УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОЧИСТКИ АВИАЦИОННЫХ И ТАНКОВЫХ ФИЛЬТРОВ

Полезная модель относится к области технического обслуживания, в частности, касается ультразвуковой очистки авиационных фильтров (фильтроэлементов и фильтропакетов) для жидкостных систем летательных аппаратов и танковых фильтров.
Работоспособность таких машин как летательный аппарат или танк определяется техническим состоянием его основных агрегатов жизнеобеспечения, к которым относятся системы питания двигателей и гидравлические системы управления, топливо или рабочие жидкости в которых, прежде чем поступить в рабочую часть агрегата, проходят через фильтры, где очищаются от примесей. По истечении определенного времени выработки фильтры, как правило представляющие собой мелкоячеистые сетки или аналогичные металлические конструкции, изымаются и подвергаются чистке. После очистки фильтры возвращают в летательный аппарат или танк и устанавливаются в штатное гнездо на место.
В известных устройствах для очистки авиационных и танковых фильтров длительное время использовались магнитострикционные преобразователи с излучателями поршневого типа или диафрагменного. Однако, в таких устройствах процесс очистки занимал много времени и требовался большой расход электроэнергии. Позднее в авиационной промышленности стали использовать для очистки фильтров установки, построенные на пьезоэлектрических преобразователях, обладающих меньшим расходом электроэнергии, меньшими массой и габаритами (О.Г.Павленко, RU №3704).
Примером исполнения такого аппарата является пьезоэлектрическое устройство для ультразвуковой очистки авиационных фильтров, содержащее один ультразвуковой генератор, N усилителей мощности, выходы которых соединены соответственно с входами N ультразвуковых преобразователей, и ванну с моющим раствором, отличающееся тем, что в него введены N-1
ультразвуковых генераторов, N блоков автоподстройки частоты и N блоков защиты от перегрузки, причем выход каждого ультразвукового генератора соединен с входом соответствующего блока защиты от перегрузки, выход которого соединен с входом соответствующего усилителя мощности, к управляющему входу каждого ультразвукового генератора подключен выход соответствующего блока автоподстройки частоты, своим входом соединенный с электрическим выходом соответствующего ультразвукового преобразователя, при этом сами преобразователи закреплены на съемной раме, которая в зависимости от конфигурации и размеров обрабатываемых авиационных фильтров может быть размещена внутри ванны в произвольном положении, а каждый ультразвуковой преобразователь содержит излучающую и пассивную накладки, между которыми расположены пьезоэлементы (О.Г.Павленко, RU №3704, В 08 В 3/12, опубл. 16.03.1997 г.).
Однако, таким устройствам наряду с его положительными свойствами (возможность создания в моющей жидкости эффекта кавитации с развитой эрозионной способностью, обеспечивающей удаление загрязнений с очищаемой поверхности фильтра) присущ недостаток, заключающийся в чрезмерной эрозии особенно в установках, использующих для увеличения кавитации повышенное статическое давление, что может приводить к разрушению фильтра, что неприемлемо для летательных аппаратов, так как снижается безопасность полетов.
Данное известное решение принято в качестве прототипа для заявленного объекта.
Использование вышеуказанных магнитострикционных и пьезоэлектрических устройств для ультразвуковой очистки авиационных фильтров позволяет в короткие сроки произвести очистку изделия за счет кавитационного воздействия на очищаемую поверхность. Однако, после грубой очистки (удаление основного покрова загрязнений) желательно приостановить кавитационную очистку с эффектом эрозии (чтобы не допустить разрушения уже очищенных частей фильтра) и перейти на эффективные, но более щадящие механизмы очистки. Поэтому необходим
поиск таких режимов ультразвуковой кавитационной очистки, при которых явление эрозии или было бы пониженным или отсутствовало бы вообще. Такие режимы можно создать при использовании высокоамплитудной очистки с амплитудой излучателя, которая равна примерно 10-20 мкм. При таких амплитудах образуются две зоны: ближняя к излучателю зона с высокой кавитационной эрозией и удаленные зоны, в которых кавитационная эрозия существенно мала или отсутствует из-за преобладающего механизма очистки за счет пульсации пузырьков и микро- и макропотоков (В.М.Приходько, А.П.Панов «К вопросу о выборе режимов ультразвуковой очистки с учетом вида загрязнений», «Ультразвуковые технологические процессы, оборудование и приборы контроля» Л, ЛДНТП, 1975). Таким образом имеется возможность регулировать процесс очистки за счет чередования режимов: в начале в режиме кавитационной эрозии разрушают основной покров загрязнения, а потом в режиме интенсивного вымывания очищают фильтр от остатков загрязнений, не нарушая целостности самого металла.
Таким образом настоящая полезная модель направлена на решение технической задачи по созданию устройства с преобразователем (конкретно. магнитострикционным) ультразвуковых высокоамплитудных колебаний и возможностью перемещения подлежащего очистке изделия из области с эрозионным воздействием в область безэрозионного воздействия. Кроме того, решается задача одновременного с очисткой поверхности фильтра контроля чистоты поверхности этого фильтра по показаниям манометра или расходомера при прокачке моющей жидкости через фильтр.
Таким образом, техническим результатом изобретения является повышение эксплуатационных возможностей устройств ультразвуковой очистки за счет чередования режимов очистки и контроля за процессом очистки, осуществляемом в процессе самой очистки.
Технический результат достигается тем, что устройство для ультразвуковой очистки авиационных или танковых фильтров, содержащее ванну с моющей жидкостью для фильтра, магнитострикционный преобразователь для возбуждения ультразвуковых колебаний в моющей
жидкости, подключенный к выходу генератора, задающего ультразвуковые колебания, и через электрическую согласующую цепь связанного с указанным преобразователем, блок автоподстройки частоты, выходом связанный с управляющим входом указанного генератора, а входом с датчиком механических колебаний этого преобразователя, снабжено центробежным насосом, сообщенным через манометр или расходомер с полостью подлежащего очистке фильтра, с одной стороны, и со сливной магистралью, сообщенной с ванной, указанный магнитострикционный преобразователь выполнен в виде сердечника из магнитострикционного материала, и соединен с волноводом, направленным перпендикулярно к поверхности моющей жидкости в ванне и оси фильтра, и выполненного с катушкой, концы обмотки которой связаны с электрической согласующей цепью, а подлежащий очистке фильтр расположен в моющей жидкости в ванне с возможностью вращения вокруг своей оси и возвратно-поступательного перемещения вдоль своей оси в направлении перпендикулярно оси волновода.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Настоящая полезная модель поясняется конкретным примером исполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения требуемого технического результата.
На фиг.1 - блок схема устройства для ультразвуковой очистки авиационных и танковых фильтров.
Согласно настоящей полезной модели (фиг.1) магнитострикционное устройство для ультразвуковой очистки фильтров содержит ванну 1 с моющей жидкостью 2 для фильтра 3. В качестве моющей жидкости используется или типовые водные щелочные растворы или топливо, предназначенное для работы двигателей, например керосин, или масло, предназначенное для работы масляных или гидравлических систем летательного аппарата, например гидравлическое масло, или дизельное топливо для очистки танковых фильтров.
Над ванной (чуть ниже поверхности моющей жидкости) расположен волновод 4, к которому прикреплен магнитострикционный преобразователь для возбуждения ультразвуковых колебаний. Этот преобразователь выполнен в виде сердечника 5 из магнитострикционного материала, на который навита возбуждающая катушка 6. Обмотка катушки 6 подключена к выходу ультразвукового генератора 7 через электрическую согласующую цепь 8. которая может включать в себя, например, блок защиты от перегрузки, усилитель мощности и т.д.
Блок 9 автоподстройки частоты выходом связан с управляющим входом указанного генератора 7, а входом с электромагнитным датчиком механических колебаний 10. В части исполнения блок 9 автоподстройки частоты совпадает с аналогичными блоками в RU №2193931. Связи ультразвукового преобразователя с блоком автоподстройки частоты выполнены посредством герметичных кабелей 11.
Кроме того, особенностью исполнения заявляемого устройства является то, что подлежащий очистке фильтр 3 расположен в моющей жидкости в ванне 1 с возможностью вращения вокруг своей оси и возвратно-поступательного перемещения в направлении поперек продольной оси излучателя. Указанные движения для фильтра могут быть реализованы с использованием известных механизмов 12, например, возвратно-поступательное перемещение фильтра вдоль ванны может осуществляться кулисным механизмом или шаговым двигателем. Привод 13 перемещения излучателя в направлении ванны и обратно для регулировки его положения относительно поверхности моющей жидкости может представлять собой реечный механизм. Такой же механизм может использоваться для фильтра с тем, чтобы обеспечить возможность регулировки его положения по глубине в моющей жидкости. Фильтр крепится в элементе закрепления 14, принадлежащем механизму обеспечения его перемещений в ванне и погружается в ванну.
Устройство снабжено системой контроля качества очистки фильтра 3, включающей в себя центробежный насос 15, сообщенный магистралью с манометром 16, который сообщен с нагнетающей магистралью 17 (гибкий
шланг), сообщенной с полостью подлежащего очистке фильтра 3. Указанный насос с другой стороны сообщен со сливной магистралью 18, сообщенной с ванной. Так как фильтр, подлежащий очистке, содержит на поверхности слой загрязнений, перекрывающий проходные сечения фильтровальной сетки, то такой фильтр представляет собой сопротивление для прохождения жидкости. Таким образом, при подаче давления в полость фильтра происходит перетекание жидкости через фильтровальную сетку, объем которой на выходе будет тем больше, чем больше будут очищены ячейки: при этом манометр показывает по величине давления степень очистки - чем меньше давление, тем чище фильтр. Поэтому в начальный период при показаниях манометром высокого давления фильтр необходимо помещать близко к нижней излучающей поверхности волновода 4, чтобы реализовать режим ультразвуковой очистки с эрозионным эффектом, что позволит быстро снять с поверхности фильтра первый слой основных загрязнений. Последующую очистку при уменьшившихся показаниях манометра можно проводить в щадящем режиме в условиях уменьшенной кавитационной эрозии или при ее отсутствии, отодвинув фильтр 3 от излучающей поверхности волновода 4.
Особенностью заявленного устройства является то, что он реализует известные эффекты, возникающие в моющей жидкости при высоких амплитудах ультразвукового излучателя.
Настоящая полезная модель позволяет обеспечить эффективную качественную очистку различных типов фильтроэлементов и фильтропакетов как в режиме эрозионного воздействия, так и с безэрозионным воздействием или в комбинированном режиме в зависимости от требований, предъявляемых к изделиям. При этом процесс очистки идет в автоматическом режиме контроля степени очистки по показаниям прибора, реагирующего на разницу давлений между полостью фильтра и внешней средой.
Настоящая полезная модель промышленно применима, так как может быть реализована с использованием известных средств и приемов, применяемых в электротехнике при изготовлении электротехнических устройств.