船用柴油機空氣濾清器濾芯結構的改進

摘要：本文首先闡述了柴油機空氣濾清器的分類、工作原理和作用；然后結合我們的工作實際，分析了在船舶中，柴油機上的空氣濾清器在使用中存在的問題；針對這些問題對空氣濾清器的核心部件濾芯結構進行改進，由原來的固定結構改進為可拆卸結構，解決了傳統涂膠密封圈粘貼不準、不牢、不能更換的問題。同時避免傳統涂膠密封圈工藝中膠水對密封圈的腐蝕，延長密封圈的使用壽命。該方案經企業采用，效果非常好。

關鍵詞：空氣濾清器 濾芯 上端蓋密封裝置

柴油機具有熱效率高、經濟性好、起動容易的優點，因此對各類船舶有很大適應性，問世以后很快就被用作船舶推進動力和電力供給。現在新建造的船舶中，柴油機幾乎完全取代了蒸汽機。船用柴油機已是民用船舶、中小型艦艇和常規潛艇的主要動力。船用柴油機一般分為高速、中速和低速柴油機。空氣濾清器位于發動機進氣系統中，它是由一個或幾個清潔空氣的過濾器部件組成的總成，是發動機上最重要的部件之一。

1 濾清器的分類和工作原理

按照濾清器的工作原理，空氣濾清器可分為過干式和濕式兩種。我們研究的對象主要是干式空氣濾清器。

干式空氣濾清器是通過一個干式濾芯，將空氣中的雜質分離出來的濾清器。輕型車（含轎車、微型車）所用的空氣濾清器一般為單級。它的形狀有扁圓或橢圓及平板式。過濾材料為濾紙或非織造布。濾芯端蓋有金屬或聚氨脂的，外殼材料為金屬或塑料。在額定空氣體積流量下，濾芯的原始濾清效率應不低于99.5%。重型車由于工作環境惡劣，它的空氣濾清器必須是多數的。第一級為旋流式預濾器（如葉片環、旋流管等），用于濾除粗大顆粒雜質，過濾效率在80%以上，第二級細濾是微孔紙濾芯（一般稱作主濾芯），其過濾效率達99.5%以上。它的濾芯采用經過樹脂處理的微孔濾紙制成，濾紙多孔、疏松、折疊，有一定的機械強度和抗水性，具有濾清效率高、結構簡單、重量輕、成本低、保養方便等優點，是目前應用最廣泛的發動機空氣濾清器。

2 空氣濾清器的作用

空氣濾清器是柴油機重要部件之一，是對空氣進行凈化的裝置，它由殼體和濾芯組成，濾芯布置在殼體內。大氣中有各種異物，例如灰塵、砂粒等，它們將加速發動機的磨損，從而降低發動機的使用壽命。有時輪胎會帶起飛石，一旦進入柴油機，就能使柴油機嚴重損壞。空氣濾清器能防止出現這種情況。目前車船上用的空氣濾清器是個易耗品，一年或半年就要更換掉，為了節約成本，方便折裝和使用，通過大量的實踐，對傳統的空氣濾清器的最重要的部件：濾芯結構進行了改進，從固定結構轉變為可拆卸結構。

3 船用柴油機空氣濾清器存在的問題

在船舶中，柴油機應用廣泛，由于船在水上或海上行駛作業，條件比較惡劣，因此它上面使用的空氣濾清器損壞的概率非常大，幾個月就要更換一個，經過實踐總結，發現目前在用的空濾存在以下問題。

①空濾器外殼部件焊接處以點焊替代縫焊，無法保證密封性，形成短路。②機油濾清器中濾芯容易破損堵塞油路，致使發動機潤滑不足；或咬口處可靠性差，使用過程中咬口處拉開，致使機油在短時間內大量泄漏，因而造成燒瓦，抱軸。③濾芯端蓋、中心管、外殼等金屬部件，沒進行防銹處理，致使金屬銹蝕產生雜質，使濾清器變成了污染源。④空氣濾清器上端蓋密封裝置的固定不可拆卸的，一旦密封圈老化整個濾清器就報廢了，造成了能源和材料的浪費，同時還帶來了一定的污染。

4 空氣濾清器濾芯結構的改進設計

根據以上的問題，本文對現有的空氣濾清器結構進行了改進設計，將綠色設計的理念和方法應用于空氣濾清器的設計中，采用面向可拆卸的結構設計，濾清器上端蓋與密封圈相嵌，相當于一個整體，實現密封圈的快速拆卸和安裝，密封圈若老化可方便更換，解決了傳統涂膠密封圈粘貼不準、不牢、不能更換的問題，能有效的防止橡膠老化變形帶來的影響。同時避免傳統涂膠密封圈工藝中膠水對密封圈的腐蝕，延長密封圈的使用壽命。

圖1為傳統的濾清器濾芯結構，其上端蓋的密封圈是用膠水粘貼在外護管上，這種結構當密封圈老化后不能更換，粘膠的質量也會對密封圈造成一定的腐蝕影響，加速密封圈的老化，從而降低濾清器的使用壽命。

濾清器安全濾芯上端蓋密封裝置結構如圖2所示，它包括安全濾芯密封圈1，上端蓋2，內護管3，濾材4，外護管5，下端蓋6。安全濾芯密封圈1內側有圓周溝槽，與上端蓋2相嵌，上端蓋2與內護管3、外護管5固定，下端蓋6與內護管3，外護管5固定，濾材貼在內護管與外護管之間。該裝置不但工藝簡單、生產成本低、易于實施和應用，而且上端蓋與密封圈相嵌，相當于一個整體，能有效的防止橡膠老化變形帶來的影響，并且解決了涂膠密封圈粘貼不準、不牢，粘結膠腐蝕橡膠圈的缺陷。上端蓋與密封圈的可拆卸設計也利于更換老化的橡膠圈，能廣泛用于各種濾清器安全濾芯上端蓋密封系統。上端蓋可拆卸，方便更換密封圈，如果提高濾紙的壽命，可以延長空氣濾清器的使用壽命，從而可以節約資源，降低柴油機的使用成本。

5 總結

現在船舶上的柴油機應用廣泛，由于工作條件比較惡劣，所以空氣濾清器非常容易失效，必須經常更換，本文從工作實際出發，總結了空氣濾清器在使用中存在的問題；針對這些問題對空氣濾清器的核心部件濾芯結構進行改進，由原來的固定結構改進為可拆卸結構，解決了傳統涂膠密封圈粘貼不準、不牢、不能更換的問題。同時避免傳統涂膠密封圈工藝中膠水對密封圈的腐蝕，延長密封圈的使用壽命。該方案經企業采用，效果非常好，得到了市場的認可。

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作者簡介：王金法（1967-），男，浙江臺州人，工程師，一等輪機長，浙江省海運集團臺州海運有限公司。