения от номинального размера не более +10%), что обеспечивает любую требуемую тонкость очистки жидкости (от 0,2 до 20 мкм) при достаточно высокой пропускной способности;

- возможность придания материалу заданных сорбционных, коалисцентных, ионообменных и других свойств за счет использования мономеров с активными функциональными группами, что позволяет удалять из жидкости наряду с твердыми частицами эмульсионную и частично растворенную воду, продукты окисления углеводородов и многое другое;

- высокая механическая прочность (до 30 МПа на давление и 20 МПа на разрыв) и возможность получения изделий заданной формы (листы, ленты, трубы, блоки сложной конфигурации), что позволяет использовать материал при изготовлении фильтрующих элементов, размещаемых в существующих корпусах фильтров любой конструкции;

- хорошая технологичность при механической обработке (резке, фрезеровании, строгании, шлифовании, и т. п.), склеивании, сваривании, сочетаемость с другими материалами (металлами, пластмассами, различными волокнами и т.п.), что также существенно облегчает изготовление фильтрующих элементов требуемой конструкции;

- возможность регенерации путем обратной промывки очищаемой жидкостью или продувки воздухом, что значительно увеличивает суммарный ресурс работы фильтрующих элементов, изготовленных из ПГС-полимеров;

- возможность получения гибких материалов путем пропитки ПГС-полимером тканей и нетканых материалов, используемых в качестве основы, что значительно расширяет область применения ПГС-полимеров.

В настоящее время проводятся исследования, целью которых является оценка эффективности использования ПГС-полимеров для очистки эксплуатационных жидкостей, используемых в железнодорожно-строительных машинах.

Для проведения исследований использовались, в частности, турбинное масло Тп-22 и гидравлическое масло МГЕ-10А, применяемые в качестве рабочей жидкости для гидравлических систем путевых машин, а также моторное масло М-8Г2, применяемое в качестве смазочного масла при работе форсированных дизелей. Испытания проводились на лабораторном стенде, общий вид которого представлен на фото. Результаты испытаний приведены в таблице.

Как видно из приведенных в таблице данных, в результате очистки эксплуатационных жидкостей с помощью ПГС-полимеров из этих жидкостей не только удаляются механические загрязнения и вода до норм, предусмотренных соответствующими стандартами, но и улучшаются такие показатели, как кинематическая вязкость, кислотное число, коррозионная активность. Это свидетельствует о существенных преимуществах ПГС-полимеров по сравнению с традиционными фильтрующими материалами.

Определялась также гидравлическая характеристика фильтрующего элемента, изготовленного из ПГС-полимера, которая представлена на графике. Эта характеристика в исследованных пределах близка к линейной.

Исследовалась также способность фильтрующего элемента из ПГС-полимера к регенерации с целью его последующего использования по прямому назначению. Производительность образца после повышения на нем перепада давления до предельно допустимого давления 0,15 МПа и последующей его противоточной продувки сжатым воздухом составила 0,918 л/мин при первоначальной производительности нового образца 0,94 л/мин. То есть снижение производительности составило менее 4%, что свидетельствует о высокой эффективности регенерации материала.

Разумеется, широкие исследования в этой области, как в лабораторных, так и в эксплуатационных условиях, должны быть продолжены. Но и те, что уже осуществлены, убедительно демонстрируют перспективность использования фильтрующих элементов из ПГС-полимеров для очистки эксплуатационных жидкостей. Их надо как можно быстрее и шире внедрять в производство.

© Евразия Вести IX 2003







IX 2003

Евразия Вести IX 2003

Стратегия развития путевого комплекса российских железных дорог

"Ремпутьмаш" наращивает сотрудничество, темпы и качество роста

Как завоевывают рынки сбыта

Через кооперацию к собственным "ноу-хау"

Испытания и управление качеством новой техники

Путевое хозяйство и безопасность движения

Новые технологии на службе пути

Почему разбиваются поезда

Как усовершенствовать системы неразрушающего контроля

Сертификация объектов путевой инфраструктуры набирает обороты

Некоторые проблемы неразрушающего контроля рельсов

Самый надежный и экономичный способ контроля старогодных рельсов

Оптимизировать внедрение и эксплуатацию систем неразрушающего контроля рельсов

Еще раз об алюминотермитной сварке

"РАДИОАВИОНИКА" обеспечивает безопасность движения поездов

"ТВЕМА" выводит формулу пути

"ИНФОТРАНС" раздвигает границы применения компьютерных технологий

Чем заменять, лучше восстанавливать

"Зеленый свет" подготовке профессионалов-путейцев

PDF-формат



 

Copyright © 2003-2016 "Евразия Вести"
Разработка: интернет-студия "ОРИЕНС"

Евразия Вести