КОМПЛЕКС УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОЧИСТКИ ФИЛЬТРОЭЛЕМЕНТОВ

Область техники
Полезная модель относится к оборудованию ультразвуковой очистки и предназначена для очистки в водных растворах технических моющих средств (ТМС) типовых фильтроэлементов (ФЭ), применяющихся в гидравлической, топливной и масляной системах авиационной техники и ФЭ малых габаритов. Данная полезная модель может также применяться при очистке коагуляторов, фильтродисков, фильтрующих сеток и стеклянной тары от различных загрязнений.
Уровень техники
Известно устройство пьезоэлектрическое для ультразвуковой очистки авиационных фильтроэлементов, фильтропакетов и фильтров, которое содержит ванну с моющим раствором и N ультразвуковых генераторов, каждый из которых состоит из блока начального запуска, усилителя мощности, блока защиты от перегрузки, блока автоподстройки частоты и ультразвукового преобразователя, установленного на излучающей мембране и содержащего излучающую и тыльную накладки, между которыми расположены пьезоэлементы, при этом конструкционный выход ультразвукового преобразователя в виде рабочей поверхности излучающей накладки соединен с излучающей мембраной (полезная модель №29249 МПК7 В08В 3/12). Устройство может использоваться для очистки от загрязнений в растворе технического моющего средства. Данное устройство может иметь блок подготовки моющего раствора, содержащий бак с нагревателями и датчиками контроля уровня и температуры, фильтр, обратный клапан и узел рециркуляции моющего раствора, вход которого через фильтр соединен с баком, а выход через обратный клапан с ванной. Для отмывки фильтроэлементов и фильтропакетов от раствора технического моющего средства данное устройство может иметь еще одно такое же пьезоэлектрическое устройство с блоком подготовки моющего раствора при количестве ультразвуковых генераторов К и использовании в качестве моющего раствора водопроводной воды. Для удаления остатков солей технического моющего средства в устройство может быть введена ванна ополаскивания с блоком подготовки
раствора ополаскивания, содержащим бак с датчиком контроля уровня, фильтр, обратный клапан и узел рециркуляции раствора ополаскивания, вход которого через фильтр соединен с баком, а выход через обратный клапан с ванной ополаскивания. Устройство может также иметь блок сушки, содержащий вентилятор, нагреватель и камеру сушки с датчиком температуры, причем вентилятор через нагреватель соединен с камерой сушки. В каждой ванне с моющим раствором и раствором ополаскивания может быть установлен блок вращения фильтроэлементов и фильтропакетов.
Недостатки данного устройства заключаются в следующем. Фильтроэлементы и фильтропакеты имеют цилиндрическую форму с внутренней полостью, и работа их в летательных аппаратах заключается в прямом прокачивании жидкости или воздуха через фильтрующую сетку во внутреннюю полость и из нее через выходное отверстие в отводящий трубопровод, то есть загрязнения накапливаются на наружной поверхности сетки и внутри окна ее ячеек. Под влиянием химических процессов воздействия поверхностно-активных веществ технического моющего средства и явления ультразвуковой кавитации происходит размягчение и удаление загрязнений с поверхности сетки фильтроэлементов и фильтропакетов. Однако при малых размерах окна ячеек сетки удаление размягченных загрязнений непосредственно из окна ячейки даже под воздействием кавитации в некоторых ячейках происходит не полностью, причем часть этих загрязнений из окна ячейки попадает во внутреннюю полость и может остаться там и после завершения всех операций очистки. Устройство также не позволяет проводить операцию контроля герметичности фильтроэлементов и фильтропакетов (проверку на отсутствие повреждения фильтрующей сетки), что требует проводить эту операцию после завершения очистки и сушки, причем в пожароопасном растворителе. Это приводит к увеличению общей трудоемкости очистки в случае обнаружения повреждения фильтрующей сетки.
Наиболее близким к предлагаемому решению является устройство (комплекс) по изобретению РФ 2262995 МПК В08В 3/12. Известный комплекс предназначен для ультразвуковой очистки авиационных фильтроэлементов и фильтропакетов, а также вискозиметров, стеклянной тары и мелких авиационных деталей.
Комплекс включает технологические позиции очистки, контроля герметичности, промывки, ополаскивания и сушки. Каждая из позиций очистки, промывки и
ополаскивания состоит из ванны с соответствующим моющим раствором и блоком вращения фильтроэлементов и фильтропакетов и блока подготовки моющего раствора, содержащего бак с нагревателями и датчиками контроля уровня и температуры моющего раствора, соединенный через фильтр с входом узла рециркуляции моющего раствора, выход которого через обратный клапан соединен с ванной. На позициях очистки и промывки имеются соответственно по N и К ультразвуковых генераторов, каждый из которых состоит из блока начального запуска, усилителя мощности, блока защиты от перегрузки, блока автоподстройки частоты и ультразвукового преобразователя, установленного на излучающей мембране, содержащего излучающую и тыльную накладки, между которыми расположены пьезоэлементы, и соединенного конструкционным выходом в виде рабочей поверхности излучающей накладки с излучающей мембраной, а выход узла рециркуляции моющего раствора соединен через воздушный клапан с сетью сжатого воздуха. Позиция контроля герметичности фильтроэлементов и фильтропакетов содержит ванну с моющим раствором и блоком вращения и обратный клапан, соединенный через напоромер и редуктор с сетью сжатого газа. На всех позициях, кроме сушки, имеется кассета для размещения фильтроэлементов и фильтропакетов, состыкованная с обратным клапаном и блоком вращения с обеспечением герметичного ввода моющего раствора, сжатого газа и сжатого воздуха из обратного клапана во внутреннюю полость фильтроэлементов и фильтропакетов. На позиции очистки имеется воздушный пистолет, а на кассете установлены щетки. Позиция сушки содержит вентилятор, соединенный через нагреватель с камерой сушки, имеющей датчик температуры нагретого воздуха.
Недостатком данного устройства является длительность процесса очистки, обусловленная тем, что не все загрязнения удаляются за один цикл обработки и приходится повторять его несколько раз. Это значительно увеличивает общее время очистки изделий.
Сущность полезной модели
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является сокращение времени очистки. Техническим результатом, полученным при осуществлении устройства, является интенсификация процесса очистки, достигаемая размягчением загрязнений замачиванием в нагретом растворе ТМС и удалением
части загрязнений центрифугированием при высокой скорости вращения обрабатываемых изделий с реверсом вращения.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном комплексе ультразвуковой очистки авиационных фильтроэлементов, содержащем технологические позиции ультразвуковой очистки в растворе технического моющего средства, контроля герметичности, ультразвуковой промывки от раствора технического моющего средства, ополаскивания и сушки, где каждая из позиций очистки, контроля герметичности, промывки и ополаскивания состоит из ванны с соответствующим моющим раствором и узла вращения обрабатываемых изделий, позиции очистки и ополаскивания включают блок подготовки моющего раствора, содержащий бак с нагревателями и датчиками контроля уровня и температуры моющего раствора, и узел рециркуляции моющего раствора, вход которого через фильтр соединен с баком, а выход через обратный клапан с ванной, ванна контроля герметичности через обратный клапан соединена с сетью сжатого газа, ванны очистки и промывки через обратные клапаны соединены с сетью сжатого воздуха, на позициях очистки, контроля герметичности, промывки и ополаскивания имеется кассета для размещения фильтроэлементов, состыкованная с обратным клапаном и узлом вращения с обеспечением герметичного ввода моющего раствора, сжатого газа или сжатого воздуха из обратного клапана во внутреннюю полость фильтроэлементов, позиция сушки содержит камеру сушки с датчиком температуры нагретого воздуха, нагреватель и вентилятор, а позиция очистки имеет воздушный пистолет, новым является дополнительная технологическая позиция предварительной очистки, содержащая ванны замачивания и предварительной очистки и расположенная перед технологической позицией ультразвуковой очистки, при этом ванна замачивания содержит нагреватель моющего раствора, датчик аварийного уровня раствора и датчик температуры, а ванна предварительной очистки снабжена устройством реверсивного центрифугирования изделий.
Перечень чертежей.
На фиг.1 приведен пример схемы построения устройства предварительной очистки.
На фиг.2 приведен пример схемы построения устройства очистки.
На фиг.3 приведен пример схемы построения устройства сушки.
Возможность осуществления полезной модели
Комплекс ультразвуковой очистки фильтроэлементов, как показано на чертежах, содержит устройство предварительной очистки 1 - технологическая позиция предварительной очистки, устройство очистки 2, которое объединяет в себя технологические позиции ультразвуковой очистки 3, контроля герметичности 4, ультразвуковой промывки 5 и ополаскивания 6 и устройство сушки 7 - технологическая позиция сушки. Комплекс может быть выполнен как единое устройство или иметь другую компоновку технологических позиций в отдельные устройства в зависимости от технологических требований и размеров помещения, в котором он эксплуатируется.
Устройство предварительной очистки 1 состоит из ванны замачивания 8 и ванны предварительной очистки 9. Ванны 8 и 9 установлены на каркасе 10, на котором между ними смонтирован смеситель 11 водопроводной воды. Ванна замачивания 8 имеет корзину 12 для размещения изделий и оборудована нагревателем 13 моющего раствора, датчиками аварийного уровня раствора 14 и температуры 15 и краном слива 16. Ванна предварительной очистки 9 также оборудована краном слива 16 и содержит устройство реверсивного центрифугирования изделий 17, состоящее из основания 18 для размещения изделий (фильтроэлемента 19), расположенного в ванне 9, и реверсивного привода вращения 20, размещенного на раме 21, закрепленной на каркасе 10. Обе ванны 8 и 9 имеют крышки 22.
Устройство очистки 2 объединяет в себя технологические позиции ультразвуковой очистки 3, контроля герметичности 4, ультразвуковой промывки 5 и ополаскивания 6, размещенные в едином каркасе 23. На верхнем уровне каркаса 23 установлены рабочие ванны: ультразвуковая ванна очистки 24, ванна контроля 25, ультразвуковая ванна промывки 26 и ванна ополаскивания 27. Ванны 24-27 имеют прямоугольную конструкцию и снабжены крышками 28, при этом ультразвуковые ванны 24 и 26 оборудованы блокировкой отключения ультразвука при открывании крышки 28.
В каждой ванне 24-27 установлены два (на позиции контроля герметичности - один) узла вращения 29 фильтроэлемента 19.
Ванны очистки 24 и ополаскивания 27 снабжены каждая блоком подготовки моющего раствора, содержащим бак 30 с нагревателем 31 и датчиками контроля
уровня 32 и температуры 33 моющего раствора и узел рециркуляции моющего раствора 34, включающий насос 35, обратный клапан 36 и фильтр тонкой очистки 37. При этом бак 30 соединен с узлом рециркуляции моющего раствора 34 через фильтр грубой очистки 38, а узел рециркуляции моющего раствора 34 соединен с ванной 24 или 27 через обратный клапан 39. Баки 30 размещены в нижней части каркаса 23 и для удобства обслуживания выступают за его пределы. Ванны 24 и 27 оборудованы краном слива 40 моющего раствора в баки 30, и все ванны 24-27 имеют устройство перелива 41.
Ванны очистки 24 и промывки 26 снабжены ультразвуковыми преобразователями 42. Все ванны 24-27 содержат кассеты 43 для размещения фильтроэлементов 19, состыкованные с обратным клапаном 39 и узлом вращения 29 с обеспечением герметичного ввода моющего раствора, а также сжатого газа (ванна 25) или сжатого воздуха (ванны 24 и 26) во внутреннюю полость фильтроэлементов 19. Узел рециркуляции 34 ванны очистки 24 соединен через воздушный клапан 44 с сетью сжатого воздуха 45, к которой также подсоединен воздушный пистолет 46 типовой конструкции. Ванна промывки 26 соединена через обратный клапан 39 с водопроводной сетью 47 и сетью сжатого воздуха 45.
Технологическая позиция контроля герметичности 4 имеет бак 48 с моющим раствором, расположенный в нижней части каркаса 23, снабженный насосом 49 и соединенный с ванной 25 через обратный клапан 39. Последний соединен также через стандартные напоромер 50 и редуктор 51 с сетью сжатого газа 52, в качестве которого могут быть использованы воздух или азот. Ванна 25 также оборудована краном слива 40 моющего раствора в бак 48.
Устройство очистки 2 содержит коллектор подачи водопроводной воды в баки 30 и 48 (на чертеже не показан), коллекторы слива 53 из баков 30 и 48 и ванны промывки 26 в канализацию.
Устройство сушки 7 состоит из камеры сушки 54 с датчиком регулирования температуры 55, камеры нагрева 56 с нагревателем 57, воздуховода 58 и вентилятора 59, установленных в каркасе 60, при этом вентилятор 59 через камеру нагрева 56 соединен с камерой сушки 54. Камера сушки 54 имеет крышку 61 и снабжена корзиной 62 для размещения изделий, а также имеет два выхода - 63 в вытяжную вентиляцию и 64 для рециркуляционной связи с вентилятором 59, который для
подпитки рециркуляционного режима соединен через фильтр 65 дополнительно с наружным воздухом 66.
Все каркасы комплекса 10, 23 и 60 закрыты спереди дверцами, с боков съемными обшивками и установлены на опоры, регулируемые по высоте (на чертеже не показаны). Все узлы комплекса, кроме каркаса, выполнены из нержавеющей стали. Работу комплекса обеспечивает устройство управления (на чертеже не показано).
Комплекс работает следующим образом.
Первый этап очистки - предварительную очистку - осуществляют в устройстве предварительной очистки 1. Для этого фильтроэлементы 19 укладывают в корзину 12, которую устанавливают в ванну замачивания 8, заполненную подогретым раствором ТМС. В процессе замачивания происходит размягчение загрязнений. Время выдержки в растворе ТМС и температуру раствора определяют в зависимости от вида и степени загрязненности. Далее фильтроэлементы 19 устанавливают в ванну предварительной очистки 9, которая предназначена для удаления размягченных в ванне замачивания 8 загрязнений центрифугированием с реверсивным вращением изделия. При этом фильтроэлемент19 устанавливают на основании 18 узла вращения 17, фиксируя на нем совмещением отверстий фильтроэлемента 19 и штырьков основания 18, выбирают нужную скорость и время вращения и включают привод вращения 20. Время и скорость вращения определяются в зависимости от вида, конфигурации и степени загрязненности фильтроэлементов (рекомендуемая скорость 1000 об/мин). После истечения установленного времени вращение отключается, включают вращение фильтроэлемента 19 в другом направлении. В процессе предварительной очистки происходит удаление части загрязнений центрифугированием при высокой скорости вращения очищаемых изделий с реверсом вращения.
Очистка изделий и контроль герметичности производится в рабочих ваннах 24-27 устройства очистки 2.
Баки 30 заполняются соответствующими моющими растворами до уровня залива, определяемого датчиком 32 верхнего уровня. При этом на позиции ультразвуковой очистки 3 в качестве моющего раствора используют раствор ТМС, а на позиции ополаскивания 6 - трилон Б. Моющий раствор в баках 30 нагревается нагревателями 31 до нужной температуры, контролируемой при помощи датчика
температуры 33. В ванны 24, 26 и 27 на позициях очистки 3, промывки 5 и ополаскивания 6 устанавливают переходник для залива, обеспечивая введение трубопровода от узла рециркуляции моющего раствора 34 в обратный клапан 39 ванн 24 и 27 и трубопровода водопроводной воды 47 в обратный клапан 39 ванны 26. При этом обратный клапан 39 открывается в прямом направлении. Включают насосы 35 узлов рециркуляции 34, которые через фильтр грубой очистки 38, обратный клапан 36, фильтр тонкой очистки 37, обратный клапан 39 и переходник для залива (на чертеже не обозначен, устанавливается в обратный клапан 39 на время заполнения ванн 24, 26 и 27) закачивают моющий раствор из баков 30 в ванны 24 и 27 и водопроводную воду в ванну 26 до уровня перелива. Насосы 35 узлов рециркуляции 34 и водопровод 47 отключают, при этом обратный клапан 39 предотвращает возврат растворов из ванн 24, 26 и 27. В ванну 25 на позиции контроля герметичности 4 моющий раствор соответствующей температуры закачивают из бака 48 насосом 49.
Из ванны 24 на позиции 3 вынимают пустую кассету 43 и устанавливают в нее фильтроэлемент 19. Установив кассету 43 с фильтроэлементом 19 обратно в ванну 24, производят включение привода вращения кассеты 29, насоса подачи моющего раствора 35, ультразвуковых преобразователей 42 и подачу в импульсном режиме сжатого воздуха из сети сжатого воздуха 45. При включении ультразвукового преобразователя 42 в моющем растворе возникают акустические колебания, создающие эффект кавитации, что способствует эффективному удалению загрязнений с поверхности фильтроэлемента 19. Импульсная подача воздуха соответствующего давления позволяет получить последовательность жидкостной и воздушно-жидкостной струй через фильтроэлемент 19, что повышает степень удаления загрязнений из окна ячейки фильтрующей сетки фильтроэлемента 19. Вращение фильтроэлемента 19 обеспечивает его обработку по всей поверхности. После окончания требуемого времени обработки насос 35 и ультразвуковые преобразователи 42 отключают, открывают крышку 38, вынимают кассету 43 с фильтроэлементом 19, дают стечь из него моющему раствору и воздушным пистолетом 46, введя его ствол во входное отверстие кассеты 43, удаляют остатки моющего раствора из внутренней полости фильтроэлемента 19.
Далее кассету 43 с фильтроэлементом 19 устанавливают в ванну 25 на позиции контроля герметичности 4, заполненную моющим раствором, в качестве которого
используют раствор ТМС, аналогичный раствору на позиции ультразвуковой очистки 3. Открывают подачу на редуктор 51 сжатого газа соответствующего давления. Затем устанавливают редуктором 51 величину давления сжатого газа, подаваемого внутрь фильтроэлемента 19, определенную технологией в зависимости от допустимой герметичности фильтрующей сетки, смачивающей способности и плотности моющего раствора, увеличивая его от нуля и контролируя по напорометру 50. Появление отделяющихся от проверяемого фильтроэлемента 19 пузырьков газа при давлении ниже требуемого является признаком повреждения фильтрующей сетки или несоответствия ее степени фильтрации техническим условиям. Контроль герметичности ведут при вращении фильтроэлемента 19, поэтому можно точно определить места повреждения. Редуктором 49 снижают давление сжатого газа до нуля и закрывают его подачу. Кассету 13 с фильтроэлементом 19 вынимают из ванны 25 на позиции контроля герметичности 4 и при исправном фильтроэлементе устанавливают в ванну 26 на позиции промывки 5 для смыва с фильтроэлемента 19 остатков моющего раствора после очистки и контроля герметичности. При степени повреждения фильтроэлементов 19 выше допустимой нормы их бракуют и дальнейшую обработку не проводят, что снижает трудозатраты на очистку комплекта фильтроэлементов.
Обработка фильтроэлемента 19 на позиции промывки 5 аналогична обработке на позиции очистки 3, только в качестве моющего раствора используют проточную водопроводную воду.
Аналогично обработке на позиции очистки 3 проводят ополаскивание фильтроэлемента 19 раствором ТМС на позиции ополаскивания 6 с тем отличием, что здесь не применяется ультразвук и импульсная подача сжатого воздуха.
Для удаления влаги фильтроэлемент 19 вынимают из кассеты 43 и укладывают в корзину 62, которую устанавливают в камеру сушки 54 на позиции сушки 7 и включают вентилятор 59 и нагреватель 57. Вентилятор 59 забирает через фильтр 65 наружный воздух 66 и прогоняет его через камеру нагрева 56 с нагревателем 57 и камеру сушки 54 в рециркуляционном режиме. Использование рециркуляционного режима обеспечивает эффективное удаление паров влаги с фильтроэлемента 19 в вытяжную вентиляцию.
В процессе работы комплекса нагреватели с датчиками температуры обеспечивают автоматическое поддерживание температуры моющих растворов и воздуха сушки в требуемых пределах. Датчики аварийного уровня моющих растворов обеспечивают безопасную работу нагревателей и насосов. Крышки в процессе обработки закрывают на всех позициях, при этом на позициях очистки и промывки имеются датчики положения крышки, обеспечивающие отключение ультразвуковых генераторов при открывании крышки для снижения уровня шума и исключения контакта рук оператора с кавитирующим моющим раствором.
При использовании вместо кассет корзины устройство позволяет проводить очистку коагуляторов, фильтродисков, фильтрующих сеток, стеклянной тары и других изделий. Для установки корзин на боковые стенки ванн устанавливают направляющие.
Таким образом, предлагаемая конструкция комплекса ультразвуковой очистки позволяет повысить качество очистки за счет размягчения загрязнений и их удаления центрифугированием при предварительной очистке, а также обеспечивает дальнейшую качественную очистку за счет высокой эффективности кавитации моющего раствора, полученной наложением на ультразвуковые колебания моющего раствора дополнительных ультразвуковых колебаний движущегося моющего раствора, возникающих при его обратном прокачивании через фильтроэлементы за счет импульсов воздуха.
Введение в комплекс позиции предварительной очистки позволяет сократить время на очистку изделий и проводить ее за один цикл обработки, что значительно снижает общее время очистки изделий и, следовательно, уменьшает трудоемкость очистки.
Кроме того, введение в комплекс позиции предварительной очистки позволяет производить качественную очистку изделий без применения щеток и промывку в проточной водопроводной воде (без применения узла подготовки моющего раствора на позиции промывки), что упрощает конструкцию устройства очистки.