Способ определения загрязненно-СТи жидКОСТи Советский патент 1981 года по МПК G01N15/06 

Изобретение относится К контроль но-измерительной технике и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства, в частвости для измерения загрязненности рабочих жидкостей гидравлических систем И топлив. Известны способы, в которых при определении загрязненности жидкости регистрируют эффект увеличения гидравлического сопротивления фильтра, через который пропускают контролируемую жидкость,Например способ, состоящий в том, что контролируемую жидкость с постоянным расходом пропу екают через кольцевую щель, служащую фильтром и по перепаду давлений опре деляют загрязненность жидкости. Недостатком этого способа является то, что измерения проводятся диск1Ьетно. После каждого замера щелевой зазор необходимо очищать. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является :способ измерения загрязненности, заключающийся в том, что контролируемую жидкость при постоянном давлении пропускают через фильтр и изме ряют расход жидкости через фильтр в разные моменты времени. Метод предусматривает измерение времени прохождения через-фильтр трех фиксированных объемов жидкости. По этим трем измерениям времени определяют индекс заиления , который характеризует загрязненность жидкости 2. 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 постоянной скоростью, определяемой из выражения, ,д, fnjYiin наибольшее и каиеньшее количество частиц больших иаметров отверстий в фильтре в едиице объема жидкости;

NO - количество отверстий в фильте на площади, равной площади поеречного сечения потока.жидкостиj

do - расход через фильтр при отутствии в жидкости частиц больших азмеров отверстий в фильтре;

L - размер поперечного сечения отока жидкости в направлении переещения фильтра;

V - скорость перемещения фильтра;

- коэффициент, зависящий от ормы потока и свойств частиц загрязений, определяемый экспериментом; s- коэффициент, определяеляай из

выражения ., . 2.,,: .

. о Способ осуществляется следующим образом.

Поток контролируемой жидкости при постоянном давлении пропускают через фильтр, установленный перпендикулярно потоку, и перемешают его с постоянной скорюстью. 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 загрязненности наступает равновесие: количество закупориваемых отверстий фильтра равно ко- личеству отверстий, поступающих в

.поток за счет перемещения фильтра. Так как перепад давления на фильтре, CKOjSocTb 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 чер)ез 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-. яичном объеме более крупных, чем

Отверстия в фильтре, через фильтр, имекхцйй п отверстий на единичной площёщке при постоянном перепаде давлений и фильтре.

Вьвделяем на фильтре внутри потока элементарную площадку на расстоянии X от передней границы потока. Площадь элементарной площадки - Ddx, где

D - размер сечения потока в направлении, перпендикулярном направлению движения фильтра.

Количество отверстий в элементарной площадке

о n Odx{1}

При прохождении через элементарную площадку объема жидкости dv qndt; , количество открытых отверстий уменьшится -на величину

п -mdv -mqnd-c , где

q - расход через одно отверстие фильтра.

В зависимости от формы частицы

отверстие в фильтре может быть перекрыто не полностью или одна частица может перекрывать несколько отверстий и т.д., поэтому dn -o6mqndtr, где

oL- коэффициент определяегллй опытным путем. Для того, чтобы определить коэффициент od, нужно измерить фактический расход через неподвижный фильтр через некоторое время т после начала фильтрации Q ф .Затем .

подсчитать по формуле

-hi/Nfj Q.

V%® , -

,.Решая дифференциальное уравнение п Пде- .(2)

где t;- время фильтрации.

Так как фильтр перемещается со скоростью у , время нахождения элемен.тарной площадки внутри потокаf ./v, (3)

(4)

получим

Проинтегрировав это выражение по длине потока, получим количество

открытых отверстий в фильтре по всему сечению потока

N hdx kue- vdx.J A-e- v

о оctmc ч

Обозначим -NO - общее количество отверстий в фильтре в площади поперечного сечения потока, тогда

«().

Расход через фильтр

NOV / j - I.

.о

(i-e

(6;

):

где QO V-NO расход чистой жидкости.

Анализируя полученную формулу, видим, что при скорости перемещения фильтра близкой к нулю и при достаточно больших скоростях изменение расхода через фильтр дО при значительном изменении загрязненности мало , т.е. чувствительност способа при указанных значениях ск ростей мала. Значение скорости перемещения фильтра, при которой чувствительность максимальна, находим из урав нения dUG , где uQ%itt)-Q(moiO Решением этого уравнения является ост-Тост (7) где коэффициент УЬст определяется из соотношения Ус-- Ус-- 1 -Kl-y/x ч Т Yh fe TFfs) где К WI уплм Осуществление способа возможно при других скоростях. Ограничением для скорости служит требуемая чувствительность . Минимально допустимую чувствительность можно принять если b.Q при изменении загрязненнос ти от У«п,1цДО составляет не менее 0,1 Qo- В этом случае предельное значение коэффициента опре деляются из выражения у,. -1)7 -ICIT 1..0 1Г к 7 Тогда скорость перемещения может быть выбрана в пределах Т(- . .Wn.Q. . ufnQi. N.. o - «VYiw NO c,- (i:o) где Twin Ttrav. получены из соотношения (9) . Пример. Контролируемая жидкость, загрязненность которой соответствует 7-12 классам по ГОСТ 17216-71. Такая загрязненность характерна для рабочих жидкостей гидросистем. Используется фильтр с раз мером пор равным 30 мкм. Поперечное сечение контролируемого потока имеет форму квадрата со стороной 7,5 м Иа этойплощади фильтра расположено 900 отверстий. Количество частиц, больших 30 мк, для жидкости 7 класса чистоты Myviin 1 част, см . Для жидкости 12-ого класса W ю 32 част./см. Из соотношений (9) и (101 определяем пределы скорости перемещения фильтра. Она может, быть выбрана в пределах 0,12-1,4 см/мин, при о 1. Наибольшая чувствительность прибора обеспечивается при скорости перемещения фильтра О,3 см/мин. При этих условиях, т.е. когда жидкость 7-12 классов чистоты при постоянном давлении, обеспечивающем максимальный расход равный 80 см/ми пропускают через фильтр, имеющий в площади сечения потока 900 отверстий размером 30 мкм, а фильтр пе(9 ремещают со скоростью О,3 см/мин, изменение расхода через фильтр в зависимости от загрязненности жидкости показано на фиг.2. . Использование предлагаемого способа обеспечивает повышение производительности труда при определении путем обеспечения возможности непрерывного измерения; возможность использования в автоматизированных системах контроля реализацию с помощью простых средств без 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 у Способ определения загрязненности жидкости, заключающийся в том, что контролируемую жидкость при постоянном давлении пропускают через фильтр и измеряютрасход 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 1. где V - скорость перемещение фильтР Tw,axTr«w Коэффициенты определяемые выражением ки Ч k -Vniw - максимальная загрязненность х идкости, выргикаемая количеством частиц в единичном объеме жидкости; m-in минимальная загрязненность идкости; - коэффициент, определяемый выажениемt где Оф - фактический расход через неподвижный фильтр, определяется опытным путем; QP - расчетный расход через неподвижный фильтр при с 1; NO количество отверстий в фильтре на площади поперечного сечения потока жидкости; QO - расход чистой жидкости через ильтр; (j - размер поперечного сечения отока в направлении перемещения ильтра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ 2004585, кл. G01N 15/06, опублик. 1976.

2. Метод контроля по индексу

заиления.

стандарт авиационной промышлен-. ности ОСТ 1 .14136-71. Чистота рабочих жидкостей (прототип).

dK

и

fi,.

10

6В

50

ttO

30

га

10

10IS

ttemeif uffHOemu

Т

ГП

Sff

фи.1