СПОСОБ ОЦЕНКИ ГЕРМЕТИЧНОСТИ ФИЛЬТРУЮЩИХ МАТЕРИАЛОВ, ЭЛЕМЕНТОВ ФИЛЬТРУЮЩИХ И ЭЛЕМЕНТОВ ФИЛЬТРУЮЩИХ КОАГУЛИРУЮЩИХ Российский патент 2005 года по МПК G01M3/06 G01N15/08 

Изобретение относится к способу испытаний элементов на герметичность с помощью жидких или газообразных частиц, в частности проницаемости фильтрующих материалов и герметичности элементов фильтрующих (ЭФ) и элементов фильтрующих коагулирующих (ЭФК), предназначенных для очистки газов и жидкостей от загрязнений, и может быть использовано в авиации, железнодорожном, автомобильном и водном транспорте, а также нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности, где используют фильтры.

Как известно, основными характеристиками фильтрующих материалов являются номинальная и абсолютная тонкость фильтрации и пропускная способность, которые зависят от максимального и среднего размера пор фильтрующей перегородки, который определяется различными методами.

Наиболее широкое распространение получил пузырьковый метод, основанный на измерении давления, необходимого для продавливания пузырька воздуха через поры фильтрующего материала (ФМ), предварительно заполненные жидкостью с известным коэффициентом поверхностного натяжения (Коваленко В.П., Ильинский А.А. "Основы техники очистки жидкостей от механических загрязнений", М., Химия, 1982, с.162).

По этому методу по величине давления продавливания первого пузырька воздуха через поры ФМ оценивают герметичность фильтрующего материала.

Максимальный и средний размеры пор пузырьковым методом определяют на специальной установке, а для обработки полученных результатов применяют формулу

где

d_n - диаметр пор, м;

α - коэффициент поверхностного натяжения, н/м;

р - давление воздуха перед ФМ.

Минимальное давление, соответствующее продавливанию первого пузырька воздуха, принимают за расчетную при определении максимального размера пор, а давление, при котором пузырьки воздуха появляются на всей поверхности ФМ, является исходным для вычисления среднего размера пор.

Недостатком известного технического решения является трудоемкость определения герметичности ФМ, т.к., определив размер пор, приходится косвенным путем оценивать герметичность фильтрующих материалов в целом.

Наиболее близким по технической сущности и взятым за прототип является способ оценки герметичности фильтроэлементов, включающий погружение фильтроэлемента в жидкость (топливо) так, чтобы слой жидкости над ним был 12±3 мм, при температуре 15...20°С, выдержку в течение не менее 5 мин, подведение внутрь фильтроэлемента воздуха под заданным давлением и медленное поворачивание ЭФ на 360° вокруг оси с последующей оценкой герметичности по отсутствию на внешней поверхности фильтроэлемента даже одного пузырька воздуха (ГОСТ Р 50554-93. Промышленная чистота. "Фильтры и фильтрующие элементы. Методы испытаний" с.2 п.9).

Недостатком известного способа является его пожароопасность, т.к. ЭФ погружают в топливо, что, кроме того, вызывает значительные трудозатраты на освобождение ЭФ от топлива, а также загрязнение окружающей среды легкоиспаряющимися фракциями топлива.

Технический результат изобретения - улучшение условий испытаний и экологичности путем снижения пожароопасности без ухудшения требований к достоверности результатов.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе определения герметичности ЭФ и ЭФК, включающем воздействие под разрежением на внутреннюю или внешнюю поверхность испытуемого объекта рабочим агентом и регистрацию признаков появления рабочего агента с внешней или внутренней поверхности, согласно изобретению в качестве рабочего агента используют канифоль, которую разогревают до температуры испарения, стабилизируют эту температуру в течение всего времени испытаний, а о качестве ФМ, ЭФ и ЭФК судят через заданный отрезок времени после начала испытания по размеру и количеству микрочастиц разогретой канифоли, прошедших через испытуемый объект в мин, а также тем, что отрезок времени, через который определяют количество и размер микрочастиц канифоли, составляет не более 2 мин.

В качестве рабочего агента применяется канифоль (очищенная ОК-5), которая испаряется при температуре плюс 90°С (температура застывания плюс 80°С).

Техническая сущность изобретения заключается в том, что при испарении канифоли достигается поток дисперсных микрочастиц, размер которых колеблется в пределах 0,5...40 мкм, а количество в пределах 50000...70000 шт. Учитывая, что пороразмерность широко применяемых ФМ, ЭФ и ЭФК составляет не более 15 мкм, авторы использовали факт проникновения этих микрочастиц через пары объекта исследования.

Исследования подтвердили что герметичность ФМ, ЭФ и ЭФК можно оценивать по количеству и размеру микрочастиц канифоли, прошедших через испытуемый образец. Количество и размер микрочастиц фиксируется прибором, отградуированным в единицах измерения пороразмерности - микронах.

Величина отрезка времени 2 мин ±5 сек получена экспериментально и характеризуется постоянной скоростью испарения и количеством микрочастиц в парах расплавленной канифоли.

На чертеже представлена схема установки для реализации способа оценки герметичности ФМ, ЭФ и ЭФК.

Способ реализуется следующим образом.

Пример. Канифоль очищенную (марки ОК-5, выпускаемую по ТУ 13-40000177-164-83) в объеме 1000 см³ помещают в испаритель 1. В кожухе испарителя 1 нагреватель 2 подключают к источнику питания 3.

Испытуемый объект 5 устанавливают в термостатируемую камеру 6 и герметично закрывают крышкой 7.

Температуру в испарителе доводят до 90°С, при которой происходит испарение канифоли. В процессе испытаний температуру контролируют при помощи датчика температуры 4. Открывают кран 8 и вакуумным насосом в течение 40 сек откачивают воздух из камеры 6 для того, чтобы исключить погрешность от наличия загрязненного воздуха. Затем насос 9 выключают, зафиксировав время. Включают счетчик 10, который производит подсчет микрочастиц канифоли, прошедших через поры испытуемого объекта 5 за 2 минуты. Объект испытаний считается герметичным, если в течение 2 минут ±5 сек после включения счетчика количество частиц, размер которых больше максимального размера пор объекта испытаний, составит менее 10 шт. в минуту.

Заявленным способом были проведены испытания ЭФ с известной пороразмерностью и показателями герметичности (по ТУ 5252-002-45180465-99) (см таблицу).

Таблица
Результаты проверки качества изготовления (герметичности) ЭФ№№
п.п.Объект исследованияТонкость
фильтрации (пороразмерность) по ТУ, мкмИзвестныйЗаявленный способВыводы:
Оценка герметичности образцаспособ Герметичность (по ТУ*), мм вод. ст., полученная при испытанияхКоличество микрочастиц канифоли после объекта исследований, через 2 мин шт., по интервалам размеров, мкмдо 5более 5 12345671ФЭ-0555,03155184018соотв.2ФЭ-0555,03205344816соотв.3ФЭ-0555,03255394416соотв.4ЭФ-0555,02705339646не соотв.5ЭФ-0555,02655163848не соотв.* Допустимая герметичность должна быть ≥300 мм вод.ст.

По ГОСТ Р 50554-93 с.10 объект исследований считается годным, если коэффициент отфильтровывания η_х≥0,987,

который определяется из следующей формулы:

где

N₁ - количество частиц до исследуемого объекта;

N₂ - количество частиц после исследуемого объекта.

В нашем случае критерием соответствия герметичности исследуемого образца был выбран численный показатель размера (≥5 мкм) и количества микрочастиц канифоли после испытуемого образца, который равен 20 за 2 мин.

Таким образом, применение изобретения позволит снизить пожароопасность и улучшить экологию за счет исключения испарения топлива без ухудшения требований по точности и достоверности.

Изобретение относится к области испытательной техники и может быть использовано, в частности, для оценки проницаемости фильтрующих материалов, герметичности элементов фильтрующих и элементов фильтрующих каогулирующих, предназначенных для очистки газов и жидкостей (преимущественно топлив) от загрязнений. Техническим результатом изобретения является улучшение условий испытаний и их экологичности без снижения требований к достоверности результатов. Это обеспечивается за счет того, что при проведении испытаний используют канифоль, которую нагревают до температуры испарения, и определяют размер и количество микрочастиц разогретой канифоли, прошедших через испытуемый образец в минуту. Отрезок времени, через который определяют размер и количество микрочастиц, составляет не более 2-х минут. 1 з.п.ф-лы, 1 ил., 1 табл.

1. Способ определения качества изготовления фильтрующих материалов, элементов фильтрующих и элементов фильтрующих коагулирующих, включающих воздействие под разрежением на внутреннюю или внешнюю поверхность испытуемого образца рабочим агентом и регистрацию признаков появления рабочего агента с внешней или внутренней поверхности, отличающийся тем, что в качестве рабочего агента используют канифоль, которую разогревают до температуры испарения, стабилизируют эту температуру в течение всего времени испытаний, а о качестве фильтрующих материалов, элементов фильтрующих и элементов фильтрующих коагулирующих судят через заданный отрезок времени после начала испытаний по размеру и количеству микрочастиц разогретой канифоли, прошедших через испытуемый объект, в мин.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что отрезок времени, через который определяется размер и количество частиц, составляет не более 2 мин.