СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ МАСЛЯНЫХ ФИЛЬТРОВ

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к испытательным стендам для проверки масляных фильтров.
Известен стенд для испытания масляных шестеренных насосов ДВС и полнопоточных масляных центрифуг, содержащий приводной вал для подключения к нему вала испытываемого насоса, гидравлическую систему, имеющую гидробак, всасывающую гидролинию, вход которой подключен к гидробаку, а выход предназначен для подключения к входному отверстию насоса, напорную гидролинию, вход которой предназначен для подключения к выходному отверстию насоса, сливную гидролинию, гидролинию для испытания центрифуги, вход которой подключен к напорной гидролинии, а выход - к гидробаку, кроме того средства для установки насоса и центрифуги на стенд, а также регулируемый дроссель (см. патент РФ №2290538, МПК F04C 2/08, G01M 15/00, опубл. 27.12.2006).
Стенд данной известной конструкции имеет ограниченное функциональное назначение для проверки технического состояния масляной центрифуги и восстановления ее работоспособности в условиях стенда.
Также известен стенд для испытания и восстановления масляных центрифуг, содержащий гидравлическую систему, имеющую гидробак, всасывающую гидролинию, вход которой подключен к гидробаку, а выход предназначен для подключения к входному отверстию насоса, напорную гидролинию, вход которой предназначен для подключения к выходному отверстию насоса, сливную гидролинию для возврата рабочей жидкости в гидробак, регулируемый дроссель для регулирования давления рабочей жидкости в напорной гидролинии, средство для установки испытываемой масляной центрифуги на стенд, при этом гидробак снабжен нагревателем, установленным в нижней его части, масляная центрифуга снабжена датчиком частоты вращения ротора, установленным в верхней ее части, а средство для установки испытываемой масляной центрифуги на стенде снабжено вращающейся осью, на которой жестко закреплена плита (см. патент РФ №144260, МПК G01M 15/02, опубл. 20.08.2014).
Данная известная конструкция стенда имеет узкое предназначение, связанное с проверкой технического состояния полнопоточной масляной центрифуги.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является стенд для испытания масляных фильтров, содержащий бак хранения масла, снабженный сливным краном, подогревателем масла, измерителем его температуры, прокачивающий насос с перепускной линией и электродвигателем с устройством регулировки частоты вращения, масляный фильтр с датчиками частоты вращения и вибрации ротора и измерители давления, установленные на трубопроводе до и после фильтра, при этом в стенде дополнительно установлены блок памяти, блок принятия решения, устройство проверки данных на адекватность, устройство индикации неисправностей, устройство преобразования данных, устройство регистрации данных, устройство моделирования работы стенда, краны для отбора проб масла, два датчика измерения концентрации механических примесей, кроме того, устройство регулировки частоты вращения выполнено в виде электронного преобразователя, а бак стенда выполнен с разделением на N секций с патрубками забора и возврата масла, на линиях которых установлено N электромагнитных клапанов, подогреватель масла и измеритель температуры установлены в каждой секции бака, выход прокачивающего насоса последовательно соединен с датчиком измерения концентрации механических примесей, измерителем давления, расходомером и входом масляного фильтра, а выход из масляного фильтра последовательно соединен с измерителем давления, датчиком измерения концентрации мех. примесей и патрубком возврата масла в секции бака, а на входе и выходе масляного фильтра установлены краны для отбора проб масла, причем измерители температуры соединены с входом устройства моделирования работы стенда, а подогреватели масла, электромагнитные клапаны и электронный преобразователь соединены с выходами устройства моделирования работы стенда, который в свою очередь соединен с устройством преобразования данных, кроме того датчики измерения концентрации механических примесей, измерители давления и расхода, датчики вибрации и частоты вращения ротора масляного фильтра соединены со входами устройства регистрации данных, выходы которого соединены со входами устройства преобразования данных, все выходы которого соединены с входами устройства проверки данных на адекватность, выполненного в виде N-блоков сравнения каждого параметра, причем он соединен с устройством индикации неисправностей и с блоком памяти, выход которого соединен с блоком принятия решения (см. патент РФ №132554, МПК G01M 15/02, опубл. 20.09.2013).
Известный стенд, предназначенный только для испытаний частичнопоточного масляного фильтра (центрифуги), имеет усложненную конструкцию с недостаточными функциональными возможностями.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является расширение функциональных и эксплуатационных возможностей стенда за счет повышения автоматизации процесса испытаний.
Для решения поставленной задачи стенд для испытаний масляных фильтров, содержащий основной гидравлический контур, связывающий соединительными трубопроводами бак хранения масла, снабженный маслозаборником и датчиком температуры масла, масляный насос, масляный фильтр, датчики давления, установленные на трубопроводе до и после фильтра, расходомер жидкости, управляемый электромагнитный клапан, и установленные вне основного контура электрический силовой модуль, связанный с масляным насосом, подогреватель масла, датчики измерения концентрации механических примесей в масле, имеет дополнительный гидравлический контур, содержащий бак введения механических примесей с датчиком уровня, диффузор, трехходовой клапан управления потоками масла, масляный насос, соединители, вентили, масляный фильтр, соединительные трубопроводы, датчики давления и расходомер жидкости, а управляемый электромагнитный клапан соединен с испытуемым масляным фильтром, при этом основной гидравлический контур дополнительно содержит соединители, вентили, патрубок свободного слива, датчики температуры, плотности и уровня, предохранительный клапан, регулируемое дросселирующее устройство, кроме того стенд дополнительно снабжен технологическим гидравлическим контуром, содержащим емкость подготовки масла, с размещенными внутри подогревателем масла и датчиком температуры, связанные с регулятором температуры, фильтр, теплообменник с управляющим электромагнитным клапаном подачи хладагента, вентили, соединительные трубопроводы, патрубок свободного слива, емкость для слива и заправки масла, патрубок заполнения и слива, насос подачи, а также электрическим силовым модулем, связанным с измерительно-управляющей системой, в которую входят все датчики, расходомер, терморегулятор, связанные в свою очередь через блок управления стенда с персональным компьютером.
Совокупность отличительных признаков, заключающаяся в том, что стенд для испытаний масляных фильтров имеет дополнительный гидравлический контур, содержащий бак введения механических примесей с датчиком уровня, диффузор, трехходовой клапан управления потоками масла, масляный насос, соединители, вентили, масляный фильтр, соединительные трубопроводы, датчики давления и расходомер жидкости, а управляемый электромагнитный клапан соединен с испытуемым масляным фильтром, при этом основной гидравлический контур дополнительно содержит соединители, вентили, патрубок свободного слива, датчики температуры, плотности и уровня, предохранительный клапан, регулируемое дросселирующее устройство, кроме того стенд дополнительно снабжен технологическим гидравлическим контуром, содержащим емкость подготовки масла, с размещенными внутри подогревателем масла и датчиком температуры, связанные с регулятором температуры, фильтр, теплообменник с управляющим электромагнитным клапаном подачи хладагента, вентили, соединительные трубопроводы, патрубок свободного слива, емкость для слива и заправки масла, патрубок заполнения и слива, насос подачи, а также электрическим силовым модулем, связанным с измерительно-управляющей системой, в которую входят все датчики, расходомер, терморегулятор, связанные в свою очередь через блок управления стенда с персональным компьютером позволяет проводить в ручном и автоматическом режимах различные виды испытаний масляного фильтра, как последовательно друг за другом, так и одновременно, тем самым расширяя функциональные и эксплуатационные возможности стенда.
В результате поиска, проведенного по патентной и другой научно-технической литературе, аналога, совпадающего с заявляемым техническим решением по всей совокупности существенных признаков, обнаружено не было. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию «новизна».
Заявляемое техническое решение поясняется чертежом, на котором изображена принципиальная схема стенда для испытаний масляных фильтров.
Стенд для испытаний масляных фильтров содержит основной гидравлический контур 1 и дополнительный гидравлический контур 2, связанные между собой посредством управляемого электромагнитного трехходового клапана 3, технологический гидравлический контур 4, электрический силовой модуль 5, блок 6 управления стенда с персональным компьютером 7.
Основной гидравлический контур 1 посредством соединительных трубопроводов связывает между собой бак 8 хранения масла, масляный насос 9 для прокачивания чистого масла, связанный для определения гидравлических характеристик с испытуемым масляным фильтром 10, соединители 11, вентили 12 и 13, датчик 14 температуры, датчики 15, 16 давления, установленные на трубопроводе до и после фильтра 10, расходомер 17 жидкости, предохранительный клапан 18, регулируемое дросселирующее устройство 19, патрубок 20 свободного слива. В баке 8 хранения масла размещены маслозаборник 21, датчики 22, 23, 24, 25 давления, температуры, уровня и плотности масла.
Управляемый электромагнитный трехходовой клапан 3 связан для определения эффективности очистки вторым испытуемым масляным фильтром 26 с дополнительным гидравлическим контуром 2, содержащим бак 27 введения механических примесей с датчиком 28 уровня, диффузор 29 для смешивания масла с примесями, трехходовой клапан 30 управления потоками масла, масляный насос 31, соединители 32, вентили 33 и 34, датчики 35 и 36 измерения концентрации механических примесей, а именно количества и размера частиц загрязнителя в масле, датчики 37 и 38 давления, установленные на трубопроводе до и после фильтра 26, расходомер 39 жидкости.
Бак 8 хранения масла и трехходовой клапан 30 управления потоками масла соединены с технологическим гидравлическим контуром 4, содержащим емкость 40 подготовки масла, в которой размещены подогреватель 41 и датчик 42 температуры, связанные с регулятором 43 температуры. Кроме того, технологический гидравлический контур содержит фильтр 44, теплообменник 45 с управляющим электромагнитным клапаном 46 подачи хладагента, вентили 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, соединительные трубопроводы с патрубком 54 свободного слива и патрубком 55 заполнения и слива, емкость 56 для слива и заправки масла, насос 57 подачи.
Электрический силовой модуль 5 управляет работой масляных насосов 9, 31, 57 и связан с измерительно-управляющей системой, к которой относятся все датчики 14, 15, 16, 22, 23, 24, 25, 28, 37, 38, 42, расходомеры 17 и 39, регулятор 43 температуры, которые в свою очередь связаны через блок 6 управления стенда с персональным компьютером 7.
Стенд для испытаний масляных фильтров заявляемой конструкции работает следующим образом.
При проведении испытаний на чистом масле бак 8, связанный с основным и технологическим контурами 1 и 2, заполняется маслом из емкости 56 через патрубок 55 заполнения и слива. Заполнение осуществляется при активации процесса с персонального компьютера 7 или напрямую с силового модуля 5, при этом включается насос 57, закрываются вентили 47, 49, 51, 52 и открываются вентили 48, 50, 53. Контроль заполнения осуществляется датчиком 24 уровня, а датчиками 23 и 25 осуществляется контроль температуры и плотности масла. Данные с датчиков 23, 24 и 25 передаются в блок 6 управления и отображаются на экране монитора персонального компьютера 7.
При достижении заданного уровня в масляном баке 8 и соответствии плотности масла заданному значению на экране монитора компьютера 7 появляется сообщение о готовности к проведению испытаний, при этом необходимо закрыть вентили 48, 49, 51, 52, 53 и открыть вентили 47, 50. Далее проводится подготовка масла для соответствия заданной температуре в масляном баке 8, для достижения которой включается насос 57, подогреватель 41 и теплообменник 45 с управляющим электромагнитным клапаном 46 подачи хладагента.
Испытания по определению гидравлической характеристики испытуемого масляного фильтра 10 с заданием различных условий проводятся в ручном или автоматическом режимах согласно заданному алгоритму, заложенному в компьютере 7 стенда. При включении насоса 9 и трехходового электромагнитного клапана 3 в положение, соответствующее направлению движения масла в основной гидравлический контур 1, масло из масляного бака 8 поступает в элементы контура 1, проходит через регулируемое дросселирующее устройство 19 и поступает в расходомер 17 жидкости. Датчиками 14, 23 и 15, 16 регистрируются температура и давление масла на входе и выходе испытуемого масляного фильтра 10, после чего масло свободно стекает обратно в масляный бак 8. Данный процесс повторяется при различных задаваемых условиях. При превышении давления перед испытуемым масляным фильтром 10 автоматически открывается предохранительный клапан 18, давление сбрасывается в патрубок 20 свободного слива и на экране монитора компьютера 7 появляется соответствующее сообщение, при этом все данные испытаний записываются на персональный компьютер 7.
Испытания с заданием различных условий загрязнения масла для оценки эффективности очистки испытуемым фильтром 26 проводятся в ручном или автоматическом режимах согласно заданному алгоритму, заложенному в компьютере 7 стенда. В качестве примесей применяются специально подготовленные механические примеси, при этом в испытаниях часто используются отдельно крупные, средние и мелкие фракции загрязнителей масла. При включении насоса 9 и переводе трехходового электромагнитного клапана 3 в положение, соответствующее направлению движения масла в дополнительный гидравлический контур 2, масло из масляного бака 8 поступает в бак 27 введения механических примесей. После его заполнения трехходовой электромагнитный клапан 3 переводится в положение, препятствующее поступлению масла в дополнительный гидравлический контур 2, включается насос 31 и масло прокачивается через гидравлический контур 2. При этом калибруются (настраиваются относительно «нуля») датчики 35 и 36 измерения концентрации механических примесей, а также определяется давление масла на входе и выходе из испытуемого масляного фильтра 26 на чистом масле при различных его расходах. Затем насос 31 останавливается и закрывается вентиль 47. Трехходовой электромагнитный клапан 30, обеспечивая связь с насосом 57, включает его, и проводится полное откачивание масла из бака 27 введения механических примесей. После слива масла насос 57 останавливается, трехходовой электромагнитный клапан 30 разобщает связь с насосом 57, открывается вентиль 47 и при необходимости проводится тепловая подготовка масла.
Далее проводятся испытания по определению эффективности очистки масляного фильтра. Для этого вновь включается насос 9 и трехходовой электромагнитный клапан 3 переводится в положение, соответствующее направлению движения масла в дополнительный гидравлический контур 2, и масло из масляного бака 8 поступает в бак 27 введения механических примесей. При этом одновременно с включением насоса 9 включается подача специально подготовленных примесей в диффузор 29 и наполняется бак 27. После его заполнения насос 9 отключается, а трехходовой электромагнитный клапан 3 переводится в положение, препятствующее поступлению масла в дополнительный гидравлический контур 2, а также разобщает связь с основным гидравлическим контуром 1 испытаний на чистом масле. Далее включается насос 31 и масло прокачивается через дополнительный гидравлический контур 2, при этом определяются количество и размера частиц механических примесей, а также определяется давление масла на входе и выходе из испытуемого масляного фильтра 26 на загрязненном масле при различных его расходах. По показаниям датчиков 35 и 36 измерения концентрации механических примесей до и после испытуемого фильтра 26 определяется его эффективность очистки. Все данные испытаний записываются на персональный компьютер 7.
По окончании испытаний закрывается вентиль 47, трехходовой электромагнитный клапан 30, обеспечивая связь с насосом 57, включает его, после чего проводится полное откачивание масла из бака 27 введения механических примесей в технологический гидравлический контур 4 для доочистки и направления его в бак 8 хранения масла. После откачки масла насос 57 останавливается, трехходовой электромагнитный клапан 30 разобщает связь с насосом 50, вентиль 47 открывается. Все данные испытаний записываются на персональный компьютер 7. После откачки загрязненного масла и дополнительной очистки его в технологическом гидравлическом контуре 4 имеется возможность промывки емкости 27.
Для слива масла из масляного бака 1 основного гидравлического контура 1 и технологического гидравлического контура 4 через патрубок 55 заполнения и слива в емкость 56 необходимо закрыть вентили 48, 50 и открыть вентили 47, 49, 51, 52, 53. Слив осуществляется при активации процесса с персонального компьютера 7 или напрямую с силового модуля 5, при этом включается насос 57, а контроль слива осуществляется датчиком 24 уровня. Данные с датчика 24 передаются в блок 6 управления стенда и отображаются на экране монитора персонального компьютера 7. При достижении заданного уровня в масляном баке 8 на экране монитора персонального компьютера 7 появляется сообщение о сливе масла со стенда. Испытания завершены.
Заявляемое техническое решение позволяет расширить функциональные и эксплуатационные возможности стенда за счет повышения автоматизации процесса испытаний.
Стенд для испытаний масляных фильтров предлагаемой конструкции соответствует условию промышленной применимости и может быть изготовлен на стандартном оборудовании с применением ранее освоенных технологий.