УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ МАСЛА ГИДРОСИСТЕМ
DEVICE FOR CLEANING OF OIL OF HYDRAULIC SYSTEMS

Изобретение относится к гидравлической технике, в частности, к устройствам для счистки масла гидросистем гидропривода. Предлагаемое устройство может быть использовано для технического обслуживания гидравлических систем наземно-транспортных машин, гидрооборудования, применяемого в различных областях техники, а также для очистки индустриальных турбинных и электроизоляционных масел.
Для очистки масел от механических примесей и воды значительное распространение получили методы воздействия силовых полей с применением пористых перегородок и с использованием теплофизических и массообменных явлений. Использование центробежных сил, ускоряющих процесс очистки гидравлических масел, положено в основу центрифуг, сепараторов и гидроциклонов различных конструкций. Известны, например установка ПСМ 1-3000 и ее модификации для очистки электроизоляционных масел от воды и механических примесей (см. П.И.Шишкин и И.В.Брай «Регенерация отработанных нефтяных масел» М.: Химия, 1970 г.). Известны центробежные очистители масел, содержащие корпус и ротор с соплами (см. авт. св. СССР №659168, 1979 г., авт. св. СССР №301162, 1969 г., авт. св. СССР №258272, 1967 г.). Широко применяются центробежные очистители производства ФРГ, Швеции, Японии, России (стенды СОГ) и других стран.
Специально для очистки масел от свободной, эмульгированной и растворенной воды применяются устройства для вакуумирования масел при нагреве (см. И.В.Брай «Регенерация трансформаторных масел». - М.: Транспорт, 1972 г.).
Наиболее близким техническим решением к заявляемому является устройство для очистки масла гидросистем, содержащее вакуумную камеру, трубопроводы подвода и отвода, нагреватель, выполненный в виде теплообменника, дроссель установленный на трубопроводе подвода масла, горизонтальные диски, установленные с зазором между собой, конденсирующее устройство, установленное на трубопроводе отвода паров воды, насос, размещенный в верхней части вакуумной камеры на одном валу с центробежным насосом, размещенным в ее нижней части, центробежный насос выполнен в виде двух дисков с размещенными на них концентрическими кольцами, причем кольца нижнего диска выполнены эластичными и прижимаются отогнутыми краями к кольцам верхнего диска, которые выполнены жесткими, образуя во внутренней части центробежного насоса замкнутые полости, насос выполнен в виде кольцевого мембранного насоса с ротором, на котором размещены эластичные ролики, а мембрана пережата пластиной между всасывающим и нагнетательным клапанами (см. патент RU 2285826, кл. 7 F15В 21/04, F04D 29/22, B01D 33/00, C10G 31/00).
Недостатком устройства для очистки масла гидросистем является сложность регулирования качества очистки масла от воды в зависимости от производительности. Качество обезвоживания зависит от первоначального уровня содержания воды и производительности работы устройства. Содержание воды в одном и том же объеме очищаемого масла носит переменный характер из-за расслоения водомасляных эмульсий, поэтому рационально изменять производительность работы устройства в процессе очистки масла. Использование лабораторных методов контроля степени обводненности масел, в данном случае, требует приостановления процесса очистки или его повторения. Существующие датчики влажности не позволяют оценивать полное содержание воды в маслах, находящейся в различном состоянии - свободном, эмульсионном и растворенном.
Технический результат - расширение функциональности устройства для очистки масла гидросистем путем обеспечения возможности оценки эффективности очистки масла по параметру качества обезвоживания с последующим регулированием его работы.
Технический результат достигается тем, что устройство для очистки масла гидросистем, содержащее вакуумную камеру, трубопроводы подвода и отвода, нагреватель, выполненный в виде теплообменника, дроссель, установленный на трубопроводе подвода масла, горизонтальные диски, установленные с зазором между собой, проволочный пеногаситель, конденсирующее устройство, установленное на трубопроводе отвода паров воды, насос, размещенный в верхней части вакуумной камеры, выполненный в виде кольцевого мембранного насоса с ротором, на котором размещены эластичные ролики, а мембрана пережата пластиной между всасывающим и нагнетательным клапанами, центробежный насос, размещенный в нижней части вакуумной камеры, выполненный в виде двух дисков с размещенными на них концентрическими кольцами, причем кольца нижнего диска выполнены эластичными и прижимаются отогнутыми краями к кольцам верхнего диска, выполненными жесткими, образуя во внутренней части центробежного насоса замкнутые полости, отличается тем, что оно снабжено термостатом, во внутренней части которого расположена измерительная камера, соединенная через гидрораспределители с вакуумной камерой и трубопроводом отвода масла от центробежного насоса, в верхней части которой установлены термометр, вакуумметр, и дозатором, состоящим из плунжера, ограничителя, возвратной пружины и цилиндра, соединенного трубопроводом с измерительной камерой через гидрораспределитель.
Заявляемое устройство для очистки масла гидросистем отличается от прототипа, описанного в патенте RU 2285826, кл. 7 F15В 21/04, F04D 29/22, B01D 33/00, C10G 31/00, тем, что оно снабжено термостатом, во внутренней части которого расположена измерительная камера, соединенная через гидрораспределители с вакуумной камерой и трубопроводом отвода масла от центробежного насоса, в верхней части которой установлены термометр, вакуумметр, и дозатором, состоящим из плунжера, ограничителя, возвратной пружины и цилиндра, соединенного трубопроводом с измерительной камерой через гидрораспределитель.
Таким образом, заявляемое устройство для очистки масла гидросистем соответствует критерию «новизна».
Сравнение заявляемого технического решения (устройство для очистки масла гидросистем) не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной и смежной областях позволило выявить технические решения, содержащие признаки, сходные с признаками, отличающими заявляемое техническое решение от прототипа. В частности, использование метода манометрии для определения содержания воды в маслах (см. Рыбаков К.В., Жулдыбин Е.Н. Приборы для определения содержания воды и механических примесей в нефтепродуктах. - М.: Транспорт, 1979, 174 с.). Реализация метода заключается в измерении парциального давления паров воды, образующихся при нагреве пробы обводненного масла. На этом принципе работает американский прибор для определения влажности закалочных масел (см. патент №3695095 США, 1972) и отечественный прибор ВМЛ-2 (см. Рыбаков К.В., Жулдыбин Е.Н., Коваленко В.П. Обезвоживание авиационных горюче-смазочных материалов. - М.: Транспорт, 1979, 174 с.). В указанных технических предложениях определение содержания воды в маслах производится при давлении выше атмосферного. Процесс определения содержания воды в маслах при пониженном атмосферном давлении также исследован и рассмотрен в научно-технической литературе (см. Алексеенко П.Д., Торопов А.Г., Плеханов Г.Н. Экспериментальные исследования влагомера гидравлических масел строительных машин / Ленингр. инж.-строит. ин-т. Л., 1992, 17 с.: ил. - Деп. в ВИНИТИ. - №1663-В-92; Плеханов Г.Н. Теоретические исследования и расчет влагомера гидравлических масел строительных машин / Ленингр. инж.-строит. ин-т. - Л., 1992, 18 с.: ид. - Деп. в ВИНИТИ. - №1664 В-92; Алексеенко П.Д., Плеханов Г.Н., Торопов А.Г. Контроль содержания воды в рабочих жидкостях строительных машин. Строительные и дорожные машины. - Москва, Машиностроение, №12, 1992 г.) В заявляемом техническом решении достигается возможность оценки качества обезвоживания масла за счет совместной работы устройства для очистки масла гидросистем в сочетании с дополнительными элементами - дозатором и термостатированной измерительной камерой, которые не являются отдельным устройством, но могут входить в состав других устройств. Например, в приборе для определения влажности закалочных масел используется поршень с цилиндром, которые выполняют функции компенсирующего сосуда при тепловом расширении масла, а не дозатора (см. патент №3695095 США, 1972).
Также в заявляемом техническом решении нет необходимости производить предварительную дегазацию масла, т.к. оно уже подверглось вакуумированию в очистительном устройстве.
На основании изложенного можно сделать вывод, что предлагаемая совокупность отличительных признаков отвечает критерию «существенные отличия», т.к. она приобрела новое свойство, заключающееся в расширении функциональных возможностей устройства для очистки масла, обеспечивающих контроль за эффективностью его работы по параметру качества обезвоживания.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображена схема устройства.
Заявляемое устройство содержит вакуумную камеру 1, расположенную вертикально, в средней части которой расположены горизонтальные пластины с центральными отверстиями 2, в верхней части вакуумной камеры 1 расположены проволочный пеногаситель 3 и кольцевой мембранный насос, состоящий из корпуса 4, внутри которого закреплена мембрана 5, ротора 6, роликов 7 и пластины, которая прижимает мембрану 5 к корпусу 4 между всасывающим и нагнетательным клапанами 16. В нижней части вакуумной камеры 1 расположен корпус центробежного насоса, рабочее колесо которого состоит из верхнего диска 10 с жесткими концентрическими кольцами и лопастями 11 по краям, и нижнего диска 12 с упругими концентрическими кольцами, которые имеют выступы, прижатые к жестким кольцам верхнего диска. Кроме того, устройство имеет трубопровод отвода масла 13, трубопроводы отвода воздуха и паров 14 с охлаждающим устройством 15, обратными клапанами 16 и трубопровод подвода масла 17 с последовательно установленными на нем дросселем 18 и нагревателем 19 и гидрораспределителем 28. Вакуумная камера снабжена вакуумметром 8. Ротор 6 кольцевого мембранного насоса, проволочный пеногаситель 3, верхний диск 10 и нижний диск 12 центробежного насоса расположены на одном валу 9. Устройство также содержит помещенную в термостате 25 измерительную камеру 24, нижняя часть которой трубопроводом 33 через гидрораспределитель 28 соединена с вакуумной камерой 1, а в верхней части измерительной камеры 24 расположены термометр 27, вакуумметр 26 и трубопровод 31, который через гидрораспределитель 29 и трубопровод 32 соединяет ее с плунжерной парой, состоящей из цилиндра 21, плунжера 20, пружины 22 и ограничителя 23. Полость плунжерной пары через трубопровод 32, гидрораспределитель 29 и трубопровод 30 соединена с трубопроводом отвода масла 13.
Заявляемое устройство для очистки масла гидросистем работает следующим образом.
При вращении вала 9, на котором размещены ротор 6 кольцевого мембранного насоса, проволочный пеногаситель 3, верхний диск 10 центробежного насоса и его нижний диск 12, происходит понижение давления в вакуумной камере 1, после чего, открывается дроссель 18 и загрязненное масло, нагретое нагревателем 19, под действием атмосферного давления по трубопроводу 17 поступает в среднюю часть вакуумной камеры 1. При этом поток загрязненного масла попадает на горизонтальные пластины с центральными отверстиями 2 и, постепенно стекая с верхних пластин на нижние, образует поток небольшой толщины с большой площадью свободной поверхности, что создает благоприятные условия для испарения воды и выделения воздуха. Образующаяся при вакуумировании масляная пена разрушается проволочным пеногасителем 3, а воздух и пары воды откачиваются кольцевым мембранным насосом по трубопроводу 14 через охлаждающее устройство 15. Работа кольцевого мембранного насоса заключается в том, что за счет сил упругости мембраны 5, закрепленной на внутренней части выпуклого кольцевого корпуса 4, между мембраной и корпусом создается свободный объем, который заполняется воздухом. При вращении ротора 6 закрепленные на нем ролики 7 вытесняют воздух по окружности корпуса от впускного клапана 16 к выпускному, тем самым обеспечивая перекачку воздуха. Мембрана кольцевого насоса между всасывающим и нагнетательным клапанами 16 пережата пластиной, что образует всасывающую и нагнетательную полости. Откачка очищенного от воды масла производится центробежным насосом только при достижении им частоты вращения, при которой центробежные силы деформируют упругие концентрические кольца нижнего диска 12, в результате чего между ними и концентрическими кольцами верхнего диска 10 образуются зигзагообразные каналы, по которым масло движется за счет центробежных сил к лопастям 11 насоса и далее откачивается по трубопроводу отвода масла 13. При прохождении зигзагообразных каналов механические примеси под действием центробежных сил будут осаждаться по краям концентрических колец верхнего 10 и нижнего 12 дисков. После прекращения работы центробежного насоса упругие концентрические кольца нижнего диска 12 прижимаются выступами к кольцам верхнего диска, образуя замкнутые полости, в которых происходит задерживание механических примесей. При необходимости очистки механических примесей, которые будут накапливаться в полостях насоса, они могут быть удалены путем снятия нижнего диска центробежного насоса.
Вакуумметр 8 определяет величину пониженного давления в вакуумной камере. Частота вращения центробежного насоса определяет необходимую величину подачи загрязненного масла в вакуумную камеру 1 в зависимости от загрязненности масла водой. При постоянной частоте вращения центробежного насоса величина подачи масла в вакуумную камеру 1 регулируется дросселем 18 в зависимости от требуемого качества очистки масла или от степени его загрязненности.
Для периодической оценки качества обезвоживания масла гидрораспределитель 28 переключается в положение, при котором подача загрязненного масла по трубопроводу 17 прекращается, вакуумная камера 1 через трубопровод 17 и 33 соединяется с измерительной камерой 24, а гидрораспределитель 29 переключается в положение, при котором измерительная камера 24 соединяется через трубопроводы 31 и 32 с цилиндром 21. В результате давление в вакуумной камере 1 и измерительной камере 24 снижается до определенной постоянной величины, фиксируемой вакуумметром 26. Одновременно с этим плунжер 20 под действием атмосферного давления входит в цилиндр 21, сжимая пружину 22. Затем гидрораспределители 28 и 29 переключаются в исходное положение, выходной канал центробежного насоса соединяется через трубопровод 30 и 32 через гидрораспределитель 29 с цилиндром 21, пружина 22 разжимается, выталкивая плунжер 20 в положение, определяемое ограничителем 23, и полость плунжерной пары заполняется маслом, прошедшим через устройство для очистки. После переключения гидрораспределителя 29 в положение, при котором цилиндр 21 соединяется через трубопроводы 32 и 31 с измерительной камерой 24, давление в которой ниже атмосферного, плунжер 20 под действием атмосферного давления входит в цилиндр 21, выталкивая порцию масла в измерительную камеру 24. Через 30 секунд по величине давления в измерительной камере 24, фиксируемого вакуумметром 26, определяется качество обезвоживания масла. Если в масле после процесса обезвоживания остается более 0,01% воды по массе, то парциальное давление этой воды после испарения из порции масла в измерительной камере 24 фиксируется вакуумметром 26. При выявлении воды в масле, прошедшем очистительное устройство, подача загрязненного масла в устройство уменьшается дросселем 18.
Термостат 25 обеспечивает равномерный и постоянный нагрев всей внутренней поверхности измерительной камеры 24, что необходимо для обеспечения точности результата при определении парциального давления паров воды.
При использовании гидрораспределителей 28 и 29 и дросселя 18 с электрическим управлением процесс обеспечения контроля за эффективностью работы устройства для очистки масла гидросистем по параметру качества обезвоживания может быть автоматизирован.
Таким образом, использование заявляемого технического устройства позволяет расширить его функциональность путем обеспечения возможности оценки эффективности очистки масла по параметру качества обезвоживания с последующим регулированием производительности работы.