УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧИСТОТЫ ТОПЛИВ ДЛЯ РЕАКТИВНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ И СПЕЦИАЛЬНЫХ ЖИДКИХ СРЕД

Устройство для определения чистоты топлив для реактивных двигателей и специальных жидких сред 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.
Устройство представляет собой кювету для нефелометрических измерений рассеянного света посторонними включениями в жидких средах.
Для уменьшения отражения при измерениях рассеянного света применена двойная цилиндрическая кювета. В этом случае цилиндрическая кювета (трубка) рассеивающая свет, погружена в большую кювету (корпус), заполненную иммерсионной жидкостью. Показатель преломления иммерсионной жидкости должен быть равен показателю преломления дисперсионной среды, находящейся в рассеивающей кювете.
Известным техническим решением измерения рассеянного света твердой фазой, взвешенной в жидких средах является «Кювета для измерения индикатрисы рассеяния света на малых углах» Опубликовано в монографии Большаков Г.Ф„ Тимофеев В.Ф.‚ Сибарова И.И. «Экспресс методы определения загрязненности нефтепродуктов» Под редакцией проф. Большакова Г.Ф., Л., «Химия» 1977, С.67.
Устройство содержит оптический цилиндр, верхнюю и нижнюю крышки. Верхняя крышка имеет кольцевую выточку для посадки на оптическую часть кюветы и отверстие в торце для залива продукта. Нижняя крышка имеет две кольцевых выточки для посадки на оптическую часть и для якоря магнитной мешалки. Оптическая часть имеет форму полого цилиндра и выполнена из двух частей. Одна часть изготовлена из кварцевого стекла, а вторая часть выполнена из черного оптического стекла.
Недостатком известного устройства является измерение жидких дисперсных систем в пробе жидкости, отсутствует возможность измерений в потоке жидкости, кроме того в устройстве не предусмотрен способ гашения бликов от стенок цилиндрического корпуса, а так же возможности слива из корпуса отработанной жидкости. Не предусмотрена также операция промывки корпуса кюветы без снятия ее с работающего устройства. Эти недостатки не дают возможности применения его в измерительных устройствах трубопроводных систем.
Известным также техническим решением является «Кювета для измерения индикатрисы рассеяния света нефтепродуктами на больших углах». Большаков Г.Ф., Тимофеев В.Ф., Сибарова И.И. «Экспресс - методы определения загрязненности нефтепродуктов», Л., Химия, 1077, С.68.
Устройство содержит оптический цилиндр, днище, плоскопараллельную проточку и выполнено из монолита оптического стекла. Проточка обеспечивает нормальный вход падающего пучка света в кювету. Днище соединено с оптическим цилиндром клеем, стойким к температуре и агрессивным жидкостям. Часть поверхности оптического цилиндра покрыта светопоглощающей краской.
Недостатком известного устройства является отсутствие возможности измерений концентрации механических примесей в потоке жидкости по трубопроводным системам. Отсутствует возможность промывки корпуса кюветы и слива промываемой жидкости без демонтажа кюветы, не предусмотрены возможности гашения бликов от стенок цилиндрического корпуса. Данные недостатки препятствуют применению устройства в измерительных системах.
Наиболее близким техническим решением предложенной полезной модели является «Нефелометр для анализа мутных сред» Разработанный Загорским Оптико-механическим заводом (ЗОМЗ) Опытный образец №750701, «Инструкция по эксплуатации», 1973 г.
Нефелометр имеет кювету для измерений рассеянного света посторонними включениями в жидких дисперсных системах.
Кювета состоит из цилиндрического металлического корпуса и вставки из прозрачного материала. Недостатком известного устройства является отсутствие возможности измерений мутных сред в потоке, что затрудняет его применение в испытательных стендах и обеспечивать непрерывный контроль чистоты жидкостных систем в технологических процессах промывки и заправки топливных, гидравлических и масляных агрегатов, а так же при очистке рабочих жидкостей от механических загрязнений.
Технической задачей предложенной полезной модели является расширение технологических и эксплуатационных возможностей существующих устройств по контролю чистоты рабочих жидкостей и топлив в потоке и повышение достоверности и точности контроля.
Техническая задача решается тем, что в устройстве определения чистоты авиационных топлив и специальных жидких сред содержится цилиндрический корпус с крышкой имеющие штуцера с наружной резьбой, к которым посредством ниппелей и накидных гаек присоединены входной и выходной трубопроводы, между которыми с помощью уплотнительных колец установлена трубка из оптически прозрачного материала, по которой протекает контролируемая жидкость. В крышке, которая крепится к корпусу посредством накидной гайки, имеются два отверстия для залива имерсионной жидкости и вывода воздуха из корпуса при заливе, закрывающиеся винтами с прокладками, а в днище корпуса имеется двухскатная кольцевая проточка для обеспечения полного слива жидкости, а также отверстие для слива закрытое винтом с уплотнительным кольцом, кроме того, днище с наружной стороны имеет нарезные гнезда для крепления корпуса к конструкции стенда-места эксплуатации.
Кроме того, в плоскости перпендикулярной продольной оси корпуса имеются отверстия для входа и выхода светового потока, защищенные стеклом и линзой, а также светоловушки для гашения паразитной засветки от бликов отражающих стенками корпуса кюветы.
Устройство для определения чистоты топлив для реактивных двигателей и специальных жидких сред, предназначенные для решения технических задач, показано на Фиг.1 и Фиг.2, состоит из взаимосвязанных частей и включает: корпус 1, накидная гайка 2, ниппель 3, входной трубопровод 4, винт 5, прокладка 6, гнездо 7, уплотнительное кольцо 8, крышка 9, накидная гайка 10, уплотнительное кольцо 11, винт 12, прокладка 13, уплотнительное кольцо 14, вставка 15, отверстие для входа пучка света от осветителя 16, защитное стекло 17, отверстие для выхода рассеянного света 18, линза 19, оправа 20, светоловушка 21, светоловушка 22, двухскатная кольцевая проточка 23, сливной трубопровод 24.
Техническая задача решается тем, что корпус устройства выполнен в виде цилиндрического стакана с осью расположенной вертикально, в днище корпуса с наружной стороны расположен входной присоединительный штуцер с центральным отверстием, к которому посредством накидной гайки и ниппеля присоединен входной трубопровод для подачи исследуемой среды в корпус устройства, с внутренней стороны днища имеется двухскатная кольцевая проточка, а с наружной - винт с прокладкой для слива иммерсионной жидкости, а также гнезда для крепления устройства, на внутренней стороне отверстия для входы контролируемой среды, в днище корпуса имеется проточка для установки уплотнительного кольца, крышка корпуса расположена сверху и представляет собой деталь с центральным отверстием для слива контролируемой жидкости и расположенным в верхней части присоединительным штуцером, к которому посредством накидной гайки и ниппеля присоединен сливной трубопровод, на внутренней стороне отверстия в крышке имеется проточка для установки уплотнительного кольца, а в верхней части крышки расположены два отверстия, закрытые винтами и прокладками, для заливки корпуса иммерсионной жидкостью и выхода воздуха из корпуса при заливке, на наружной посадочной поверхности крышки имеется кольцевая проточка для установки уплотнительного кольца, при этом между корпусом устройства и крышкой расположена вставка из оптически прозрачного материала для пролива контролируемой жидкости и защищенная от смешивания иммерсионной и контролируемой рабочей среды уплотнительными кольцами, кроме того в плоскости перпендикулярной продольной оси корпуса расположены отверстия для входа пучка света от осветителя, закрытое защитным стеклом из оптически прозрачного материала и выхода рассеянного света от контролируемой среды, закрытое линзой в оправе, фокусирующей рассеянный свет на фотоэлемент, при этом, напротив входного и выходного отверстий расположены конические светоловушки для гашения бликов от направленного пучка входного и выходного световых пучков, внутренняя поверхность корпуса, крышки и светоловушек имеет шероховатую поверхность черного цвета для предотвращения появления бликов от направленного света от осветителя и рассеянного света от контролируемой жидкой среды, при этом устройство при работе в системе испытательных стендов устанавливается вертикально, а контролируемая жидкость направляется снизу вверх.
Перед контрольной операцией промывается чистым моющим раствором внутренняя поверхность корпуса 1 и вставки 15, при этом, в крышке 9 открываются оба отверстия, закрытые винтами 12, через одно отверстие заливается моющий раствор, а через другое выпускается воздух из корпуса. После промывочной операции моющий раствор из устройства удаляется следующим образом. Открывается отверстие в днище корпуса закрытое винтом 5 и сливается отработанная моющая жидкость. Через центральное отверстие в корпусе и крышке устройства промывается вставка 15, выполненная из оптически прозрачного материала. После слива отработанная моющая жидкость отфильтровывается на контрольный мембранный фильтр и проверяется на соответствие класса чистоты по ГОСТ 17216 соответствующего установленному технологическому процессу. Если чистота жидкости не соответствует установленному классу чистоты по ГОСТ 17216, то промывка продолжается до достижения необходимой чистоты.
При достижении необходимой чистоты внутренних полостей устройства, отверстие в днище корпуса закрывается винтом 5 с прокладкой 6, а через отверстие в крышке заливается иммерсионная жидкость и оба отверстия закрываются винтами 12 с прокладками 13. После этого, устройство готово к применению.
Устройство работает в системе измерительных приборов следующим образом. От осветителя направленный пучок света через отверстие 16 закрытое защитным стеклом 17, изготовленного из оптически прозрачного материала, проходит полость корпуса 1 заполненного иммерсионной жидкостью (показатель преломления иммерсионной жидкости должен быть равен преломлению контролируемой среды, находящейся в рассеивающей кювете-трубке 15), служащей для равномерного распределения светового потока и попадает через вставку 15 изготовленную в виде трубки из оптически прозрачного материала на исследуемую жидкую рабочую среду находящуюся во вставке 15. (При калибровке измерительного прибора, в котором работает заявленное устройство в трубку заливается чистая исследуемая жидкость - эталон.)
Рассеянный свет от чистой жидкости находящейся во вставке 15, проходит через отверстие для выхода рассеянного света 18 и фокусируется линзой 19 на фотоэлемент измерительного прибора.
Используя эталонную жидкость залитую во вставку 15 на измерительном приборе устанавливается «нуль» прибора.
«Нуль» прибора полученный с помощью эталонной жидкости залитой в предлагаемое устройство, фиксируется в твердотельном эталоне прибора, в котором устанавливается предлагаемое устройство. Твердотельный эталон состоит из набора оптических стекол различной мутности, линз и измерительной диафрагмы. При калибровке системы контроля, в которой установлено заявленное устройство, твердотельный эталон уравнивается с «нулем» прибора полученного с помощью чистой жидкости в кювете предлагаемого устройства. При измерениях, опорный сигнал получаемый от твердотельного эталона, сравнивается с сигналом полученным от исследуемой дисперсной системы измеряемой с помощью заявленного устройства. Разность сигналов указывает на измеряемую величину механических примесей находящихся в исследуемой жидкости.
Преимущества устройства для определения чистоты топлив для реактивных двигателей и специальных жидких сред:
- возможность встраивания устройства в полнопоточную жидкостную систему;
- для уменьшения отражения при измерениях рассеянного света применена двойная цилиндрическая кювета, в этом случае цилиндрическая кювета (трубка) рассеивающая свет, погружена в большую кювету (корпус), заполненную иммерсионной жидкостью;
- удобство расположения и конструкция устройства дает возможность быстро менять имерсионную жидкость и вводить в устройство контролируемую среду;
- закрытый подвод контролируемой среды к устройству дает возможность устанавливать непрерывный контроль чистоты рабочих сред и возвращать прошедшую контроль жидкую среду обратно в жидкостную систему;
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, судостроении, станкостроении и других отраслях промышленности;
- устройство может применяться также в пищевой промышленности при производстве прохладительных напитков, соков, питьевой воды, а также в экологии при анализе сточных вод.