Способ определения загрязненно-сти жидкости

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскнк

Соцнвлнстнческнх

Рвс ублнк

<и;805 132 (61) Дополнительное к авт. сеид-еу

Р1)м К 3 (22) Заявлено 02. 04. 79 (21) 2746090/18-25

@01 N 15/06 с ттрмсоединеннем заявки HP (23) Приоритет1осударствеииый комитет

СССР ио делам изобретеиий и ФткРытиЙ

Опубликовано 150281. Ьтоллетень Н«6

Дата опубликования описания 15.02. 81 (53) УДК 663.63. 067 (088. 8) (71 j Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАГРЯЗНЕННОСТИ

ЖИЯкОСТи

Изобретение относится К контроль но-измерительной технике и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства, в частности для измерения загрязненности рабочих жидкостей гидравлических систем и топлив.

Известны способы, в которых при определении загрязненности жидкости регистрируют эффект увеличения 1О гидравлического сопротивления фильтра, через который пропускают конт" ролируемую жидкость. Например способ, состоящий в том, что контролируемую жидкость с постоянным расходом пропу- 15 скают через кольцевую щель, служащую фильтром и по перепаду давлений опте» деляют загрязненность жидкости.

Недостатком этого способа является то, что измерения проводятся 2О дискретно. После каждого замера щелевой зазор необходимо очищать.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ измерения загрязненности, эаключактдийся в том, что контролируемую жидкость при постоянном давлении пропускают через фильтр и измеряют расход жидкости через фильтр в разные моменты времени. Метод пре- 30 дусматривает измерение времени прохождения через. фильтр трех фиксированных объемов жидкости. По этим трем измерениям времени определяют индекс эаиления, который характеризует загрязненность жидкости P), Недостатком данного метода измерения является невозможность непрерывного измерения загрязненности жидкости в гидросистеме. Кроме того, для анализа требуется сравнительно много времени (15-20 мин).

Цель изобретения - повышение производительности труда при определении обеспечения возможности непрерывного измерения загрязненности жидкости

Поставленная цель достигается тем, что контролируемую жидкость при постоянном давлении пропускают через фильтр и измеряют расход жидкости на выходе, а фильтр перемещают в направлении, перпендикулярном контролируемому потоку с постоян- ной скоростью, определяемой из выражения о тпстк но где иветт, тл„,„. — наибольшее и наиi

805132 .меньшее количество частиц больших диаметров отверстий в фильтре в единице объема жидкости;

Кс — количество отверстий в фильтре иа плбщади, равной площади поперечного сечения потока. жидкости;

Qq — расход через фильтр при отсутствии в жидкости частиц больших размеров отверстий в фильтре; — размер поперечного сечения потока жидкости в направлении перемещения фильтра;

V - скорость перемещения фильтра; коэффициент, зависящий от формы потока и свойств частиц загрязнений, определяемый экспериментом;

S- коэффициент, определяемый из выражения -Š— e "= - -;К=- -. к-1 Ц» 3 -Kl» 01. )n х

F ме1п

Способ осуществляется следующим образом.

Поток контролируемой жидкости при постоянном давлении пропускают через фильтр, установленный перпендикулярно потоку, и перемешают его с постоянной скоростью. Частицы загрязнений, размеры которых больше диаметра отверстий в фильтре, закупоривают отверстия фильтра и расход через него уменьшается. За счет перемещения фильтра в поток попадают незакупоренные отверстия.

При постоянной и равномерной по объему жидкости загрязненностй наступает равновесие: количество закупориваемых отверстий фильтра равно ко-. личеству отверстий, поступакщих в ..поток за счет перемещения фильтра.

Так как перепад давления на фильтре, скорость его -перемещения и количество открытых отверстий постоянны, постоянен и расход через фильтр.

При изменении загрязненности изменяется количество открытых отверстий. в фильтре и соответственно изменяется расход. Таким образом, расход через фильтр при постоянном перепаде давлений и постоянной скорости перемещения фильтра однозначно определяет, загрязненность жидкости.

На фиг.1 представлена расчетная схема; на фиг.2 — изменение расхода жидкости через фильтр в зависимости от загрязненности.

Расчет выполняется с учетом следующих допущений. Частицы загрязнений равномерно распределены по объему жидкости. При попадании частицы, размер которой больше диаметра от, верстий в фильтре, в отверстие она закупоривает его. Поперечное сечение потока должно быть прямоугольным.

Рассмотрим течение загрязненной жидкости, содержащей частиц в еди- . ничном объеме более крупных, чем отверстия в фильтре, через фильтр, имеющий и„ отверстий на единичной площадке йри постоянном перепаде давлений и фильтре.

Выделяем на фильтре внутри потока элементарную площадку на расстоянии х от передней границы потока.

Площадь элементарной площадки — 0dx, где

0 — размер сечения потока в направлении, перпендикулярном направлению движения фильтра.

Количество отверстий в элементарной площадке пс = п10dx (1)

При прохождении через элементарную площадку объема жидкости

dv = qnd C, количество открытых отверстий уменьшится .на величину

dn = -mdv = -mqnd G где

q — расход через одно отверстие фильтра.

В зависимости от формы частицы отверстие в фильтре может быть пех и "п„Ъе* "дх (4) получим

Проинтегрировав это выражение по длине потока, получим количество открытых отверстий н фильтре по всему сечению потока ь х н*1ндн=Ь эе и " "дн= — -Е "") °

5О о о " п %1

Обозначим й1 г 4 = о — общее количество отверстий в фильтре в площади поперечного сечения потока, тогда

Расход через фильтр

S=qe-".0" (j н %ннн)

А)пЬ где Я =y N< — расход чистой жид40 кости.

Анализируя полученную формулу, видим, что при скорости перемещения фильтра близкой к нулю и при достаточно больших скоростях измене65 ние расхода через фильтр а6 при рекрыто не полностью или одна частица может перекрывать несколько отверстий и т.д., поэтому

dn = - сСпщпдС, где коэффициент определяемый опытным путем. Для того, чтобы определить коэффициент с, нужно измерить фактический расход через неподвижный фильтр через некоторое время т после начала фильтрации Цф .Затем

36 подсчитать по формуле

-+I o - я, ЯР=ОСЕ СЬ „, =СИ ЧФ, да с . =Яп . .9

3$

Решая дифференциальное уравнение получим n = псе ;и" (г) где C.- время фильтрации.

Так как фильтр перемещается со скоростью ч, время нахождения элемен. тарной площадки внутри потока Г=Ч)ч, (3) 805132 значительном изменении загрязненностиМ мало, т.е. чувствительность способа при укаэанных значениях скоростей мала.

Значение скорости перемещения фильтра, при которой чувствительность максимальна, находим иэ уравнения

d (йО)

dv - (йище) (х1.

Решением этого уравнения является

Wl

Ос.т roct нос О > (7) где коэффициент биост определяется иэ соотношения — „Е <- — +Š— "„+ О, (8) где К =

М>>> р, Wl чм1и!

20

Осуществление способа возможно при других скоростях. Ограничением для скорости служит требуемая чувствительность. Минимально допустимую чувствительность можно принять, если аЦ при изменении загрязненнос-, ти от М»> ддо тимох составляет не менее 0,1 до. В этом случае предельное значение коэффициента определяются из выражения к е-к1У о

Тогда скорость перемещения может быть выбрана в пределах ими

Жмах Мо о " ю Ио о (10) 35 где щ1 > ) ох получены из соотношения (9).

Пример. Контролируемая жидкость, загрязненность которой соответствует 7-12 классам по ГОСТ 40

17216-71. Такая загрязненность характерна для рабочих жидкостей гидросустем, Используется фильтр с размером пор равным 30 мкм. Поперечное сечение контролируемого потока име- 4$ ет форму квадрата со стороной 7,5 мм.

На этой площади фильтра расположено

900 отверстий. Количество частиц, больших 30 мк, для жидкости 7 класса чистоты Мщ„д — — 1 част. см .

Для жидкости 12-ого класса вщ х

32 част./см . Из соотношений (9) .и (10) определяем пределы скорости перемещения фильтра. Она может быть выбрана в пределах 0,12-1,4 см/мин, при oC = 1. Наибольшая чувствительность прибора обеспечивается при скорости перемещения Фильтра

0,3 см/мин.

При этих условиях, т.е. когда жидкость 7-12 классов чистоты при 60 постоянном давлении, обеспечивающем . максимальный расход равный 80 см/мин пропускают через фильтр, имеющий в площади сечения потока 900 отверстий размером 30 мкм, а фильтр пе- 65 ремещают со скоростью 0,3 см/мин, изменение расхода через фильтр в зависимости от загрязненности жидкости показано на фиг.2.

Использование предлагаемого спосо- . ба обеспечивает повышение производительности труда при определении путем обеспечения возможности непрерывного измерения; возможность испольэавания в автоматизированных системах контроля реализацию с помощью простых средств беэ использования оптико-электронных устройств использование на подвижных объектах, например для контроля загрязненности жидкости гидросистемы самолета.

Использование предлагаемого способа контроля загрязненности жидкостей обеспечивает Также повышение надежности и ресурса гидравлических и топливных систем и позволяет снизить затраты на,их изготовление.

Формула изобретения

Способ определения загрязненности жидкости, заключающийся в том, что контролируемую жидкость при постоянном давлении пропускают через

Фильтр и измеряют расход жидкости на выходе, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности труда при определении, Фильтр перемещают в направлении, перпендикулярном контролируемому потоку с постоянной скоростью, определяемой выражением п>Ы ниах" N о" -" - сии и Оо

О о где Ч вЂ” скорость перемещение Фильтра;

Ц,дх,Ч;„,„„ -коэффициенты определяемые выражением

y,- i - IT < - lY И . max — -е — е =,к=

К К

5 И щ „ — максимальная загрязненность жидкости, выражаемая количеством частиц в единичном объеме жидкости; чщ„„ — минимальная загрязненность жидкости;

>х- " коэфФициент, определяемый выражением

А= n где О@ — Фактический расход через неподвижный фильтр, определяется опытным путем;

Qp - расчетный расход через неподвижный фильтр при с(= 1;й - количество отверстий в

Фильтре на площади поперечного сечения потока жидкости;

Qq - расход чистой жидкости через фильтр; — размер поперечного сечения потока в направлении перемещения фильтра.

805132

1. Патент ФРГ Р 2004585, кл. G 01 Й 15/Об, опублик. 1976. ю нжти

C г /мин.

Составитель О. Алексеева

Редактор N. Петрова Техред H.éàéîðîø Корректор Г. Решетник

Заказ 10869/64 Тираж 918 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2. Метод контроля по индексу заиления.

Стандарт авиационной промышлен-.. ности OCT 1.14136-71. Чистота рабочих жидкостей fппототип).