УСТРОЙСТВО ОТБОРА ПРОБЫ ТОПЛИВА ДЛЯ РЕАКТИВНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Устройство отбора пробы топлива для реактивных двигателей относится к технике контроля и может быть использовано в установках при производстве и испытаниях топливных, гидравлических и масляных систем в авиационной, судостроительной, автотракторной, станкостроительной и других отраслях промышленности при контроле чистоты жидкости после промывки корпусных и полых изделий, трубопроводов, прецизионных деталей, а также при заправке баков топливом, маслами и гидросмесями.
3
Согласно ГОСТ 17216-2001 «Промышленная чистота» объем отбираемой пробы жидкости на контроль предусматривается в количестве 100 см.
Известным техническим решением отбора пробы жидкости является «Устройство для контроля чистоты жидкости». Авторское свидетельство СССР №672505.
Устройство содержит цилиндрический корпус с крышкой из оптически прозрачного материала, поршень, сменный фильтр, узел контрольной фильтрации с фильтрующим элементом тонкой очистки на сливном трубопроводе.
Недостатком известного устройства является прохождение через устройство полного потока жидкости магистрального трубопровода и при больших объемах прокачиваемого продукта его применение затруднено.
Не предусмотрена в устройстве также и операция промывки участка трубопровода, крана и входа в сменную кассету с фильтром, при этом остаточная жидкость предыдущей пробы может попасть на контроль.
При применении устройства в качестве контрольного для анализа топлива необходимо взрывозащищенное конструктивно сложное исполнение, требующее специального утверждения и разрешения к применению, что осложняет его разработку и эксплуатацию.
Известным также техническим решением является «Устройство для контроля чистоты рабочих сред». Авторское свидетельство СССР № SU 1430289 А1.
Устройство содержит цилиндрический корпус, имеющий тарированный объем, в котором последовательно установлены поршень, сменный фильтр, оптически прозрачное стекло и коллимирующая система. На сливном трубопроводе установлен узел контрольной фильтрации с фильтрующим элементом тонкой очистки.
Недостатком известного устройства является то, что через него проходит весь поток жидкости магистрального трубопровода и, в случае несоответствия пропускной способности магистрального трубопровода и устройства отбора пробы, его применение затруднено.
Не предусмотрена в устройстве также и операция промывки участка трубопровода, крана и входа в сменную кассету с фильтром тонкой очистки, при этом остаточная жидкость в этих узлах от предыдущей пробы может попасть на контроль, что уменьшает достоверность и точность контроля чистоты контролируемой жидкости.
При применении устройства в качестве контрольного для анализа чистоты топлива необходимо взрывозащищенное, конструктивно сложное исполнение, требующее специального утверждения и разрешения к применению, что осложняет его разработку и эксплуатацию.
Известным техническим решением предложенной полезной модели является «Устройство для контроля чистоты жидкости», Авторское свидетельство СССР № SU 1512295 А1, которое содержит пробоотборник, сменный фильтр с фильтрующим элементом тонкой очистки и дозатор.
Недостатком известного устройства является сложность конструкции и ограниченные возможности его применения.
Кроме того, пробоотборник выполнен в виде прямоугольного колена с отверстием в вершине, что нарушает ламинарное движение жидкости в трубопроводе, создает завихрения в месте изменения направления движения жидкости и нарушает равномерность распределения контролируемых частиц в потоке, что нарушает представительность пробы.
Не предусмотрена в устройстве и операция промывки участка трубопровода и входа в сменную кассету с фильтром тонкой очистки, при этом остаточная жидкость в этих узлах от предыдущей пробы может попасть на контроль, что уменьшает достоверность и точность контроля чистоты контролируемой жидкости.
Наиболее близким техническим решением предложенной полезной модели является устройство по отбору пробы топлива, фильтрации ее на контрольный фильтр и повышение достоверности и точности контроля. Патент на ПМ №79335 от 28.08.2008 г.
Техническая задача решается тем, что в устройстве для отбора регулируемого объема пробы топлива с фильтрацией на контрольный фильтр содержится заборный патрубок, соединенный посредством трубопроводов с краном, съемной кассетой, с фильтрующим элементом тонкой очистки, обратным клапаном, цилиндром с поршнем, кранами, источником сжатого газа и узлом регулировки объема отбираемой пробы.
С целью наиболее качественной промывки коммуникаций до входа в кассету, объем отборного патрубка, входного крана и трубопровода должны быть меньше минимального объема пробы. Устройство снабжено съемной кассетой со сменным фильтрующим элементом тонкой очистки и технологическим вкладышем с внешними контурами, соответствующими съемной кассете и внутренним проходным отверстием с диаметром, равным входному отверстию в верхней крышке съемной кассеты.
Контроль чистоты топлива осуществляется с помощью съемной кассеты с фильтрующим элементом тонкой очистки, а промывка входных коммуникаций (отборный патрубок, входной кран и трубопровод подвода) устройства осуществляется с помощью технологического вкладыша. Ход поршня при отборе пробы топлива осуществляется давлением сжатого газа, при этом отводу поршня помогает давление топлива при открытом кране управления, пружина при этом сжимается, а при обратном ходе поршня пружина разжимается и помогает поршню выталкивать топливо.
Устройство снабжено цилиндром с регулируемым ходом поршня, обеспечивающим регулировку объема отбираемой пробы топлива. Кроме того, цилиндр снабжен обратными клапанами забора и выталкивания жидкости при отборе пробы, а также регулируемым упором, ограничивающем ход поршня при изменении объема отбираемой пробы. При этом движение поршня при отборе пробы осуществляется давлением сжатого газа, а при удалении отобранной пробы движением от пружины сжатия.
Обеспечено техническое решение контроля частиц твердой фазы в жидкости на фильтроэлементе тонкой очистки (удобное расположение, установка и замена фильтроэлементов), а также упрощена операция промывки коммуникаций входа в узел контрольной фильтрации. Так как во входных коммуникациях остается топливо от предыдущей пробы, то входные коммуникации промываются тем же топливом, проба которого должна отбираться, т.е. перед взятием пробы сначала производится промывка с применением вкладыша, а потом отбор пробы в кассету.
Недостатком известного устройства является: слив в емкость-сборник отработанной среды исследованного топлива, что уменьшает объем чистого топлива, находящегося в испытательном стенде, и увеличивает стоимость технологического процесса испытаний топливных систем.
Техническая задача решается тем, что при пробоотборе должны соблюдаться условия изокинетичности, когда скорость потока в трубопроводе равна скорости пробоотбора в пробоотборном зонде.
Условие изокинетичности является основным при отборе, так как более полно обеспечивается представительность пробы. При соблюдении условия изокинетичности концентрация частиц, отбираемых зондом, равна концентрации частиц в основном потоке независимо от размеров частиц.
При неизокинетическом пробоотборе различают два случая: скорость пробоотбора меньше скорости основного потока и скорость пробоотбора больше скорости основного потока. В первом случае основной поток замедляется перед входным отверстием зонда, а во втором случае всасывается с большей скоростью, чем скорость проходящей жидкости. В обоих случаях нарушается режим прохождения жидкости по пробоотборному зонду, а следовательно и искажается представительность побы. Для того, чтобы проба была представительной, необходимо использовать ламинарный поток жидкости в магистральном трубопроводе, место отбора следует выбирать на прямом участке трубопровода и в вертикальной его части, чтобы исключить расслоение частиц в потоке под действием сил тяжести и седиментации. Зонд должен быть тонкостенным, а сопло зонда располагаться в центре трубопровода в направлении навстречу течению жидкости по трубопроводу.
Устройство отбора пробы топлива для реактивных двигателей содержит магистральный трубопровод, из которого производится отбор топлива для контроля, расположен вертикально, топливо по нему подается снизу вверх, а отбор топлива производится в сопло пробоотборного зонда, направленного входным отверстием навстречу потоку топлива и соединенного с входом в узел контрольной фильтрации посредством крана входного, крана управления и трубопровода подвода, а выход из узла контрольной фильтрации соединен посредством гибких шлангов, трубопровода слива и крана выходного с магистральным трубопроводом, пробоотборный зонд соединен с входом в кран входной, который в свою очередь соединен посредством трубопроводов подвода и промывки с крышкой и корпусом узла контрольной фильтрации, при этом крышка посредством уплотнительного кольца соединена со сменной кассетой, при этом продукты контроля осаждаются на фильтроэлементе тонкой очистки при помощи пористой подложки, которая опирается на корпус сменной кассеты и через уплотнительное кольцо соединена с корпусом узла контрольной фильтрации, который в свою очередь соединен с входом в гибкие шланги а через них с трубопроводом слива, магистральным трубопроводом и регулятором режима работы, при этом узел контрольной фильтрации, в котором расположена кассета с фильтроэлементом тонкой очистки на пористой подложке, выполнен разъемным, перемещающимся по направляющей штанге с помощью направляющей втулки до направляющего узла, при этом источник сжатого газа посредством трубопроводов и узла отбора и фильтрации сжатого газа соединен с краном управления, а продув узла контрольной фильтрации с целью удаления остаточного топлива из разъемного корпуса и осушения фильтроэлемента тонкой очистки, осуществляется из источника сжатого газа, через трубопровод отбора и подачи сжатого газа, через узел отбора и фильтрации газа, трубопровод выхода сжатого газа и кран управления, причем для обеспечения различных режимов технологического отбора пробы на контроль, устройство снабжено регулятором режима работы, при этом кран управления, посредством трубопровода промывки через входной и выходной штуцеры соединяет кран управления и корпус узла контрольной фильтрации, а источник сжатого газа соединен с узлом отбора и фильтрации сжатого газа через трубопровод отбора и подачи сжатого газа.
Кроме того, техническая задача решается и тем, что магистральный трубопровод, из которого производится отбор топлива для контроля, расположен вертикально, топливо подается по нему снизу вверх, а отбор, топлива производится в сопло пробоотборного зонда, направленного входным отверстием навстречу потоку топлива и соединенного с входом в узел контрольной фильтрации посредством кранов и трубопровода подвода, выход из узла контрольной фильтрации соединен посредством гибких шлангов, трубопровода слива, крана выходного и соединен с магистральным трубопроводом при этом узел контрольной фильтрации (корпус и крышка), в котором расположена сменная кассета с уплотнительным кольцом и фильтроэлементом тонкой очистки, на пористой подложке, выполнен разъемным, а продув узла контрольной фильтрации корпуса сменной кассеты с целью удаления из него остаточного топлива и осушения фильтроэлемента тонкой очистки, осуществляется из источника сжатого газа, через трубопровод отбора и подачи сжатого газа, узел отбора и фильтрации сжатого газа, а сброс продуктов продува производится в магистральный трубопровод, посредством крана выходного, трубопровода выхода сжатого газа и крана слива, через регулятор режима работы.
Устройство для отбора проб топлива для реактивных двигателей, предназначенное для решения технической задачи состоит из взаимосвязанных частей и включает: корпус узла контрольной фильтрации 1, крышку 2, уплотнительное кольцо 3, крышку сменной кассеты 4, уплотнительное кольцо 5, фильтроэлемент тонкой очистки 6, корпус сменной кассеты 7, входной штуцер 8, выходной штуцер 9, гибкий шлаг слива 10, трубопровод промывки 11, кран управления 12, гибкий шланг 13, кран входной 14, трубопровод подвода 15, трубопровод слива 16, направляющий узел 17, направляющую штангу 18, направляющую втулку 19, источник сжатого газа 20, узел отбора и фильтрации сжатого газа 21, трубопровод отбора и подачи сжатого газа 22, кран выходной 23, трубопровод выхода сжатого газа 24, кран слива 25, регулятор режима работы 26, пробоотборный зонд 27, трубопровод подвода 28, магистральный трубопровод 29, пористую подложку 30.
Устройство работает следующим образом: перед контрольной операцией промываются входные коммуникации (пробоотборный зонд 27, кран входной 14, трубопровод 15). Топливо из магистрального трубопровода 29, расположенного вертикально, с установленным на нем регулятором режима работы 26, отбирается посредством пробоотборного зонда 27, сопло которого направлено вниз, навстречу движения перекачиваемого топлива, проходит через входной кран 14, трубопровод 15, кран управления 12, узел контрольной фильтрации (1, 2) с корпусом сменной кассеты 7, а также штуцеров 8 и 9, кран слива 25, трубопровод промывки гибких шлангов 13 и 10, трубопровода слива 16, крана выходного 23 в магистральный трубопровод 29.
Под давлением сжатого газа, поступающего из источника сжатого газа 20 для продувки и осушения фильтроэлемента тонкой очистки 6, через трубопровод отбора и подачи сжатого газа 22, узел отбора и подачи сжатого газа 21, трубопровод выхода сжатого газа 24, кран управления 12, через сменную кассету 7, гибкие шланги 13 и 10, трубопровод слива 16, кран выходной 23, направляется в магистральный трубопровод 29.
Устройство отбора проб топлив для реактивных двигателей работает в следующей последовательности: сначала устройство отмывается топливом от остатков жидкости после предыдущей операции при открытом кране входном и снятой сменной кассете 4, 7, из магистралього трубопровода 29 по трубопроводному зонду 27 и трубопроводу подвода 15 топливо подается в кран управления 12, топливо из крана управления 12 по входному штуцеру 8, при открытом кране слива 25, по трубопроводу промывки 11, выходному штуцеру 9 и гибкому шлангу 13, трубопроводу слива 16 и крану выходному 23 возвращается в магистральный трубопровод 29.
При продувке и осушении фильтроэлемента тонкой очистки 6, при установленной сменной кассете 4, 7 и при установленном фильтроэлементе тонкой очистки 6 и пористой подложки 30, сжатый газ из источника сжатого газа 20 подается в узел отбора и фильтрации сжатого газа 21, посредством трубопровода отбора и подачи сжатого газа 22 и подачу сжатого газа в кран управления 12 посредством трубопровода выхода сжатого газа 24.
Далее сжатый газ, проходя через входной штуцер 8, кран слива 25, трубопровод промывки 11, выходной штуцер 9 и гибкому шлангу 10, а также трубопровод подвода 28, фильтроэлемент тонкой очистки 6, пористую подложку 30, гибкий шланг 13, трубопровод слива 16 и кран выходной 23, направляется в магистральный трубопровод 29.
При отборе топлива на фильтроэлемент тонкой очистки, топливо проходит из магистрального трубопровода 29 через пробоотборный зонд 27, кран входной 14, трубопровод подвода 15, кран управления 12, крышку узла контрольной фильтрации 2, трубопровод подвода 28, фильтроэлемент тонкой очистки 6, пористую подложку 30, гибкий шланг 13, трубопровод слива 16, кран выходной 23 и на слив в магистральный трубопровод 29.
После продувки узла контрольной фильтрации в устройстве производят замену сменной кассеты (крышка сменной кассеты 4, корпус сменной кассеты 7, фильтроэлемент тонкой очистки 6, пористая подложка 30) с использованным фильтроэлементом тонкой очистки 6, на другую кассету с новым неиспользованным фильтром тонкой очистки. При этом необходимо разомкнуть узел контрольной фильтрации (крышку 2 и подвижной корпус 1) и переместить подвижный корпус 1 с направляющей втулкой 19 по направляющей штанге 18, опустив подвижный корпус 1 до упора направляющего узла 17. при нижнем положении подвижного корпуса 1 узла контрольной фильтрации заменяется кассета с фильтрующим элементом тонкой очистки 6 и пористой подложкой 30. После замены фильтроэлемента тонкой очистки и пористой подложки корпус 1 закрывается крышкой 2 и кассета готова к дальнейшему использованию.
После фильтрации пробы на фильтроэлемент тонкой очистки сменная кассета вместе с фильтром передается в лабораторию чистоты для анализа.
Преимущества пробоотборного устройства:
- использован изокинетический отбор пробы - при вертикально расположенном магистральном трубопроводе и соплом отборного патрубка расположенном вдоль вертикальной оси и направленном навстречу потоку жидкости. При таком расположении магистрального трубопровода частицы загрязнений равномерно располагаются по площади поперечного сечения трубы, а при горизонтальном расположении - частицы стремятся оседать на нижней стенке трубы;
- удобство расположения и конструкция узла контрольной фильтрации дает возможность заменять сменную кассету с осушенным фильтром тонкой очистки из осушенного узла контрольной фильтрации непосредственно на рабочем месте;
- управление процессом отбора с помощью сжатого газа дает возможность применять устройство для контроля топлива в обычном (не взрывозащищенном) исполнении без использования электроэнергии;
- закрытый пробоотбор дает возможность возвращать отработанное дефицитное топливо в систему;
- применение сменных кассет с фильтроэлементами тонкой очистки дает возможность оператору отбирать пробу с фильтрацией на контрольный фильтр, последовательно на нескольких объектах контроля и доставлять готовые к анализу фильтры в лабораторию;
- механизация отбора и обработки проб топлива.
Промышленное использование устройства:
- использование устройства на рабочих и испытательных стендах непосредственно в технологическом процессе промывки полых изделий, баков, трубопроводных систем и агрегатов, а также при заправке изделий топливом во время испытаний и эксплуатации основной и вспомогательной техники в авиации, автотракторостроении, судостроении, станкостроении и других отраслях промышленности;
- устройство может применяться также в пищевой промышленности при производстве прохладительных и крепких напитков, соков, питьевой воды, а также в экологии при анализе сточных вод.