УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ЖИДКОСТИ ПРОДУКТАМИ ИЗНОСА

Полезная модель относится к измерительной технике, в частности, к определению чистоты смазочного масла и наличия в нем продуктов износа, например, ферромагнитных частиц и частиц цветных металлов и может быть использовано для двигателей внутреннего сгорания, паровых и газовых турбин, гидравлических приводов, поршневых компрессоров.
Известно устройство для определения количества ферромагнитных частиц в жидкости (cм. "Ferrographi: Machinery-wear analysis with a predictable future". Power Magazine, oct, 1982 г.), которое состоит из капилляра, через который поступает проба масла. Капилляр расположен в верхней части постоянного магнита, градиент магнитного поля которого различен по длине капилляра. Имеется фотодетектор, блок обработки и счетчик.
Однако, у этого устройства высока трудоемкость подготовительных работ.
За прототип принято устройство для определения количества ферромагнитных частиц в жидкости по патенту России №2003088, М. кл. G 01 N 27/14, опубл. 15.11.93.
Это устройство содержит капилляр, компрессор для подачи жидкости из емкости в капилляр, датчик числа частиц, расположенный у капилляра, блок обработки сигнала, соединенный с выходом датчика числа частиц и блок управления. Устройство позволяет определить общее число загрязняющих частиц, а также подсчитать количество больших и малых ферромагнитных частиц.
Однако, у этого устройство нет возможности определять одновременно наличие и количество частиц цветных металлов загрязнения жидкости продуктами сгорания и железа.
Задачей данной полезной модели является повышение точности определения степени загрязнения жидкости продуктами износа за счет расширения функциональных возможностей конструкции устройства.
Так же как и прототип, предлагаемое устройство для определения степени загрязнения жидкости продуктами износа содержит блок управления, блок обработки данных и капилляр, соединенный через емкость для жидкости с компрессором и
снабженный электромагнитным фильтром и датчиком числа частиц, выход которого соединен с блоком обработки данных, при этом вход датчика числа частиц соединен с блоком управления. Отличие от прототипа состоит в том, что устройство содержит второй капилляр, соединенный со второй емкостью для жидкости и снабженный вторым датчиком числа частиц, выход которого соединен с блоком обработки данных, а вход - с блоком управления. При этом устройство дополнительно содержит блок ультразвуковой промывки обоих капилляров и промывки пробы в емкостях 2 и 3, соединенный с блоком управления и снабженный управляемым клапаном, расположенным между емкостью для жидкости и капилляром.
Сравнительный анализ заявляемого технического решения с прототипом показывает, что заявляемое техническое решение обладает рядом признаков, отсутствующих у прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию изобретения "Новизна".
На чертеже схематически показана конструкция заявляемого устройства.
Устройство для определения степени загрязнения жидкости продуктами износа состоит из компрессора 1, который подключен к емкостям для пробы масла 2 и 3, на выходе которых установлены капилляры 4 и 5 соответственно. Каждый капилляр 4 и 5 снабжен датчиком числа частиц 6 и 7 соответственно. В качестве датчиков 6 и 7 использованы, например, фотодатчики. При этом излучатели датчиков числа частиц расположены над капилляром, а приемники датчиков с противоположной стороны. Компрессор 1 представляет собой миникомпрессор, в качестве которого может быть использован любой компрессор небольшой мощности.
Капилляр 4 снабжен также электромагнитным фильтром 8, установленным перед датчиком числа частиц 6.
К выходам капилляров 4 и 5 подсоединена емкость для слива отходов пробы жидкости 9.
Выходы датчиков числа частиц 6 и 7 подключены к блоку 10 обработки информации, который представляет собой вычислитель характеристик чистоты масла и продуктов износа по известным формулам.
Кроме емкостей для жидкости 2 и 3 к входам капилляров 4 и 5 подключен блок 11 ультразвуковой очистки, снабженный управляемыми клапанами 12. Блок 11 соединен также с резонаторами в емкостях 2 и 3.
Фильтр 8, а также блок 11 ультразвуковой очистки соединены с входами блока управления 13.
Возможно использование общей емкости для жидкости, к которой подсоединяются два капилляра.
Устройство работает следующим образом.
Проба жидкости, например, смазочного масла, разбавленная до необходимой вязкости, делится пополам в две емкости 2 и 3 и при необходимости подвергаются ультразвуковой очистки. Под давлением воздуха от компрессора 1 из емкостей 2 и 3 жидкость поступает в капилляры 4 и 5, в которых движется под действием воздуха мимо второго датчика 7, с помощью которого определяется число всех металлических частиц разной природы по размерам от 5 до 15 мкм и более 15 мкм, находящихся в масле, раздельно. Если необходимо, то проба не очищается, и с помощью датчика 7 определяют общую загрязненность масла.
При включенном электромагнитном фильтре 8 через капилляр 4 проходят только частицы цветных металлов, так как в таком положении фильтр 8 задерживает ферромагнитные частицы. Продолжающие движение по капилляру 4 частицы цветных металлов размером от 5 до 15 мкм и более 15 мкм считаются датчиком числа частиц 6.
Пройдя по капиллярам мимо датчиков 6 и 7, проба масла сливается в емкость 9 для отходов масла.
Включение и выключение фильтра 8, компрессора 1 и блока 11 ультразвуковой очисти производят с помощью блока управления 13.
Результаты измерений датчиков 6, 7 поступают в блок 10 обработки данных, где производится расчет параметров масла следующим образом.
Чистота масла определяется по ГОСТ 17216-2001 и по приложению "А" этого ГОСТа, которое идентично стандарту ИСО 4406.
об5
об15
По данным датчика 7 вычисляется общее число всех частиц размером от 5 до 15 мкм и более 15 мкм: М и М соответственно.
цв.15
цв.5
По данным датчика 6 вычисляется число частиц цветных металлов тех же размеров М и М.
Fe5
Fe15
Feоб
Затем определяется число ферромагнитных частиц размером от 5 до 15 мкм (М) и более 15 мкм (M) и общее количество (М):
Металлографические характеристики масла, в том числе и феррографическая, определяются по формулам:
Процент больших частиц
Для железа
Для цветных металлов
Концентрация частиц износа в масле определяется по формулам
Общая концентрация
где: V - объем пробы масла
Концентрация железа
Концентрация цветных металлов
Индекс износа определяется по формулам:
Для железа
где: V - объем пробы,
Для цветных металлов
Чтобы не заменять капилляры 4 и 5 каждый раз после слива отходов пробы масла, их промывают с помощью блока 11 ультразвуковой очистки, который снабжен управляемым с блока управления 13 клапанами 12. В момент прохождения через капилляры пробы масла клапан 12 открыт для прохождения масла из емкостей и перекрывает доступ ультразвукового излучения в капилляр, при этом блок 11 ультразвуковой очистки отключается.
Для того, чтобы продукты сгорания, например, сажа, не забивали капилляр, в емкостях 2 и 3 предусмотрено предварительное растворение их бензином и ультразвуковая очистка.
Таким образом, в результате использования предлагаемого устройства определяется не только общее количество металлических частиц в масле, но и количество больших и малых частиц раздельно для ферромагнитных и цветных металлов.
Использование предлагаемого устройства повышает точность определения степени загрязнения масла продуктами износа механизмов в процессе эксплуатации, упрощает процесс и сокращает время проведения анализа масла. Устройство можно подсоединить к системе слива отработавшего масла двигателя и периодически проводить контроль степени износа механизма, то есть полезная модель позволяет автоматизировать проведение контроля за состоянием механизма и может быть использована в качестве автоматического феррографа.