Способ испытания фильтрующего элемента масла автотракторных двигателей на герметичность
METHOD FOR TESTING THE OIL FILTERING ELEMENT OF AUTOMOTIVE ENGINES FOR SEALING CAPACITY

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к испытаниям фильтрующих элементов системы смазки автотракторных двигателей, также может применяться для испытания фильтрующих элементов дизельного топлива.
Известен способ [1] испытания герметичности фильтра очистки дизельного топлива автотранспортных средств, заключающийся в следующем. Испытываемый элемент пропитывают технологической жидкостью в течение не менее 2 минут, затем его выходное отверстие соединяют с головкой подвода воздуха. На остальные отверстия в крышках элемента устанавливают заглушки. К испытуемому элементу подводят сжатый воздух и плавно поднимают давление до значения, превышающего давления, установленного а технических условиях, на 1000 Па (100 мм вод. ст.), затем прекращают подачу воздуха. Через 10-15 с измеряют остаточное давление на испытуемом элементе. Если значение остаточного давления не менее установленного в конструкторской документации, то элемент принимают как годный к эксплуатации. Способ имеет недостатки, заключающиеся в сложности устройства, применяемого для реализации способа. Устройство содержит много соединительных трубок и шлангов, которые также могут являться источниками утечки воздуха в системе, что снижает точность результатов испытаний. В процессе испытаний испытываемый элемент, пропитанный технологической жидкостью, находится в открытом пространстве и жидкость, которой был предварительно пропитан испытываемый фильтрующий элемент, выдавливается под действием сжатого воздуха в наружу, загрязняя окружающую среду.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному изобретению является способ [2] испытания фильтрующего элемента тонкой очистки масла автомобильных, тракторных и комбайновых двигателей пузырьковым газовым методом, который заключается в следующем. Перед началом испытаний испытуемый фильтрующий элемент выдерживают в жидкости не менее 2 мин. Затем фильтрующий элемент с технологическими заглушками погружают в ванну с жидкостью на глубину (12±2) мм от поверхности жидкости при температуре жидкости в пределах (20±5)°С. Во внутреннюю полость фильтрующего элемента подводят воздух под давлением, указанным в КД на фильтрующие элементы конкретного типа. Затем элемент поворачивают на 360° с частотой вращения не более 1-2 мин. Визуально наблюдают, и если воздух проходит равномерно через шторы фильтрующего элемента, появляясь на поверхности жидкости в виде мелких пузырьков, равномерно распределенных по всей поверхности, то фильтрующий элемент считают выдержавшим испытание. Недостатком данного способа, несмотря на его простоту, является большая погрешность результатов испытаний, источником которой являются субъективные систематические погрешности, связанные с индивидуальными особенностями оператора [3, стр. 63]. Качество любого изделия необходимо определить инструментально, то есть, с помощью контрольно-измерительных приборов. В известном способе в основу определения (измерения) герметичности фильтрующего элемента заложено определение герметичности фильтра органолептическими чувствами оператора, более конкретно - визуально, что вносит большую погрешность в результаты испытаний. Показатели герметичности элемента в известном способе, которыми рекомендуется оценить герметичность такими показателями как «проходит равномерно через шторы фильтрующего элемента», «в виде мелких пузырьков», «равномерно распределенных по все поверхности» не конкретны, расплывчаты и субъективны каждого оператора. Да и для одного оператора они зависят в разный момент от его состояния в данный момент времени (расстройство, болезнь, недомогание и т.п.). Таким образом, большим недостатком известных способов испытания фильтрующих элементов является большая погрешность результатов контроля герметичности испытуемого фильтрующего элемента.
Таким образом, известные способы имеют существенные недостатки с точки зрения точности определения герметичности фильтрующих элементов.
Пузырьковый метод испытаний, при испытании герметичности любых изделий имеет также большой недостаток, который заключается и опирается на субъективные особенности оператора, что приводит к большим погрешностям результатов испытаний. Он используется (рекомендуется) для испытания тех изделий, например, фильтрующих элементов тонкой очистки топлива или масла автотракторных двигателей, так как невозможно инструментально определить их герметичность.
Целью изобретения является повышение точности результатов испытаний фильтрующего элемента масла автотракторных двигателей на герметичность, в повышении культуры производства и удобства испытания.
На фиг. 1 (вид спереди) представлена схема прибора, позволяющего испытывать фильтрующий элемент масла пузырьковым способом, где приняты следующие обозначения: 1- ванна с жидкостью; 2 - гибкий патрубок подвода к испытуемому фильтру сжатого воздуха; 3 - испытуемый фильтрующий элемент масла; 4 - заглушка; 5 - прозрачная пластина, с нанесенной прямоугольной сеткой; Г - стрелка, показывающая уровень (поверхность) жидкости в ванне; 6 - шкала на правой стороне боковой поверхности ванны (нулевая отметка шкалы начинается снизу); 7 - шкала на левой стороне боковой поверхности ванны (нулевая отметка шкалы начинается сверху); 8 - лампа дневного света; 9 - сливной патрубок; 10 - подогреватель жидкости; 11 - кран сливной; 12 - датчик температуры жидкости; 13 - указатель температуры жидкости; 14 - стрелка правой шкалы; 15 - стрелка левой шкалы; 16 - стойки постели; 17 - постель для фильтра; Р - подвод сжатого воздуха под давлением; Н - высота фильтра; d - диаметр фильтра; L - расстояние от поверхности жидкости до фильтра; 0-0 - ось фильтра; К-К - визирная проволочка; стрелки вверх-вниз у стоек означают регулируемость положения постели по высоте.
На фиг. 2 (вид сверху) показан прозрачный материал, с нанесенной на нем прямоугольной сеткой, где приняты следующие обозначения: 19 - клетки прямоугольной сетки; А - ширина прозрачной пластины; Б - длина прозрачной пластины; а - ширина прямоугольной сетки, б - длина прямоугольной сетки; 18 - контур фильтра, нанесенный на прозрачную пластину; X-X - базовая ось ориентации фильтра в горизонтальной плоскости, нанесенная на прозрачной пластине остальные обозначения те же, что и на фиг. 1.
На фиг. 3 (вид сверху) показано расположение испытуемого фильтра в ванне с жидкостью при реализации известного способа, где приняты следующие обозначения: Х(0) - Х(0) означает, что в горизонтальной плоскости ось фильтра 0-0 и базовая ось ориентации фильтра X-X в горизонтальной плоскости должны совпадать, остальные обозначения те же самые, что и на фиг. 1 и 2.
Сущность изобретения заключается в следующем. В ванне 1 с прозрачными боковыми стенками и прозрачным днищем (Фиг. 1) на определенном расстоянии L от поверхности жидкости Г располагается визирная проволочка К-К. Визирная проволочка К-К располагается параллельно поверхности жидкости Г. Она позволяет ориентировать испытуемый фильтрующий элемент 3 строго в горизонтальном положении в процессе испытания. Так как по требованию [2] испытываемый фильтрующий элемент 3 должен быть установлен параллельно поверхности жидкости Г на строго ограниченной глубине Z=(12±2) мм от поверхности жидкости Г, в ванной 1. В зависимости от габаритных размеров испытуемого фильтрующего элемента 3 визирная проволочка К-К может перемещаться в вертикальном направлении и менять расстояние L от поверхности жидкости Г. Таким образом, наличие визирной проволочки позволяет ориентировать (расположить) испытуемый фильтрующий элемент 3 строго параллельно поверхности жидкости Г на определенном расстоянии L. Так как испытываемый фильтрующий элемент 3 не может удерживаться на плаву в строго определенном горизонтальном положении, поэтому предусмотрена постель 17 для расположения испытуемого фильтрующего элемента 3, представляющая желоб, расположенный на двух стойках 16. регулируемых по высоте. На фиг. 1 двусторонними стрелками около опор 16 обозначена их возможность регулирования по высоте. Таким образом, в зависимости от габаритных размеров, главным образом от диаметра d испытуемого фильтрующего элемента 3, визирную проволочку К-К устанавливают на соответствующем расстоянии L от поверхности жидкости Г и соответствующую высоту постели 17. То есть, происходит правильное базирование испытуемого фильтрующего элемента в пространстве перед испытанием. Что также повышает точность результатов испытаний. В процессе испытания испытуемый фильтрующий элемент 3 необходимо повернуть на 360° с частотой вращения не более 1-2 мин. Чтобы уменьшить коэффициент трения при повороте, поверхность постели 17, контактирующаяся поверхностью испытуемого фильтрующего элемента 3, покрыта материалом с низким коэффициентом трения, например, фторопластом. Тем более, фторопласт, материал, стойки против действия масел, топлива.
С точки зрения точности оценки герметичности испытуемого фильтрующего элемента 3 важно определить количество пузырьков, их размеры, места расположения (появления) на поверхности испытуемого фильтрующего элемента 3, а также их интенсивность. В этом помогает прямоугольная сетка (Фиг. 1 и 2) нанесенная на прозрачной пластине 5, которую располагают в процессе испытаний параллельно поверхности жидкости Г на определенном от нее расстоянии на поверхности ванны 1, что облегчает работу оператора и позволяет повысить точность оценки герметичности испытуемого фильтрующего элемента 3 по следующим причинам:
1). Определять распределение пузырьков, как мелких, так и крупных по всей поверхности чистой жидкости в ванне 1 визуально очень сложно, так как на поверхности чистой жидкости (при известном методе) нет базисных (опорных) элементов, относительно которых можно было определить количество и характер мелких пузырьков. Наличие клеток 19 прямоугольной сетки на поверхности прозрачной пластины 5 позволяет подсчитать их количество (интенсивность) и определить зону расположения пузырьков относительно поверхности испытуемого фильтрующего элемента, например, у какого торца испытуемого фильтрующего элемента их больше или меньше. При известном способе в процессе испытания оператору приходится изучать всю площадь поверхности жидкости, наличие прямоугольной сетки над испытуемым фильтром ссужает площадь изучения и облегчает работу оператора и позволяет повысить точность определения герметичности.
2). На прямоугольной сетке, дополнительно к имеющимся клеткам 19, нанесен контур 18 испытываемого фильтрующего элемента 3, и внутри которого должны располагаться при испытании всплывающие пузырьки воздуха. Это облегчает работу оператора, так как ограничивает область наблюдения.
3). Нанесенная на поверхности прозрачной пластины 5 базовая ось X-X позволяет правильно в осевом направлении (на горизонтальной плоскости) ориентировать испытываемый фильтрующий элемент 3 в ванне 1 с жидкостью.
Таким образом, применение прозрачной пластины 5 с нанесенными на ней сеткой из прямоугольных клеток 19, контуром 18 испытываемого фильтрующего элемента 3 и базовой осью ориентации X-X на нем при испытании испытуемого фильтрующего элемента 3 позволяет приблизить пузырьковый метод к инструментальному. То есть, повысить точность результатов испытаний и облегчить работу оператора. В качестве прозрачного материала можно применить, например, стекло, или другой прозрачный материал. На фиг. 2 размеры прозрачного материала 5 обозначены как А×Б, а размеры сетки обозначены как а×б. Они зависят от габаритных размеров (диаметра d и высоты Н) испытываемого фильтрующего элемента 3. Объем и габаритные размеры ванны 1 при ее изготовлении устанавливаются также с учетом габаритных размеров испытуемого фильтрующего элемента и удобства работы оператора.
Основным элементом конструкции, позволяющим реализовать пузырьковый способ испытания испытуемого фильтрующего элемента, является ванна 1, на которой установлены все необходимые элементы конструкции. Все поверхности (боковые и днище) ванны 1 выполнены из прозрачного материала. Прозрачность стенок емкости позволяет правильно расположить испытуемый фильтрующий элемент в пространстве перед испытаниями и контролировать процесс настройки и испытания. Испытания должны проходить при определенной освещенности, так как разная освещенность: дневная, лампы дневного света или лампы накаливания, и вообще освещенность помещения, где проводятся испытания, влияют и могут искажать процесс наблюдения появления пузырьков и снижают точность оценки состояния испытуемого фильтрующего элемента 3. Поэтому, на днище ванны 1 установлена лампа дневного света 8 параллельно испытуемому фильтрующему элементу 3. Такое расположение лампы дневного света 8 позволяет равномерно освещать весь объем жидкости в ванне 1, что облегчает визуальный контроль процесса испытания и выполнять каждое испытание при одинаковой освещенности. То есть, позволяет добиться стабильности результатов от испытания к испытанию.
Испытания должны проводиться при определенной температуре (20°±5)°С. Поэтому, в конструкции емкости предусмотрен подогреватель 10, позволяющий установить и поддерживать температуру жидкости на требуемом уровне. Температура жидкости контролируется с помощью датчика температуры 12, расположенного в жидкости и индикатора температуры 13, расположенного вне ванны 1 на удобном для оператора месте.
На боковой стенке прозрачной ванны 1 нанесены две шкалы указатели высоты 6 - правая, 7 - левая, которые позволяют регулировать положение визирной проволочки К-К относительно поверхности жидкости Г и выставлять высоту постели 17 в зависимости от диаметра - d испытуемого фильтрующего элемента 3, то есть, регулировать высоту расположения испытуемого фильтрующего элемента 3 по вертикали. Особенностью является то, что нулевая отметка левой шкалы начинается с верхнего торца ванны вниз, а у правой шкалы - нулевая отметка начинается с днища шкалы вверх на всю высоту ванны. Наличие двух шкал повышает удобство выставления визирной проволочки К-К и постели 17 под испытуемый фильтрующий элемент конкретных габаритных размеров.
В процессе эксплуатации потребуется замена использованной жидкости, для этой цели предусмотрен сливной патрубок 9 сливным краном 11, установленный на днище емкости 1. Также, перед установкой испытуемого фильтрующего элемента 3 ванну 1, необходимо (желательно) освободить ванну от жидкости через сливной патрубок 9, что позволяет повысить культуру производства и удобство установки испытуемого фильтрующего элемента 3 в ванне 1, и его базирование по вертикальной плоскости и горизонтальной плоскости. Затем ванну заполняют жидкостью до необходимого уровня Г. Сливной патрубок 9 сливным краном 11, также позволяют регулировать высоту жидкости в ванне.
Определение герметичности испытуемого фильтрующего элемента с помощью предложенного способа осуществляется следующим образом. Открывая кран 11 патрубка 9 освобождают ванну 1 от жидкости. По левой шкале 7 располагают визирную проволочку К-К на необходимом расстоянии L от поверхности жидкости Г. Также отрегулируют высоту постели 17 в зависимости от диаметра - d пользуясь правой шкалой и стрелками 14 и 15. С помощью заглушки 4 изолируют отверстия в испытуемом фильтрующем элементе. К испытуемому фильтрующему элементу 3 подсоединяют гибкий патрубок 2 для подвода воздуха под давлением Р. Устанавливают испытуемый фильтрующий элемент 3 в постель, как показано на фиг. 1. Это ориентация испытуемого фильтрующего элемента по высоте. На фиг. 3 (вид сверху) показана ориентация испытуемого фильтрующего элемента в горизонтальной плоскости. Базовая ось ориентации X-X прямоугольной сетки и ось О-О испытуемого фильтрующего элемента в горизонтальной плоскости должны совпадать. Это требование обеспечивается расположением постели 17, которая конструктивно установлена в ванне так, что нижняя образующая постели 17 и визирная проволочка К-К расположены в одной вертикальной плоскости. Заполняют ванну 1 жидкостью до уровня поверхности жидкости Г. По термометру 13 контролируют температуру жидкости. При необходимости с помощью подогревателя 10 устанавливают необходимую температуру жидкости (20±5)°С. Выдерживают испытуемый фильтрующий элемент 3 в жидкости не менее 2 минут. Во внутреннюю полость испытуемого фильтрующего элемента с помощью гибкого патрубка 2 подводят воздух под давлением Р, указанным в конструкторской документации на испытание. Затем испытуемый фильтрующий элемент плавно поворачивают на 360° с частотой вращения не более 1-2 мин. При этом наблюдают за пузырьками воздуха, появляющимися через поры фильтрующей шторы в области контура испытуемого фильтрующего элемента, нанесенного на прозрачную пластину 5. Испытуемый фильтрующий элемент 3 считают выдержавшим испытание на герметичность в том случае, если воздух проходит равномерно через поры фильтрующей шторы, появляясь на поверхности Г жидкости в районе контура 18 в виде мелких пузырьков через определенные интервалы времени, равномерно распределенных по всей длине - L поверхности испытуемого фильтрующего элемента.
В случае появления при соответствующем давлении на поверхности или из-под крышек испытуемого фильтрующего элемента 3 и в местах склейки фильтрующей шторы непрерывных пузырьков воздуха испытуемый фильтрующий элемент бракуют.
Технический эффект заключается в повышении точности результатов испытаний фильтрующего элемента масла автотракторных двигателей на герметичность, в повышении культуры производства и удобства осуществления способа.
Источники информации
1. ГОСТ Р 53640-2009 Автомобильные транспортные средства. Фильтры очистки дизельного топлива. Общие технические требования.
2. ГОСТ Р 53844-2010 Автомобильные транспортные средства. Фильтры тонкой очистки масла автомобильных, тракторных и комбайновых двигателей. Технические требования и методы испытаний.
3. Сергеев А.Г. Метрология, стандартизация и сертификация: учебник / А.Г. Сергеев, В.В. Терегеря. - М.: Издательство Юрайт; ИД Юрайт, 2010. - 820 с. - (Основы наук).