УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА РЕГУЛИРУЕМОГО ОБЪЕМА ПРОБЫ АВИАЦИОННОГО ТОПЛИВА С ФИЛЬТРАЦИЕЙ НА КОНТРОЛЬНЫЙ ФИЛЬТР

Устройство для отбора регулируемого объема пробы авиационного топлива с фильтрацией на контрольный фильтр 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.
Согласно ГОСТ 17216-2001 «Промышленная чистота» объем отбираемой пробы жидкости на контроль предусматривается в количестве 100 см. Однако в ряде отраслевых стандартов в связи с различными требованиями технологического процесса представительность пробы может быть изменена в большую или меньшую сторону. Поэтому в устройстве предусмотрена возможность отбора регулируемого объема пробы жидкости.
Известным техническим решением отбора пробы жидкости с фильтрацией на контрольный фильтр, 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.
Кроме того, в устройстве не предусмотрен регулируемый объем отбираемой на контроль пробы, что ограничивает область его применения.
Не предусмотрена в устройстве также и операция промывки участка трубопровода, крана и входа в сменную кассету с фильтром, при этом остаточная жидкость предыдущей пробы попадает 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.
Кроме того, устройство не располагает регулируемым объемом отбираемой пробы, что ограничивает область его применения.
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 попадает 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.
Наиболее близким техническим решением предложенной полезной модели является «Устройство для контроля чистоты жидкости». Авторское свидетельство СССР №SU 1512295 Al.
Устройство для контроля чистоты 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.
Устройство не снабжено узлом, регулирующим объем отбираемой пробы, что ограничивает область его применения.
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 попадает на контроль, что уменьшает достоверность и точность контроля чистоты контролируемой жидкости.
Технической задачей предложенной полезной модели является расширение технологических и эксплуатационных возможностей существующих устройств по отбору пробы топлива, фильтрации ее на контрольный фильтр и повышение достоверности и точности контроля.
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.
1
2
1
2
Устройство для отбора регулируемого объема пробы топлива с фильтрацией на контрольный фильтр, предназначенное для решения технических задач, показано на фиг.1, фиг.2, фиг.3 и фиг.4, состоит из взаимосвязанных частей и включает: отборный патрубок 1, магистральный трубопровод 2, кран входной 3, трубопровод подвода4, узел контрольной фильтрации 5 (крышка 5, подвижной корпус 5), съемная кассета 6 (корпус 6, крышка 6), фильтрующий элемент тонкой очистки 7, пористая подложка 8, накидная гайка 9, направляющая штанга 10, направляющая втулка 11, упор перемещения 12, кран сброса 13, регулятор режима работы 14, гибкий трубопровод отвода 15, обратный клапан 16, входной трубопровод 17, цилиндр отбора пробы 18, поршень отбора пробы 19, поршень управления 20, пружина сжатия 21, шток поршней 22, регулируемый упор 23, защитный цилиндр 24, выходной трубопровод 25, обратный клапан 26, трубопровод слива 27, кран слива 28, источник сжатого газа 29, трубопровод отбора газа 30, узел отбора и фильтрации газа 31, трубопровод подачи газа 32, газовый трубопровод 33, кран управления 34, газовый кран 35, сборник отработанной среды 36, упор поворота 37, технологический вкладыш 38.
Техническая задача решается 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 отборного патрубка, направленного входным отверстием навстречу потоку топлива и соединенного с входом в узел контрольной фильтрации посредством крана входного и трубопровода подвода, выход из узла контрольной фильтрации соединен посредством гибкого трубопровода отвода, обратного клапана и входного трубопровода с входом в цилиндр отбора пробы, а выход из цилиндра отбора посредством выходного трубопровода, обратного клапана, трубопровода слива и крана слива соединен с магистральным трубопроводом, при этом узел контрольной фильтрации, в котором расположена кассета с фильтроэлементом тонкой очистки на пористой подложке, выполнен разъемным, соединенным накидной гайкой, перемещающийся по направляющей штанге с помощью направляющей втулки с ограничительными упорами перемещения и поворота, кроме того, цилиндр отбора снабжен двумя поршнями - отбора пробы и управления, с пружиной сжатия, а также штоком с регулируемым упором, определяющим объем пробы, закрытыми защитным цилиндром, при этом источник сжатого газа посредством трубопроводов и узла отбора и фильтрации газа, соединен с краном управления перемещением поршня отбора пробы, а продув узла контрольной фильтрации с целью удаления остаточного топлива из разъемного корпуса и осушения фильтрующего элемента тонкой очистки, осуществляется из источника сжатого газа, через трубопровод отбора газа, узел отбора и фильтрации газа, газовый трубопровод и газовый кран, а сброс продуктов продува производится в сборник отработанных сред посредством крана сброса, причем для обеспечения различных режимов технологического отбора пробы на контроль, устройство снабжено регулятором режима работы, кроме того, перед промывкой входных коммуникаций, в узел контрольной фильтрации вместо съемной кассеты устанавливается монолитный технологический вкладыш по внешней конфигурации и размерам идентичный съемной кассете и со сквозным отверстием вдоль оси равным диаметру входного отверстия съемной кассеты.
Устройство работает следующим образом: перед контрольной операцией промываются входные коммуникации (отборный патрубок 1, кран входной 3, трубопровод подвода 4), при этом в узел контрольной фильтрации 5 вместо съемной кассеты 6 вставляется технологический вкладыш 38 (фиг.4) по внешней конфигурации и размером идентичен съемной кассете 6, со сквозным отверстием вдоль оси,
с диаметром равным входному отверстию кассеты. Топливо из магистрального трубопровода 2, расположенного вертикально, с установленным на нем регулятором режима работы 14, отбирается посредством отборного патрубка 1, сопло которого направлено вниз, навстречу движения перекачиваемого топлива, проходит через входной кран 3, трубопровод подвода 4, узел контрольной фильтрации 5 со вставленным технологическим вкладышем, трубопровод отвода 15, обратный клапан 16 и входной трубопровод 17, направляется в цилиндр отбора пробы 18 (при открытом кране управления 34, фиг.1) под поршень отбора пробы 19.
Под действием сжатого газа, поступающего из источника сжатого газа 29, через трубопровод отбора газа 30, узел отбора и фильтрации газа 31, трубопровод подачи газа 32, кран управления 34 в цилиндр 18 под поршень управления 20, который под действием сжатого газа перемещается, сжимая пружину 21 до соприкосновения штока 22 с регулируемым упором 23 (движущиеся части штока 22 и упора 23 закрыты защитным цилиндром 24), при этом в цилиндр 18 производится забор топлива из магистрального трубопровода 2, которым промываются входные коммуникации поз.1, 3, 4.
После промывочной операции технологическая проба из устройства удаляется следующим образом. Кран управления 34 закрывается (фиг.2) и топливо из-под поршня 19, под давлением пружины 21, через обратный клапан 26 и кран 28, направляется в трубопровод слива 27. После удаления технологической пробы проводится продувка узла контрольной фильтрации 5 с целью удаления из него остатков топлива, которые затрудняют смену технологического вкладыша 38 на съемную кассету с фильтроэлементом тонкой очистки 7.
Для этого при закрытых кранах 3 и 34 (фиг.2) и открытом кране 35 и краном 13, включенном на сборник отработанных сред 36, сжатый газ подается из источника сжатого газа 29, по трубопроводу 30, через узел отбора и фильтрации газа 31, по трубопроводу 33, через газовый кран 35 в узел контрольной фильтрации 5 и через кран 13 в сборник отработанной среды 36.
После продувки узла контрольной фильтрации, в устройстве производят замену технологического вкладыша или съемной кассеты с использованным фильтроэлементом тонкой очистки на другую кассету с новым неиспользованным фильтром.
1
2
2
2
2
При этом необходимо разомкнуть узел контрольной фильтрации 5 (крышку 5 и подвижной корпус 5), отвинтив накидную гайку 9, и переместить подвижной корпус 5 с направляющей втулкой 11, по направляющей штанге 10, опустив подвижной корпус 5 до упора перемещения 12 и повернув его из положения 5(a) (фиг.3) до упора поворота 37.
2
2
1
2
При положении 5(б) подвижного корпуса 5, узла контрольной фильтрации 5, заменяется кассета 6 с фильтрующим элементом. При замене фильтрующего элемента тонкой очистки 7, заменяется так же и пористая подложка 8, расположенная под фильтроэлементом. При этом с корпуса 6 съемной кассеты 6 снимается крышка кассеты 6. После замены фильтроэлемента и пористой подложки корпус вновь закрывается крышкой и кассета готова к дальнейшему использованию.
Процесс отбора пробы с применением заявленного устройства состоит из следующих операций:
1. Промывка входных коммуникаций.
2. Фильтрация пробы на контрольный фильтр, при этом
- открыты краны 3 и 34;
- закрыты краны 28 и 35;
- двухходовой кран 13 переключен на «Вход в цилиндр».
3. Продувка узла контрольной фильтрации, при этом
- открыт кран 35;
- закрыты краны 3, 28 и 34;
- двухходовой кран 13 переключен на «Сборник отработанных сред».
4. Снятие или замена фильтра, при этом
- закрыты краны 3, 28, 34 и 35;
- двухходовой кран 13 переключен на «Сборник отработанной среды». Промывка входных коммуникаций и фильтрация пробы на контрольный фильтр являются идентичными операциями и отличаются тем, что при промывке входных коммуникаций в корпус узла контрольной фильтрации 5 вместо съемной кассеты 6 помещен технологический вкладыш 38, а при фильтрации пробы на контрольный фильтр, помещена съемная кассета 6 с фильтроэлементом тонкой очистки 7, установленном на пористой подложке 8.
После фильтрации пробы на фильтроэлемент тонкой очистки съемная 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 съемную кассету с осушенным фильтром тонкой очистки из осушенного узла контрольной фильтрации;
- конструкция цилиндра отбора проб с регулируемым упором для штока поршня дает возможность настраивать пробоотборник на различный объем пробы;
- 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 топливо в систему;
- применение съемных 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 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.