Аэродромная система очистки жидкого топлива
AERODROME LIQUID FUEL CLEANING SYSTEM

Изобретение относится к области очистки горюче-смазочных материалов, преимущественно авиационных топлив и может быть использовано в средствах хранения и заправки жидкого топлива на объектах с двигателями внутреннего сгорания.
Известна аэродромная система очистки жидкого топлива, содержащая предохранительный фильтр, перекачивающие насосы, фильтры с тонкостью очистки 15-20 микрон, отстойный и расходный резервуары, оборудованные сливами отстоя и воздушными фильтрами, фильтр-водоотделитель, фильтр с тонкостью очистки 5-10 микрон, фильтр-водоотделитель топливозаправщика 5-10 микрон.
Проблемой известной аэродромной системы очистки жидкого топлива является отсутствие возможности снижения в заправляемом топливе количества твердых, газообразных и жидких посторонних частиц с размерами менее 5 микрон, которые не задерживаются существующими фильтрами и попадая в агрегаты самолета и газотурбинного двигателя служат основой для образования из них крупных посторонних частиц за счет процессов коагуляции, возникающих при кавитационном течении жидкого топлива в дросселирующих устройствах агрегатов, снижающих надежность воздушного судна в целом.
Техническим результатом настоящего изобретения является снижение в топливе, заправляемом в баки самолетов, количества твердых, газообразных посторонних частиц, а также частиц свободной воды с размерами менее 5 микрон, не задерживающихся существующими фильтрами, снижение времени отстоя жидкого топлива в отстойном и расходном резервуарах, а также увеличение периода между очистками внутренних полостей указанных резервуаров в процессе их эксплуатации.
Технический результат достигается тем, что известная аэродромная система дополнительно снабжена трубами Вентури, установленными на входе в отстойный и расходный резервуары и работающие при заполнении указанных резервуаров на кавитационных режимах течения жидкого топлива.
На чертеже изображена принципиальная схема аэродромного устройства очистки жидкого топлива.
Она состоит из железнодорожной цистерны 1, отстойного 7 и расходного 12 резервуаров, оборудованных сливами отстоя 2, 8, 14, перекачивающих насосов 4, 10, 16, предохранительного фильтра 3, фильтров 5 и 11 (с тонкостью очистки 15-20 микрон), труб Вентури 6 и 13, воздушных фильтров 9 и 15, фильтра-водоотделителя 17, фильтра тонкой очистки 18 (с тонкостью очистки 5-10 микрон), фильтра 19 (фильтр - водоотделитель с тонкостью очистки 5-10 микрон), топливозаправщика 20.
В процессе очистки жидкое топливо из железнодорожной цистерны через предохранительный фильтр 3, перекачивающий насос 4, фильтр 5, трубу Вентури 6 поступает в отстойный резервуар 7, в котором происходит отстаивание жидкого топлива (из расчета 0,3 метра/час) с последующим сливом отстоя в резервуар 8, и проверкой качества топлива. Далее перекачивающий насос 10 через фильтр 11 и трубу Вентури 13 подает жидкое топливо в расходный резервуар 12, в котором происходит отстаивание жидкого топлива не менее 60 минут. Затем осуществляется слив отстоя в резервуар 14 и проверка жидкого топлива на отсутствие воды и механических примесей. Далее перекачивающим насосом 16 через фильтр-водоотделитель 17, фильтр тонкой очистки 18 и фильтр-водоотделитель 19 топливозаправщика 20 жидкое топливо поступает в бак самолета.
При прохождении жидкого топлива через трубы Вентури, работающие в кавитационном режиме, происходит выделение из жидкого топлива его паров, паров воды, растворенных и нерастворенных в топливе газов (вскипание жидкого топлива) с последующим разрушением образовавшихся парогазовых пузырьков при попадании их в зону повышенного давления. Разрушение парогазовых пузырьков сопровождается местными гидравлическими микроударами высокого уровня с образованием широкого спектра колебаний, в том числе и ультразвуковых.
Поверхности мелких механических примесей в жидком топливе под действием колебаний очищаются, а попадая в кавитационную каверну, за счет испарения осушаются. В полости повышенного давления кавитационная каверна начинает адиабатически сжиматься. Объем кавитационной каверны за очень короткий промежуток времени уменьшается на несколько порядков. Механические примеси, находящиеся в кавитационной каверне, с огромной скоростью перемещаются к ее центру, в котором происходит их соударение.
В момент захлопывания кавитационной каверны давление и температура в ее центре достигают высоких значений, сопровождающихся возникновением специфического звука, а в отдельных случаях и свечением кавитационной зоны трубы Вентури. Высокие давления и температура в момент соударения создают в кавитационной каверне необходимые условия для преодоления между твердыми частицами барьера отталкивания друг от друга и сближения их до расстояния, при котором начинают преобладать силы притяжения, приводящие к прочному соединению отдельных частиц с размерами менее 3-5 микрон в одну более крупную частицу, оседающую с большей скоростью движения на дно отстойного и расходного резервуаров и легко удаляющуюся при сливе отстоя. Если в зоне образования кавитационной каверны будет находится несколько газообразных частиц и частиц воды с размерами менее 5 микрон, в момент соударения они объединяются в одну более крупную парогазовую или водную частицу. Крупная парогазовая частица поднимается на поверхность резервуара, а крупная водная частица опускается на дно резервуара, снижая в жидком топливе количество растворенного и свободного воздуха и воды, что снижает время отстоя воды в топливе в отстойном и расходном резервуарах.
Экспериментальная проверка коагулирущего действия кавитации была проведена на масле АМГ-10 (основой которого, также как жидкого топлива, являются нефтяные фракции) путем воздействия на него ультразвуковыми колебаниями с частотой 20 кГц. В результате проведенного эксперимента установлено, что после ультразвуковой обработки масла АМГ-10 в нем снизилось количество частиц с размерами менее 5-10 микрон на 9,7%, а частиц с размерами 10-25 микрон увеличилось более чем на 10%. Произошло снижение количества частиц с размерами более чем 20-25 микрон.
При течении жидкого топлива через трубы Вентури, работающие в кавитационном режиме, образуются колебания, которые способствуют очищению от загрязнений внутренних полостей отстойного и расходного резервуаров, что позволяет увеличить период между очистками данных резервуаров в процессе их эксплуатации. Отторгнутые частицы будут оседать на дно данных резервуаров и удаляться при сливе отстоя топлива. Геометрические размеры трубы Вентури определяются исходя из расхода жидкого топлива через перекачивающий насос, используемый при заполнении резервуара.
Таким образом, заполнение отстойного и расходного резервуаров жидким топливом через трубы Вентури, установленные на входе в отстойный и расходный резервуары и отрегулированные на работу в кавитационных режимах течения, снизят в жидком топливе количество посторонних твердых, газообразных и жидких частиц с размерами менее 5 микрон, сократят время отстаивания жидкого топлива в указанных резервуарах, а также позволят увеличить время между очистками внутренних полостей отстойного и расходного резервуаров в процессе их эксплуатации.
Использование предложенного устройства очистки жидкого топлива повысит чистоту жидкого топлива, заправляемого в бак воздушного судна, что позволит увеличить надежность и долговечность трущихся узлов авиационного двигателя, а также топливных систем воздушного судна в целом при минимальных материальных и финансовых затратах.