Phân tích cơ sở lý thuyết và mô phỏng quy trình tháo lắp hệ thống trao đổi khí, hệ thống bôi trơn, hệ thống làm mát động cơ diesel, chương 14 pps

-
1
-
Chương 14:
Bình lọc
dầu
1. Nhiệm vụ, yêu
cầu
Bình lọc dầu dùng để lọc sạch dầu trong hệ thống bôi
trơn. Trong quá
t
r
ì
nh
sử dụng, do sự bào mòn của các chi tiết
nên sinh ra mùn kim loại, muội dầu,
chấ
t
nhựa và tạp chất
khác làm b
ẩn dầu, do đó dầu phải thường xuyên được lọc sạch
t
h
ì
mới bảo đảm cho động cơ làm việc được bình
t
hường.
Tất cả các động cơ hiện đại đều được trang bị bộ phận làm
sạch dầu liên
t
ục,

nhờ đó giảm đáng kể mức độ hao mòn các chi
ti
ết và kéo dài thời gian phục vụ
của
dầu. Trong động cơ có thể
làm sạch dầu bằng ba phương pháp : lọc lắng, lọc
bằng
ly
t
âm.
-
2
-
Tùy thuộc vào mức độ làm sạch của các loại bầu lọc mà
m
ỗi loại bầu lọc
có
một yêu cầu về kết cấu và khả năng làm
sạch của chúng cũng khác nhau bởi
v
ì
chúng được lắp đặt ở
những vị trí khác nhau và làm những nhiệm vụ lọc sạch
vớ
i
mức độ sạch khác
nhau.
- Điều kiện làm
v
i

ệc
Do làm việc với dầu các tạp chất trong dầu nên chịu sự ăn
mòn hóa học
ch
ị
u
ma sát và hao mòn do chuyển động của
d
ầu, cho nên cần phải định kì bảo
dưỡng
bình lọc dầu. Bình
lọc dầu ly tâm chịu áp suất và nhiệt độ. Áp suất giảm nhiệt
độ
thấp thì tốc độ quay sẽ giảm, khả năng phân ly những bụi bẩn
trong dầu sẽ giảm
đ
i
rất
nh
i
ều.
2. Phân
l
oạ
i
a. Bình lọc
thô
Theo cấu tạo của phần tử lọc, người ta chia lọc thô ra các
lo
ại: lọc qua

sợ
i
,
qua đĩa, qua tấm
l
ọc.
Trên hình 3.11 trình bày cấu tạo bình lọc thô kiểu tấm khe
hở.
Bầu lọc thô dùng để làm sạch dầu bước đầu, bầu lọc thô
gồm có vỏ trên,
vỏ
dưới, trục lõi lọc (gồm có các lá lọc và lá
chêm x
ếp xen kẽ nhau, giữa hai lá lọc
và
lá chêm có khe hở
0,08 mm, ở mỗi khe hở có xen một lá gạt
cặn).
Lõi lọc bắt vào trục lõi lọc, đầu trên của trục bắt ra ngoài
v
ỏ bầu lọc có
t
a
i
hồng (tay quay) vặn
chặ
t
.
-
3

-
Nguyên lý làm việc: Dầu vào (theo đường mũi tên ) đi qua
khe h
ở giữa lá
l
ọc
và lá chêm giữa, tạp chất sẽ bị giữ lại, còn
dầu bôi trơn tương đối sạch đi vào
g
i
ữa
lõi lọc rồi ra ở đường
dầu (theo đường mũi tên ra ). Sau đó dầu đi vào đường
dầu
chính của động cơ. Vặn tay quay của lõi lọc thì có thể gạt được
những cặn bẩn
đọng
lại ở trong khe hở của lõi lọc. Cặn bẩn
này lắng xuống đáy bầu lọc. Đến một
t
hờ
i
gian nào đó thì tháo
ốc ở đáy để xả dầu bẩn ra ngoài. Nếu lõi lọc quá bẩn, dầu
sẽ
không đi qua được thì viên bi thép của van an toàn sẽ bị áp lực
dầu đẩy mở ra,
dầu
qua đó trực tiếp đi vào đường dầu chính.
Van an toàn 1 sẽ mở khi lọc tắc, đưa

dầu
bôi trơn đi bôi trơn
(không qua lọc
).
-
4
-
Hình 3.11. Bình lọc thô kiểu tấm khe
hở
1. viên bi van an toàn; 2. trục lá gạt cặn; 3. lá gạt cặn; 4.
những lá dọc; 5.
l
á
chêm giữa; 6. lá dọc; 7. ốc xả cặn dầu;
8. c
ốc lắng cặn; 9. vỏ bầu lọc trên;
10.
phớt chắn dầu; 11.
m
ũ ốc chắn dầu; 12. trục giữa của bầu lọc; 13. tay
quay
Lọc qua khe có kích thước hạt giữ lại khoảng ( 0,07  0,12
) mm, t
ốc độ
dầu
qua lọc khoảng (6 12 ) cm/s, sức cản thủy động khoảng
(0,2
0,5)KG/cm
2
.

Các
bình lọc thô lọc toàn bộ số dầu tuần
hoàn trong máy.
Để nâng cao sức sống cho
máy
và để có thể
sửa chữa, thay thế ruột lọc trong lúc máy vẫn làm việc, người ta
t
hường
đặt hai tấm lọc thô làm việc song song và bố trí van
ba ngả để điều khiển sự
l
àm
việc độc lập hay song hành của
chúng.
b. Bầu lọc
t
i
nh
Bầu lọc tinh có thể lọc được các tạp chất có đường kính
h
ạt rất nhỏ
đến
0,1m. Do đó sức cản của lọc tinh rất lớn nên phải lắp theo
-
5
-
mạch rẽ và lượng
dầu
phân nhánh qua lọc tinh không quá 20%

lượng dầu của toàn mạch. Dầu sau khi
qua
lọc tinh thường trở
về
cac
t
e.
Bầu lọc tinh dùng để lọc sạch dầu làm cho dầu trở nên
tinh khiết trước
kh
i
đưa vào bôi trơn. Trong bầu lọc có lắp
ống trung tâm. Thân ống có lỗ nhỏ.
M
i
ệng
dưới của ống bắt
với lỗ dầu ra và lỗ dầu vào, vỏ bầu lọc lắp với ống dầu vào.
Nắp
bầu lọc bắt chặt với đầu trên ống trung tâm bằng đai ốc.
Lõi lọc lồng vào ống
t
rung
-
6
-
tâm, trên và dưới có tấm chắn. Phía trên cũng có lò xo ép chặt.
Lõi l
ọc tinh phần
l

ớn
làm bằng giấy ép và sợi
hóa
học.
Lõi lọc giấy gồm có lá lọc bằng giấy khoét rỗng và lá lọc
b
ằng giấy
không
khoét xếp xen kẽ
với
nhau.
Cấu tạo của bầu lọc tinh ( hình 3.12 ) bao gồm các phần tử
cơ bản
sau
:
Hình 3.12. Bầu
l
ọc
ti
nh
1. bulông; 2. lò xo giữ; 3. nắp bầu lọc; 4. tấm giữ; 5. bộ phận
l
ọc; 6. lỗ dầu vào;
7.
vỏ bầu lọc; 8. lưới lọc; 9. ốc xả cặn dầu;
10. lỗ dầu ra; 11 và 12. tấm lọc bằng
g
i
ấy
khoét rỗng và không

khoét; 13. ống trung tâm; 14. ống chuẩn để lắp các tấm
l
ọc
Nguyên lý làm việc: Một phần dầu bôi trơn ở bầu lọc thô
đưa đến, đi qua
l
ỗ
dầu vào bầu lọc tinh lọt qua khe hở giữa lỗ
khoét rỗng và chỗ khuyết. Tạp chất sẽ
b
ị
gạt lại ngoài lõi lọc
và dầu đã được lọc sạch chảy vào lỗ khoét rỗng và rãnh
dầu.
-
7
-
Dầu đi qua lỗ nhỏ ở ống trung tâm vào trong lỗ trung tâm rồi
qua lỗ dầu ra
t
heo
đường về
cac
t
e.
c. Bầu lọc cơ
kh
í
 Bầu lọc
thấm

Bầu lọc thấm được dùng rất rộng rãi cho động cơ đốt
trong. Nguyên lý
l
àm
việc của bầu lọc thấm như sau : dầu có
áp suất cao thấm qua các khe hở nhỏ
của
phần tử lọc. Các tạp
ch
ất có kích thước lớn hơn kích thước khe hở sẽ bị giữ lại.
V
ì
vậy, dầu được lọc sạch. Bầu lọc thấm có nhiều dạng kết cấu
phần tử lọc khác
nhau.
-
70
-
- Bầu lọc thấm dùng lưới lọc bằng đồng ( hình 3.13 )
thường được dùng
t
rên
động cơ tàu thủy và động cơ tĩnh tại.
Các thành ph
ần chính của bầu lọc bao
gồm
:
Lõi lọc gồm các
khung l
ọc 5 bọc bằng lưới đồng ép sát trên trục của bầu

l
ọc.
Lưới đồng dệt rất dày có thể lọc sạch tạp chất có kích thước (0,1
 0,2)
mm.
1. thân bầu
l
ọc
;
2. đường dầu
vào
;
3. nắp bầu
l
ọc
;
4. đường dầu
ra
;
5. phần tử
l
ọc
;
6. lưới của phần tử
l
ọc
;
Hình 3.13. Bầu lọc thấm dùng lưới lọc bằng
đồng
Nguyên lý làm việc: Dầu bẩn có áp suất cao đi vào bầu

lọc theo đường
dầu
vào số 2 sau đó thấm qua các khe hở nhỏ
của lưới lọc rồi chui qua các lỗ nhỏ
t
rên
ống và thoát ra ngoài
theo đường dầu số 4. Các tạp chất có kích thước lớn hơn
k
í
ch
thước khe hở sẽ bị giữ lại. Vì vậy, loại bầu lọc thấm này chỉ lọc
được những phần
t
ử
có kích thước nhất
đ
ị
nh.
- Bầu lọc thấm dùng tấm kim loại (hình 3.14), có lõi lọc
g
ồm các phiến
k
i
m
loại dập 5 dày khoảng (0,3  0,35 mm ) và
7 s
ắp xếp xen kẽ với nhau tạo thành
các
khe lọc có kích thước

-
71
-
bằng chiều dày với phiến cách 7 và được lắp với nhau
t
rên
một trục cố định trên nắp có thể xoay được Dầu bẩn theo
đường dầu vào 4 vào
bầu
lọc .đi qua các khe hở giữa các tấm 5
để lại cặn bẩn có kích thước lớn hơn khe
hở
rồi theo đường
dầu ra 2 đi bôi trơn. Khi xoay tay vặn của trục 8 lõi trục quay
t
heo
nên các phiến gạt 6 sẽ gạt cặn bẩn bám bên ngoài lõi lọc
tránh cho lọc bị
t
ắc.
-
72
-
Các bầu lọc dùng lưới lọc và bầu lọc dùng phiến lọc nêu
trên được dùng
l
àm
lọc thô. Sau một thời gian sử dụng do nhà
ch
ế tạo qui định các phần tử lọc được

bảo
dưỡng và dùng
l
ạ
i
.
Hình 3.14. Bầu lọc thấm dùng
t
ấm kim
l
oạ
i
1. nắp bầu lọc; 2. đường dầu ra; 3. thân bầu lọc; 4. đường dầu
vào; 5. phi
ến
l
ọc
;
6. phiến gạt; 7. phiến
cách
- Bầu lọc thấm dùng lõi lọc bằng giấy, len, dạ, hàng dệt
…. Trên hình
3.15
trình bày một loại lọc bằng dạ. Lõi lọc 3
g
ồm có các vòng dạ ép chặt với nhau.
Dầu
sau khi thấm qua lõi
lọc dạ sẽ chui qua các lỗ trên trục 6 theo đường dầu ra 5.
Bầu

lọc thấm loại này có thể dùng làm bầu lọc thô hoặc bầu lọc
tinh. Khác với các
l
oạ
i
lõi lọc dã xét ở trên lõi lọc bằng giấy,
len, dạ, hàng dệt … sau một thời gian sử
dụng
phải thay thế, không dùng lại
được.
-
73
-
 Bầu ọc y
âm
Hình 3.15. Bầu lọc thấm dùng làm lọc
ti
nh
1. thân bầu
l
l
ọc
;
l
2.
t
đường dầu vào; 3. lõi lọc bằng da; 4. nắp
b
ầu lọc; 5.
đường

dầu ra; 6. trục bầu
l
ọc
-
74
-
Bầu lọc ly tâm lợi dụng sự ly tâm khi quay khối dầu bẩn
trong một bình
k
í
n,
để tách ly các phần tử có khối lượng riêng
khác nhau, ra n
ằm ở các vùng khác
nhau,
rồi lấy dầu sạch ra
dùng.
Loại bầu lọc ly tâm quay với tốc độ chậm, chất lượng
l
ọc kém hơn.
Nó
thường dùng để lọc thô các tạp chất cơ học
(cát, bụi, mạt kim loại
).
Loại bầu lọc ly tâm có tốc độ quay cao (10.000 15.000 )
vòng/phút, có
khả
năng phân ly cao, chất lượng lọc tốt hơn (có
th
ể tách được keo nhựa, nước… ra

khỏ
i
dầu ). Trên hình 3.16
trình bày kết cấu điển hình của bầu lọc ly tâm. Kết cấu
của
bầu lọc bao gồm các phần tử chính sau
:
Hình 3.16. Bầu lọc
ly
t
âm
1. thân bầu lọc; 2. đường dầu về cacte; 3. đường dầu vào lọc;
4. van an toàn;
5.
đường dầu đi bôi trơn; 6. vòng bi đỡ; 7. rôto; 8. vít điều chỉnh;
9.
ống lấy dầu
sạch
;
11. lỗ
phun
-
75
-
- Nguyên lý làm việc của bầu lọc ly tâm : Dầu bẩn có áp
suất cao theo
đường
dầu số 3 vào rôto 7 của bầu lọc. Rôto được
lắp trên vòng bi đỡ 6 và trên rôto có
các

lỗ phun 11. Dầu trong
rôto khi phun qua các l
ỗ phun 11 tạo ra ngẫu lực làm
quay
rôto với tốc độ có thể đạt 5000 đến 6000 vòng/phút, sau đó
chảy trở về. Dưới
t
ác
dụng của phản lực, rôto bị nâng lên và tì
vào vít điều chỉnh 9. Do ma sát với bề
mặ
t
trong của rôto nên
dầu cũng quay theo. Cặn bẩn trong dầu có tỷ trọng lớn hơn
t
ỷ
-
76
-
trọng của dầu sẽ văng ra xa sát vách rôto (theo đường dạng
parabol ) nên d
ầu
càng
gần tâm rôto càng sạch. Dầu sạch theo
đường ống 10 đến đường dầu 5 đi bôi
t
rơn.
Theo thời gian làm việc, cặn bẩn lưu giữ trong bầu lọc
làm giảm dần
khả

năng lọc của bầu lọc. Để đánh giá mức độ
bẩn của bầu lọc có thể căn cứ vào
t
hờ
i
gian từ lúc dừng động
cơ đến khi không nghe thấy tiếng quay của rôto. Thời
g
i
an
này càng ngắn, chứng tỏ lọc càng bị bẩn. Sau một thời gian
làm việc nhất định
(do
nhà chế tạo quy định ) bầu lọc được bảo
d
ưỡng để làm sạch cặn bẩn đọng bám
t
rên
vách
rô
t
o.
 Tùy theo cách lắp bầu lọc ly tâm trong hệ thống bôi
tr
ơn, người ta
phân
biệt bầu lọc ly tâm toàn phần và bầu lọc ly tâm bán
phần.
- Bầu lọc ly tâm toàn phần được lắp nối tiếp trên mạch
dầu. Toàn bộ

l
ượng
dầu do bơm cung cấp đều đi qua lọc. Một
ph
ần dầu khoảng (15  20) qua các
l
ỗ
phun ở rôto rồi chảy
tr
ở về cacte. Phần còn lại theo dường dầu 5 đi bôi trơn. Bầu
l
ọc
trình bày trên hình 3.16 chính là bầu lọc ly tâm toàn phần.
Bầu lọc ly tâm
t
rong
trường hợp này đóng vai trò của bầu lọc
t
hô.
- Bầu lọc ly tâm bán phần không có đường dầu đi bôi
tr
ơn. Dầu đi bôi
t
rơn
trong hệ thống do bầu lọc riêng cung cấp.
Ch
ỉ có khoảng (10  15) lưu lượng
do
bơm cung cấp đi qua
b

ầu lọc ly tâm bán phần, được lọc sạch rồi trở về cacte.
Bầu
lọc ly tâm bán phần đóng vai trò lọc tinh trong hệ thống bôi
-
77
-
t
rơn.
 Theo nguồn lực để quay rôto của bầu lọc, người ta chia
b
ầu lọc ly tâm
ra
làm hai
l
oạ
i:
- Rôto quay bằng phản lực thủy lực, thường dùng để lọc
tinh, ứng dụng
ở
động cơ cao
t
ốc.
- Rôto được truyền động độc lập bằng động cơ điện, có
thể sử dụng để
l
ọc
thô, lọc tinh, (tùy tỉ số truyền từ môtơ điện
đến rôto lọc) trong các động cơ tàu
t
hủy,

tốc độ
chậm.
Trên hình 3.17 trình bày cấu tạo của bầu lọc ly tâm phản
l
ực thủy lực,
không
tự làm sạch của động cơ 3D100. Kết cấu bao gồm các chi tiết cơ
bản sau
đây
:
-
78
-
1. đường dầu
vào
;
2. miệng
phun
;
3.
rô
t
o
;
4. ống
t
âm
;
5. ống dầu
sạch

;
6.
t
rục
;
Hình 3.17. Bầu lọc ly tâm phản lực thủy lực,
không t
ự làm sạch
XTZ
Nguyên lý làm việc: dầu bẩn theo ống 1 tới ống
trung tâm và theo các
l
ỗ
khoan xuyên tâm đi ra rôto 3. Nhờ
áp suất, dầu phun ra qua hai miệng phun 2
đặ
t
ngược chiều
nhau, tạo mômen quay cho rôto. Chính dầu phun ra là dầu
sạch vì
nó
được lấy từ vùng gần tâm quay. Cấn cặn có
khối lượng riêng lớn hơn, ly tâm
ra,
bám vào thành bình
rô
t
o.
Ở loại bầu lọc ly tâm này áp suất dầu bẩn đưa vào
bình kho

ảng (36
)
kG/cm
2
. Với p = 6 kG/cm
2
, lỗ phun
có d =2 mm, l
ưu lượng khoảng 12
lít/
phú
t;
nhiệt độ dầu
kho
ảng 80
0
C, rôto sẽ quay với tốc độ 3500
vòng
/
phú
t
.
Thời gian làm việc liên tục của loại bình này chỉ
khoảng (3 5 ) giờ. Sau
đó
phải dừng để lấy cấn cặn ra. Vì
-
79
-
vậy, người ta gọi bầu lọc ly tâm loại này là

l
oạ
i
không tự
làm
sạch.
Để đơn giản trong sử dụng và tăng thời gian phục vụ
của bầu lọc, người
t
a
sản xuất loại bầu “ tự làm
sạch”.
Hiện nay, bầu lọc ly tâm được dùng rộng rãi vì có các
ưu điểm sau
đây
:
+ Do không dùng lõi lọc nên khi bảo dưỡng không phải
thay các ph
ần tử
l
ọc.
+ Khả năng lọc tốt hơn nhiều so với lọc thấm dùng lõi
l
ọc.
+ Tính năng lọc ít phụ thuộc vào mức độ cặn bẩn đọng
bám trong b
ầu
l
ọc.