Технологическая линия очистки топливораздающих элементов тепловых двигателей



Технологическая линия очистки топливораздающих элементов тепловых двигателей
Технологическая линия очистки топливораздающих элементов тепловых двигателей
Технологическая линия очистки топливораздающих элементов тепловых двигателей

 


Владельцы патента RU 2600648:

Открытое акционерное общество "Всероссийский дважды ордена Трудового Красного Знамени теплотехнический научно-исследовательский институт" (RU)

Изобретение относится к ультразвуковой очистке полых изделий и может быть использовано для восстановления эксплуатационных характеристик горелочных устройств двигателей. Технологическая линия очистки каналов топливораздающих элементов теплового двигателя внешнего или внутреннего сгорания содержит узел диагностики степени засорения каналов до и после очистки и узел ультразвуковой очистки УУО засоренных каналов в жидкой отмывочной среде. На первом этапе производят визуальный осмотр элементов и с помощью калиброванных стержней КСТ проверяют выходные отверстия всех топливных каналов и составляют карту засорения каналов. Затем подключают устройство продувки УП и продувают каналы газообразным или жидким агентом под давлением. Затем элементы направляют в УУО, оборудованный средствами отбора и анализа СОА состава подлежащих очистке отложений. СОА УУО представляют собой печь для термической обработки отложений, ударный инструмент, шлифовальный инструмент для обработки отобранной пробы и сканирующий электронный микроскоп для анализа шлифа пробы. На основании анализа выбирают наиболее эффективный моющий реагент. Затем горелку погружают в раствор куда помещают ультразвуковой генератор УЗГ. После очистки горелку снова направляют в УД 1 для повторной диагностики. При положительном результате очистка завершается, в противном случае - в УУО для повторной очистки. Технический результат: технологически более простая и более качественная диагностика состояния контролируемых каналов, их более качественная очистка за счет улучшения в процессе ультразвуковой очистки моющих свойств отмывочной среды. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Область техники

Изобретение относится к ультразвуковой очистке полых изделий, в частности каналов топливораздающих элементов тепловых двигателей внешнего или внутреннего сгорания, и может быть использована для восстановления эксплуатационных характеристик горелочных устройств указанных двигателей.

Предшествующий уровень техники

Известна технологическая линия очистки каналов топливораздающих элементов теплового двигателя внутреннего сгорания, содержащая узел ультразвуковой очистки засоренных каналов в жидкой отмывочной среде и узел диагностики степени засорения указанных каналов после очистки с помощью оборудованного измерительными средствами устройства их продувки под давлением газообразным или жидким агентом и (RU 14456 U1, 27.07.2000, [1] - ближайший аналог).

Согласно [1] в узле диагностики после очистки топливораздающие элементы проверяют на герметичность, качество распыла и расход топлива. Узел ультразвуковой очистки согласно [1] предполагает использование в качестве отмывочной среды различных растворов: гидроксида натрия, натрия хлорида, спиртосодержащих, бензосодержащих или каустикосодержащих растворов.

Недостатком ближайшего аналога [1] в части диагностики является отсутствие диагностики степени засорения каналов до очистки топливораздающих элементов и сложность технического решения при сравнительно низкой степени надежности получаемых результатов, практически исключающих возможность достоверной оценки степени засоренности каждого отдельного канала контролируемого топливораздающего элемента. В части ультразвуковой очистки к недостаткам [1] можно отнести упущение возможности повышения эффективности очистки за счет усиления моющих свойств отмывочной среды.

Раскрытие изобретения

Задачей изобретения является повышение надежности очистки с максимально полным восстановлением исходных характеристик всех очищаемых каналов, а техническими результатами - технологически более простая и более качественная диагностика состояния контролируемых каналов, а также их более качественная очистка за счет улучшения в процессе ультразвуковой очистки моющих свойств отмывочной среды.

Решение указанной задачи и достижение указанных технических результатов обеспечивается тем, что в технологической линии очистки каналов топливораздающих элементов теплового двигателя внешнего или внутреннего сгорания, содержащая узел диагностики степени засорения указанных каналов до и после очистки с помощью оборудованного измерительными средствами устройства их продувки под давлением газообразным или жидким агентом и узел ультразвуковой очистки засоренных каналов в жидкой отмывочной среде, согласно изобретению узел диагностики дополнительно оборудован калиброванными стержнями для индивидуальной проверки степени засорения каждого канала проверяемого топливораздающего элемента, а узел ультразвуковой очистки - средствами отбора и анализа состава подлежащих очистке отложений.

При этом указанное устройство продувки каналов предпочтительно может быть выполнено в виде отрезка трубопровода с входным штуцером для подключения к источнику продувочного агента, выходным штуцером для подключения к проверяемому топливораздающему элементу, на указанном отрезке трубопровода установлены расходомер и измеритель давления продувочного агента, причем для удобства подключения штуцеров указанный отрезок трубопровода разделен гибким шлангом на входной и выходной участки с установкой расходомера на первом, а измерителя давления - на втором из них.

Указанные средства отбора и анализа состава подлежащих очистке отложений предпочтительно представляют собой соответственно печь для термической обработки отложений, ударный инструмент для отделения пробы, шлифовальный инструмент для обработки отобранной пробы и сканирующий электронный микроскоп для анализа шлифа пробы.

Причинно-следственная связь между отличительными признаками изобретения и достигаемым техническими результатом заключается в следующем:

Дополнительное оборудование узла диагностики калиброванными стержнями для индивидуальной проверки степени засорения каждого канала проверяемого топливораздающего элемента позволяет надежно и просто диагностировать степень засорения каждого контролируемого канала с повторением очистки необходимое число раз вплоть до получения требуемого результата.

Оборудование узла ультразвуковой очистки средствами отбора и анализа состава подлежащих очистке отложений позволяет подобрать для растворения в отмывочной среде ультразвукового генератора эффективный для данного типа отложений, что существенно улучшает качество очистки и сокращает необходимое число отмывочных циклов.

Краткое описание фигур чертежа

На фиг. 1 изображена принципиальная схема технологической линии согласно изобретению; на фиг. 2 - устройство продувки каналов, выполненное согласно изобретению; на фиг. 3 - примерная диагностическая карта засорения топливных каналов горелки предварительного смешения камеры сгорания газотурбинного двигателя.

Условные обозначения

ГТД - газотурбинный двигатель;

ГПС - горелка предварительного смешения;

ДВС - двигатель внутреннего сгорания;

ЗРК - запорно-регулирующий клапан;

КС - камера сгорания;

КСТ - калиброванные стержни;

СОА - средства отбора и анализа отложений;

УЗГ - ультразвуковой генератор;

УД - узел диагностики;

УП - устройство продувки;

УУО - узел ультразвуковой очистки.

Расшифровка нумераций позиций фигур чертежа

1 - УД; 2 - УУО; 3 - УП; 4 - топливные каналы; 5 - ГПС; 6 - КСТ; 7 - входной участок УП; 8 - выходной участок УП; 9 - гибкий шланг; 10 - соединительные штуцеры; 11 - расходомер; 12 - измеритель давления продувочного агента; 13 - ЗРК; 14 - СОА.

Подробное описание изобретения

Технологическая линия очистки каналов топливораздающих элементов теплового двигателя внешнего или внутреннего сгорания (ДВС) ниже описывается применительно к очистке топливораздающих элементов горелок предварительного смешения (ГПС) камеры сгорания (КС) газотурбинного двигателя (ГТД).

КС является важной составной частью ГТД, обеспечивая подготовку рабочего тела в виде разбавленных воздухом продуктов сгорания газообразного или жидкого топлива. Рабочее тело приводит во вращение ротор ГТД (газовой турбины). Поскольку рабочее тело в газовую турбину подается извне (из КС), такой двигатель относят к категории двигателей внешнего сгорания в отличие от поршневых или роторно-поршневых двигателей, где для получения рабочего тела топливо сжигают непосредственно в рабочем цилиндре двигатели, называемого соответственно двигателем внутреннего сгорания (ДВС).

Особенность ГПС КС ГТД - подача топлива через топливораздающие элементы (форсунки, радиальные спицы или лопатки воздушного завихрителя) с каналами малого диаметра. Малейшая степень засорения таких каналов различного рода отложениями приводит к неравномерной подаче топлива как внутри отдельной горелки, так и во всей КС. Это, в свою очередь, вызывает неравномерность температурного поля на выходе из КС с локальными превышениями допустимой температуры газового потока, что увеличивает эмиссию оксидов азота и неполноту сгорания топлива. Неравномерное распределение расхода топлива по каналам влияет также на стабильность процесса горения, что может приводить к пульсациям давления в КС, срывам или проскокам пламени в зону предварительного смешения горелки. Кроме того, наличие локальных высокотемпературных зон может приводить к повреждению элементов ГПС и жаровой трубы ГТД.

Для обеспечения надежной, низкоэмиссионной и экономичной работы КС ГТД необходимо сохранять неизменными исходные расходные характеристики ГПС. Для этого нужно регулярно проводить надлежащую очистку каналов топливораздающих элементов горелок.

Технологическая линия очистки каналов топливораздающих элементов ГПС КС ГТД согласно изобретению содержит (фиг. 1) узел диагностики (УД) 1 степени засорения контролируемых каналов до и после очистки и узел ультразвуковой очистки (УУО) 2 засоренных каналов в жидкой отмывочной среде.

УД 1 оборудован устройством продувки (УП) 3 (фиг. 2) контролируемых топливных каналов 4 ГПС 5 (фиг. 3), а также калиброванными стержнями (КСТ) 6 (фиг. 1), диаметр которых соответствует внутреннему диаметру проверяемых каналов 4 с минимальным зазором для свободного входа в незасоренный канал.

УП 3 согласно изобретению представляет собой отрезок трубопровода с входным и выходным участками соответственно 7 и 8, разделенными для удобства подключения к источнику продувочного агента и диагностируемой горелке (не показаны) при помощи гибкого шланга 9. Для соединения указанных элементов 7, 8, 9 между собой и всего УП 3 с источником продувочного агента и с диагностируемой горелкой предусмотрены штуцеры 10. УП 3 оборудовано измерительными средствами в виде расходомера 11, установленного на входном участке 7 и измерителя 12 давления продувочного агента, установленного на выходном участке 8 УП 3. Кроме того, УП 3 снабжено запорно-регулирующим клапаном (ЗРК) 13.

УУО 2 оборудован средствами отбора и анализа (СОА) 14 состава подлежащих очистке отложений (фиг. 1). Указанные средства представляют собой не показанные на чертеже соответственно печь для термической обработки отложений, ударный инструмент для отделения пробы, шлифовальный инструмент для обработки отобранной пробы и сканирующий электронный микроскоп для анализа шлифа пробы.

Работа технологической линии

Технологическая линия согласно изобретению работает следующим образом. В УД 1 на первом этапе производят визуальный осмотр извлеченной для очистки ГПС 5 КС ГТД. Затем с помощью КСТ 6 проверяют выходные отверстия всех ее топливных каналов 4 на предмет засорения, после чего составляют карту засорения каналов 4 (фиг. 3). На следующем этапе диагностики к ГПС 5 подключают УП 3, устанавливая с помощью ЗРК 13 и расходомера 11 заданный расход через ГСП 5 продувочного агента (сжатого воздуха). При этом контролируют с помощью измерителя 12 давления сжатого воздуха возникающий на ГПС 5 перепад давлений, который сравнивают с исходным значением этой величины у данной горелки до ее ввода в эксплуатацию. На этом предварительная диагностика засоренной горелки завершается, и ее передают в УОО 2.

В УОО 2 на первом этапе горелку 5 помещают в печь для термической обработки отложений, что делает их менее прочными. С помощью ударного инструмента производят отбор пробы, состав которой после подготовки шлифа анализируют с помощью сканирующего электронного микроскопа с последующим выбором, исходя из накопленного опыта, наиболее эффективного из числа известных моющего реагента. Затем очищаемую горелку погружают в водный раствор выбранного реагента, куда помещают также ультразвуковой генератор (УЗГ) одного из известных видов, включая его в работу на время, устанавливаемое опытным путем (обычно 2…6 час). После выключения УЗГ очищенную горелку снова направляют в УД 1 для повторной диагностики. При положительных результатах очистка считается завершенной. В противном случае горелку направляют в УУО 2 для повторной очистки.

Промышленная применимость

Технологическая линия согласно изобретению отвечает условию «промышленная применимость». Сущность ее раскрыта в формуле, описании и фигурах чертежа достаточно ясно, а используемые средства просты, доступны для промышленной реализации в отраслях, использующих тепловые двигатели внешнего и внутреннего сгорания, работающие на газообразном и жидком топливе.

1. Технологическая линия очистки каналов топливораздающих элементов теплового двигателя внешнего или внутреннего сгорания, содержащая узел диагностики степени засорения указанных каналов до и после очистки с помощью оборудованного измерительными средствами, устройства их продувки под давлением газообразным или жидким агентом и узел ультразвуковой очистки засоренных каналов в жидкой отмывочной среде, отличающаяся тем, что узел диагностики дополнительно оборудован калиброванными стержнями для индивидуальной проверки степени засорения каждого канала проверяемого топливораздающего элемента, а узел ультразвуковой очистки - средствами отбора и анализа состава подлежащих очистке отложений.

2. Технологическая линия по п. 1, отличающаяся тем, что устройство продувки каналов выполнено в виде отрезка трубопровода с входным штуцером для подключения к источнику продувочного агента, выходным штуцером для подключения к проверяемому топливораздающему элементу, установленные на указанном отрезке трубопровода расходомер и измеритель давления продувочного агента, причем для удобства подключения штуцеров указанный отрезок трубопровода разделен гибким шлангом на входной и выходной участки с установкой расходомера на первом, а измерителя давления - на втором из них.

3. Технологическая линия по п. 1, отличающаяся тем, что средства отбора и анализа состава подлежащих очистке отложений представляют собой соответственно печь для термической обработки отложений, ударный инструмент для отделения пробы, шлифовальный инструмент для обработки отобранной пробы и сканирующий электронный микроскоп для анализа шлифа пробы.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам диагностики системы подачи бензина автомобиля. Предложенный монитор системы подачи бензина (МСПБ) и реализуемый посредством него способ диагностики предназначены для безопасной, быстрой и достоверной диагностики системы подачи бензина (СПБ) движущегося автомобиля, оснащенного аппаратурой впрыска бензина во впускной коллектор ДВС.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к устройствам для контроля технического состояния плунжерных пар топливных насосов высокого давления дизельных двигателей.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к устройствам для испытания и регулировки форсунок, и может быть использовано заводами по производству дизельной топливной аппаратуры, в сервисных центрах и станциях технического обслуживания.

Изобретение относится к способам оценки склонности автомобильных бензинов к образованию отложений на инжекторах двигателей внутреннего сгорания. Согласно предложенному способу осуществляют прокачку испытываемого бензина через нагретый до температуры 180±3°С инжектор в течение не более четырех суток, в каждые сутки из которых в течение 18 часов осуществляют впрыск топлива через нагретый инжектор в течение 0,2 с, с интервалом между впрысками 300 с, а в течение последующих 6 часов этих суток, при выключенном нагреве, инжектор выдерживают в нерабочем состоянии.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Предложен способ диагностики топливной форсунки, в котором для уравновешивания крутящих моментов, производимых цилиндром двигателя, производят регулирование количества впрыскиваемого топлива или начало/конец синхронизации впрыска топлива в указанный цилиндр.

Изобретение относится к диагностическим стендам для испытания и регулировки топливной аппаратуры дизельных двигателей внутреннего сгорания. Предложен способ испытания и регулировки дизельной топливной аппаратуры, позволяющий определить параметры работы форсунок, например давление начала впрыска топлива, с учетом противодавления впрыску топлива, равному давлению газов в цилиндре двигателя, что, в свою очередь, повышает точность измерения цикловой подачи топлива.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к устройствам для испытания и регулировки форсунок. Предложен стенд для испытания и регулировки форсунок, содержащий устройство противодавления (8), позволяющее создавать переменное противодавление впрыску топлива, меняющееся аналогично давлению газов в цилиндре двигателя в процессе впрыска, отличающийся тем, что устройство противодавления состоит из двух плунжеров (10, 11), регулировочных обойм (12, 13) с пружинами противодавления (14, 15) и перепускного клапана (19).

Изобретение может быть использовано в системах испытания топливной аппаратуры дизельных двигателей. Устройство для определения пропускной способности форсунок и топливопроводов высокого давления содержит топливный бак (1), электронасос (2), нагнетательный (3) и сливной (4) топливопроводы.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности может использоваться для диагностирования плунжерных пар топливных насосов высокого давления (ТНВД) дизелей.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к устройствам для обкатки и испытания топливных насосов высокого давления дизелей. Устройство для обкатки топливного насоса высокого давления (7), соединенного топливопроводами (8) с форсунками (9), содержащее топливный бак (11) с фильтром (12) и трубопроводами (13), электродвигатель (16) и вал привода (1), связанный с кулачковым валом насоса, отличающееся тем, что передача крутящего момента на кулачковый вал обкатываемого насоса осуществляется через шарнир (4) неравных угловых скоростей, ведущий вал (3) которого соединен с приводным валом (1) стенда, а ведомый (5) - через муфту (6) с кулачковым валом обкатываемого насоса, причем положение ведущего (3) и ведомого (5) валов относительно друг друга в зависимости от технических требований к режиму обкатки меняется за счет перемещения обкатываемого насоса (7) относительно вертикальной оси шарнира (4) в горизонтальной плоскости.

Изобретение относится к обработке металлической проволоки или ленты для удаления с их поверхности окалины, ржавчины, оксидных пленок, органических смазок, различных загрязнений и поверхностных вкраплений с помощью электродугового разряда в вакууме с предварительной механической, химической или механохимической обработкой поверхности.

Изобретение относится к оборудованию и методам, используемым для удаления с поверхности металлических изделий различных загрязнений. .

Изобретение относится к металлургической промышленности, а именно к очистке отливаемых металлических изделий от окалины. .

Изобретение относится к области технологии микроволновой обработки жидких и сыпучих сред и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства и техники: в сельском хозяйстве, в пищевой и нефтеперерабатывающей промышленности для создания аппаратов сверхвысокочастотной (СВЧ) обработки жидких и сыпучих сред.

Изобретение относится к очистке изделий сочетанием различных способов и может быть использовано, например, в нефтегазодобывающей промышленности при очистке насосных штанг и насосно-компрессорных труб от асфальтосмолопарафинистых отложений.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в ракетной, авиационной и других областях техники, в которых применяются системы, включающие баки, в частности топливные баки, основным элементом конструкции которых является обечайка вафельной структуры.
Наверх