Устройство для контроля твердых частиц загрязнений в жидких средах

Устройство предназначено для контроля твердых частиц загрязнений в жидких средах, является быстродействующим и эффективным средством экспрессного анализа и может быть использовано в установках при производстве и испытаниях жидкостных систем в авиационной, судостроительной, автотракторной, станкостроительной и других отраслях, а также в пищевой промышленности при производстве растительных масел, прохладительных и алкогольных напитков, при контроле чистоты питьевой воды, сточных вод и других средах. Устройство содержит цилиндрический корпус с тарированным объемом и поршень с механизмом подъема, на поршне установлен жесткий фидьтроэлемент с ячейками заданной величины и обратный клапан. На нижнем сливном трубопроводе установлен узел контрольной фильтрации с фильтроэлементом тонкой очистки заключенном в съемной кассете, а на верхнем - узел забора воздуха. Отбор пробы осуществляется из магистрального трубопровода расположенного вертикально, жидкость по которому подается снизу вверх, а отбор производится в сопло отборного патрубка направленного входным отверстием навстречу потоку жидкости.

Устройство для контроля твердых частиц загрязнений в жидких средах в тарированном объеме, отобранных из потока жидкости относятся к технике контроля и может быть использовано в установках при производстве и испытаниях гидравлических, топливных и масляных систем в авиационной, судостроительной, автотракторной, нефтехимической, химической, станкостроительной, медицинской и других отраслях промышленности при промывке корпусных и полых изделий, трубопроводов, прецизионных деталей, а также при заправке баков топливом, маслами и гидросмесями. Кроме того, аппаратура может применяться при контроле твердых посторонних включений в пищевых жидких средах (растительные масла, прохладительные и алкогольные напитки), а также в питьевой и технической воде, сточных водах и других жидких средах.

Известным техническим решением является устройство для контроля чистоты жидкости, содержащее цилиндрический корпус, в котором последовательно расположены поршень, сменный фильтр, крышка из оптически прозрачного материала, на поверхности которой нанесена калибровочная сетка, источник света, коллимирующая система, защитная откидывающаяся крышка, узел контрольной фильтрации с фильтрующим элементом тонкой очистки и устройство с нейтральным газом на выходном трубопроводе корпуса. Авторское свидетельство СССР №672505 кл. G 01 J 1/04, 1978.

Недостатком известного устройства является сложность конструкции, трудоемкость контроля и ограниченная возможность применения.

Причиной трудоемкости контроля является калибровочная сетка, нанесенная на поверхность оптически прозрачной крышки. Она уменьшает прозрачность крышки, что вызывает повышение утомляемости оператора, в результате чего увеличивается время контроля и снижает его достоверность.

Кроме того, через известное устройство протекает весь поток жидкости магистрального трубопровода и в случае несоответствия пропускной способности магистрального трубопровода и устройства контроля чистоты жидкости, его применение затруднено.

Известным, так же, техническим решением является устройство для контроля чистоты жидких сред, которое содержит цилиндрический корпус, поршень со сменным фильтром, оптически прозрачное стекло герметически закрывающее цилиндрический

корпус, источник света и коллимирующую систему, узел контрольной фильтрации с фильтрующим элементом, входной и выходной трубопроводы. Авторское свидетельство СССР № SU 1430829 А1 кл. G 01 № 15/02, 1988.

Недостатком известного устройства являются: не обеспечена защита узла подачи газа от влияния посторонних факторов (возможность попадания жидкой фазы из сливного трубопровода в узел подачи газа и возможность попадания в пробу жидкости посторонних частиц извне). Не обеспечена возможность отбора пробы жидкости в пробоотборник для анализа в лаборатории. Не решен вопрос фиксации рабочих (верхнего и нижнего) положений фильтра контроля чистоты крупной фракции. Не обеспечено техническое решение контроля твердой фазы в жидкости на фильтре тонкой очистки (расположение, установка и замена фильтроэлементов). Усложнена операция промывки нижней части фильтра (поршня).

Наиболее близким техническим решением предложенной полезной модели является устройство для контроля твердых частиц загрязнений в жидких средах, содержащее корпус, в котором последовательно расположены поршень с фильтром, крышка из оптически прозрачного материала, источник света, коллимирующая система, защитная открывающаяся крышка, узел контрольной фильтрации с фильтрующим элементом тонкой очистки и устройство с нейтральным газом на выходном трубопроводе корпуса. Патент 43079, Бюллетень ФИПС №36 (V ч.).

Недостатками известного устройства является сложность конструкции, трудоемкость контроля и ограниченные возможности применения, усложняет конструкцию и эксплуатацию известного устройства узел подачи газа применяемый для контроля частиц мелкой фракции. Кроме того, узел подачи газа увеличивает вес и габариты конструкции, усложняет обслуживание, особенно в полевых условиях. Отбор пробы в устройство осуществляется прямым подключением к магистральному трубопроводу, в котором распределение частиц в потоке не равномерно по площади поперечного сечения трубопровода. В связи с этим в пробоотборный трубопровод поступают в первую очередь частицы пристенного потока жидкости магистрального трубопровода, который не отражает представительности пробы.

Кроме того, через известное устройство проходит весь поток жидкости магистрального трубопровода и в случае несоответствия пропускной способности магистрального трубопровода и устройства контроля - его применение затруднено.

Технической задачей предложенной полезной модели является расширение технологических и эксплуатационных возможностей существующих устройств гранулометрического анализа жидких сред и повышение достоверности и точности контроля.

Техническая задача решается тем, что в устройстве для контроля твердых частиц загрязнений в жидких средах, содержащем цилиндрический корпус с последовательно расположенными в нем: защитной крышкой, коллимирующей системой, источником света, оптически прозрачным стеклом, а также входным и выходным трубопроводами связывающими цилиндрический корпус с магистральным трубопроводом, сливным трубопроводом с установленным на нем узлом контрольной фильтрации с элементом тонкой очистки и узлом забора воздуха в полость цилиндрического корпуса, подача воздуха выполнена в виде узла обеспеченного защитой от влияния посторонних факторов с помощью обратного клапана ограждающего систему от попадания жидкой фазы в атмосферу и от возможности попадания твердых посторонних частиц извне. Кроме того устройство обеспечивает отбор пробы жидкости из магистрального трубопровода, расположенного вертикально, жидкость по которому подается в цилиндрический корпус снизу вверх, с помощью сопла отборного патрубка, с отверстием для забора жидкости, расположенного навстречу движения жидкости, а вытеснение жидкости из цилиндрического корпуса осуществляется с помощью поршня со встроенным обратным клапаном, обеспечена фиксация рабочих положений (верхнего и нижнего) фильтра контроля частиц крупной фракции; обеспечено техническое решение контроля частиц твердой фазы в жидкости на фильтре тонкой очистки (расположение, установка и замена фильтроэлементов), а также упрощена операция промывки нижней части поршня.

Устройство для контроля твердых частиц загрязнений в жидких средах предназначенное для решения технической задачи показана на Фиг.1 и Фиг.2, состоит из взаимосвязанных частей и включает: цилиндрический корпус 1, имеющий тарированный объем, в котором последовательно вдоль оси установлены защитная крышка 2, коллимирующая система 3, источник света 4, оптически прозрачное стекло 5, фильтроэлемент 6, поршень 7, подающий шток 8, фиксатор положения поршня 9, верхний сливной трубопровод 10, узел забора воздуха 11, фильтр очистки воздуха 12, обратный клапан 13, трехходовой кран верхнего слива 14, соединительный

трубопровод 15, трехходовой кран пробоотбора 16, патрубок пробоотбора 17, пробоотборник 18, расходомер 19, нижний сливной трубопровод 20, распределительный кран 21, обводной трубопровод 22, трехходовой кран слива 23, трубопровод центрального слива 24, трубопровод отвода 25, узел контрольной фильтрации 26 (крышка 26 ₁, подвижной корпус 26₂), съемная кассета 27 (крышка 27₁, корпус 27 ₂), фильтрующий элемент тонкой очистки 28, пористая подложка 29, накидная гайка 30, гибкий трубопровод 31, обратный клапан 32, направляющая штанга 33, направляющая втулка 34, упор перемещения 35, соединительная втулка 36, магистральный трубопровод 37, регулятор режима работы 38, входной трехходовой кран 39, фильтр 40, обходной трубопровод 41, входной трубопровод 42, упор поворота 43, отборный патрубок 44, сопло отборного патрубка 45, обратный клапан 46, верхнее отверстие обратного клапана 47, нижнее отверстие обратного клапана, имеющее «Г» образный канал 48, днище корпуса 49. Техническая задача решается тем, что на верхнем сливном трубопроводе установлен трехходовой кран верхнего слива, один выход которого через обратный клапан и фильтр очистки воздуха соединен с устройством забора воздуха, а второй выход трехходового крана верхнего слива соединен посредством соединительного трубопровода с входом в трехходовой кран пробоотбора, один выход которого соединен посредством трубопровода центрального слива с магистральным трубопроводом, а другой выход трехходового крана пробоотбора соединен патрубком пробоотбора с пробоотборником, кроме того нижний сливной трубопровод через первый выход распределительного крана соединен с трехходовым краном слива, расходомером, трехходовым краном пробоотбора с магистральным трубопроводом и через патрубок пробоотбора с пробоотборником, второй выход распределительного крана через трубопровод отвода соединен со входом в верхнюю крышку узла контрольной фильтрации, выход которой соединен со входом в съемную кассету, выход кассеты соединен со входом в подвижной корпус узла контрольной фильтрации, выход которого через гибкий трубопровод и обратный клапан соединен с трехходовым краном слива, кроме того между крышкой и корпусом съемной кассеты расположен фильтрующий элемент тонкой очистки, соединенный с входным отверстием корпуса кассеты напрямую, а с выходным отверстием через пористую подложку, подвижной корпус узла контрольной фильтрации посредством накидной гайки укрепленной на нем, соединен

с крышкой узла контрольной фильтрации, укрепленной на направляющей штанге, по которой с помощью направляющей втулки перемещается подвижной корпус узла контрольной фильтрации, кроме того подающий шток подъема и опускания поршня выполнен в виде стержня с рукояткой, перемещающегося в соединительной втулке по направляющей штанге, верхний конец которой жестко соединен с цилиндрическим корпусом устройства, нижний конец имеет два упора, один ограничивает перемещение подвижного корпуса узла контрольной фильтрации при расстыковке его с крышкой, а другой упор соединенный с первым упором, ограничивает поворот корпуса на угол достаточный для съема кассеты, а положения контрольных позиций поршня в верхнем и нижнем положении ограничиваются фиксатором расположенным на соединительной втулке соединенной с днищем цилиндрического корпуса, в среднюю часть поршня вдоль оси цилиндрического корпуса встроен обратный клапан соединенный посредством верхнего и нижнего отверстий с нижней частью корпуса и днищем, а отбор жидкости из магистрального трубопровода в цилиндрический корпус производится посредством сопла отборного патрубка, расположенного внутри магистрального трубопровода направленного вниз навстречу потоку контролируемой жидкости.

Устройство работает следующим образом.

При раздельном контроле чистоты жидкости (крупной и мелкой фракции частиц загрязнений) жидкость из магистрального трубопровода 37 с установленным на нем регулятором режима работы 38 через отборный патрубок 44 с соплом 45, через кран 39 по обходному трубопроводу 41 и входному трубопроводу 42 поступает в цилиндрический корпус 1 с тарированным объем и выходит по верхнему сливному трубопроводу 10, трехходовому крану верхнего слива 14 соединительному трубопроводу 15 трехходовому крану пробоотбора 16, трубопроводу центрального слива 24 в магистральный трубопровод 37, при этом регулятор режима работы 38 установлен в положение «Отбор».

При контроле тарированного объема жидкости на наличие механических примесей крупной фракции регулятор режима работы 38 устанавливается в положение «Отбор». Цилиндрический корпус 1 входным краном 39 и краном верхнего слива 14 отключается от магистрального трубопровода 37. Подающий шток 8 из положения 8₁, перемещающийся в соединительной втулке 36 устанавливается в положение

8₂, при этом поршень 7 из положения 7 ₁ поднимается в крайнее верхнее положение 7 ₂ и фильтроэлемент 6 с осевшими на него механическими примесями с частицами крупной фракции плотно прижимается к оптически прозрачному стеклу 5.

Частицы мелкой фракции вместе с контролируемой средой переходят из верхней части цилиндрического корпуса 1 через отверстия фильтроэлемента 6 и обратный клапан 46 поршня 7 в нижнюю часть цилиндрического корпуса 1.

Включается источник света 4, открывается защитная крышка 2. Визуально через коллимирующую систему 3 подсчитывают количество и определяет размер крупных частиц, осажденных на фильтроэлементе 6. Если количество и размеры частиц крупной фракции в норме, то контроль по частицам крупной фракции заканчивается.

Для контроля частиц мелкой фракции трехходовой кран верхнего слива 14 переключается на верхний сливной трубопровод 10, узел подачи воздуха 11, фильтр 12 и обратный клапан 13. Подающий шток 8 устанавливается в положение 8 ₁ и фиксируется фиксатором положения поршня 9, поршень 7 находится в крайнем нижнем положении 7₁ . Воздух из узла забора воздуха 11 подается в полость цилиндрического корпуса 1 через фильтр 12, обратный клапан 13, а поршень с закрытым обратным клапаном 46, выталкивает контролируемую жидкость из цилиндрического корпуса 1 через нижний сливной трубопровод 20, распределительный кран 21, трубопровод отвода 25, узел контрольной фильтрации 26 (крышка и корпус которого соединены накидной гайкой 30), через фильтрующий элемент тонкой очистки 28 и пористую подложку 29, расположенные в съемной кассете 27, через гибкий трубопровод 31, обратный клапан 32, кран 23, расходомер 19, кран пробоотбора 16, трубопровод центрального слива 24 в магистральный трубопровод 37.

Узел контрольной фильтрации 26 размыкается с помощью накидной гайки 30 подвижной корпус 26₂ опускается по направляющей штанге 33 с помощью направляющей втулки 34 до упора перемещения 35, подвижной корпус 26 ₂ узла контрольной фильтрации 26 поворачивается до упора поворота 43, съемная кассета 27 с фильтрующим элементом тонкой очистки 28 извлекается и мелкая фракция на фильтроэлементе 28 подсчитывается с одновременным определением размеров частиц, например, с помощью микроскопа. При подготовке устройства к дальнейшей

работе в подвижной корпус 26₂ устанавливается новая съемная кассета 27 с чистым фильтрующим элементом тонкой очистки 28 и подвижной корпус 26₂ с помощью накидной гайки 30 стыкуется с крышкой 26₁ узла контрольной фильтрации 26.

Устройство промывается после каждой контрольной операции. При промывке устройства регулятор режима работы 38 устанавливается в положение «Отбор». Открываются краны 39, 14, 16 и жидкость из магистрального трубопровода 37 через отборный патрубок 44 с соплом 45, через фильтр 40 по входному трубопроводу 42 через корпус 1 и трубопроводы 10, 15, 24 направляется в магистральный трубопровод 37. При опущенном поршне 7 в положение 7₁ промываются стенки цилиндрического корпуса 1, верхняя поверхность фильтроэлемента 6 и нижняя поверхность оптически прозрачного стекла 5. При поднятом поршне 7 в положение 7₂ и открытых кранах 21, 23, 16 жидкость из магистрального трубопровода 37 через обратный патрубок 44, через фильтр 40 по трубопроводу 42 через корпус 1 и трубопроводы 20, 22, 24 направляется в магистральный трубопровод 37. При поднятом поршне 7 в положение 7₂ промываются стенки корпуса 1, нижняя поверхность поршня 7 и днище корпуса 1.

При нераздельном (на крупную и мелкую фракции) контроле чистоты рабочей среды цилиндрический корпус 1 заполняется рабочей средой из магистрального трубопровода 37 через кран 39, трубопроводы 41 и 42 и проливается через трубопровод 20, кран 21,трубопаровод 25, кран 23, фильтр тонкой очистки 28, трубопровод 24 и сливается в магистральный трубопровод 37. При этом поршень 7 установлен в верхнее положение 7₂.

Вытеснение контролируемой жидкости из корпуса 1 производят движение вниз поршня со встроенным в нем обратным клапаном 46, чрез каналы 47 и 48, при этом воздух в верхнюю часть корпуса 1 поступает через узел забора воздуха 11, фильтр 12, обратный клапан 13, кран 14 и трубопровод 10. Контролируемая жидкость со всеми частицами твердой фазы под действием поршня направляется в узел контрольной фильтрации 26 через трубопровод 20, кран 21, трубопровод 25, через съемную кассету 27, фильтроэлемент тонкой очистки 28, пористую подложку 29, гибкий трубопровод 31, обратный клапан 32, краны 23 и 16 и трубопровод 24 в магистральный трубопровод 37. После фильтрования кассета 27 с фильтром тонкой

очистки извлекается из узла контрольной фильтрации 26 аналогично методике подробно изложенной в операции при контроле частиц мелкой фракции и фильтроэлемент исследуется с помощью микроскопа.

При раздельном контроле частиц крупной и мелкой фракции в объеме пробы, отличающегося от тарированного объема цилиндрического корпуса 1, контролируемая рабочая среда подается из магистрального трубопровода 37, через кран 39, по входным трубопроводам 41, 42 при закрытом кране 14 и поршне 7 находящемся в крайнем нижнем положении 7 ₁, через корпус 1, трубопровод 20, кран 21, трубопровод 25, узел контрольной фильтрации 26, съемную кассету 27, фильтрующий элемент тонкой очистки 28, пористую подложку 29, через гибкий трубопровод 31, обратный клапан 32, кран 23, расходомер 19, кран 16, трубопровод 24 направляется в магистральный трубопровод 37.

После прохождения необходимого объема контролируемой среды зафиксированного расходомером 19, подача контролируемой среды прекращается путем закрытия кранов 21 и 39. Поршень 7 перемещается в крайнее верхнее положение и крупные частицы подсчитываются визуально с помощью коллимирующей системы 3 и источника света 4.

Если крупные частицы в норме, то съемная кассета 27 с фильтрующим элементом тонкой очистки 28 после прохождения через нее контролируемого потока, вытесненного обратным ходом поршня 7, с нафильтрованными на него мелкими частицами извлекается из узла контрольной фильтрации 26 и по методике изложенной в операции «контроль частиц мелкой фракции», после извлечения фильтра тонкой очистки 28, мелкая фракция подсчитывается с помощью микроскопа.

При нераздельном контроле (на крупную и мелкую фракции) объема пробы, отличающегося от объема тарированного корпуса 1, поршень 7 находится в крайнем верхнем положении 7₂ и весь поток контролируемой рабочей среды из магистрального трубопровода 37 через кран 39, и трубопроводы 41 и 42 пропускается через цилиндрический корпус 1, нижний сливной трубопровод 20, кран 21, трубопровод 25, через узел контрольной фильтрации 26, съемную кассету 27 с фильтрующим элементом тонкой очистки 28, с пористой подложкой 29, гибкий трубопровод 31, обратный клапан 32, кран 23, расходомер 19, кран 16, трубопровод 24 и направляется в магистральный трубопровод 37.

После прохождения необходимого объема контролируемой среды определяемому по расходомеру 19, поток перекрывается кранами 39 и 21.

Съемная кассета 27 с фильтрующим элементом тонкой очистки 28 извлекается из узла контрольной фильтрации 26 согласно методике описанной в операции «контроль частиц мелкой фракции» и направляется на лабораторный анализ, где частицы крупной и мелкой фракций подсчитывается с помощью микроскопа.

При контроле частиц только крупной фракции в пробе жидкости нетарированного объема, контролируемая среда проходит из магистрального трубопровода 37 через кран 39, трубопроводы 41 и 42, цилиндрический корпус 1 при положении поршня 7 в крайнем нижнем положении 7₁ при закрытом кране 14, по нижнему сливному трубопроводу 20 через кран 21, обводный трубопровод 22, кран 23, расходомер 19, кран 16, трубопровод центрального слива 24 и направляется в магистральный трубопровод 37. После прохождения через расходомер 19 заданного объема контролируемой среды, устройство отключается от магистрального трубопровода 37 кранами 39 и 21, поршень 7 устанавливается в верхнее положение 7₂ и с помощью источника света 4 и коллимирующей системы 3 производится контроль крупной фракции.

Отбор контролируемой пробы в пробоотборник 18 производится из магистрального трубопровода 37 через кран 39, трубопроводы 41 и 42, цилиндрический корпус 1, трубопровод 10, кран верхнего слива 14, соединительный трубопровод 15 трехходовой кран пробоотбора 16, патрубок пробоотбора 17, при этом объем отбираемой пробы, исходя из технологической необходимости, характеризуется объемом пробоотборника.

Промышленное использование полезной модели позволит:

- применять автоматизированные средства для машинного анализа загрязнений жидкостей, осажденных на контрольном фильтре при снятом коллимирующем устройстве;

- сократить время отбора и фильтрации проб;

- исключить использование лабораторных средств для фильтрации и вакуумирования контролируемых проб жидкости;

- исключить проникновение в контролируемую пробу жидкости загрязнений из окружающей среды, что повышает достоверность результата анализа;

- разгрузить лабораторию контроля, допуская к анализу фильтры тонкой очистки только при допустимом количестве частиц крупной фракции;

- экономично расходовать фильтроэлементы тонкой очистки;

- применять устройство для контроля чистоты жидкости с относительно низкой прозрачностью, за счет максимального приближения объекта контроля к защитному стеклу.

Устройство для контроля твердых частиц загрязнений в жидких средах, содержащее цилиндрический корпус с размещенным в нем поршнем с фильтрующим элементом, защитную крышку, коллимирующую систему, источник света, оптически прозрачное стекло, входной и выходной трубопроводы, сливной трубопровод, с установленным на нем узлом контрольной фильтрации, отличающееся тем, что на верхнем сливном трубопроводе с установленным на нем фильтром очистки воздуха и обратным клапаном расположен соединенный с атмосферой и с верхней полостью цилиндрического корпуса узел забора воздуха, кроме того в нижнюю часть поршня с установленной на нем калиброванной сеткой, встроен обратный клапан, верхнее отверстие которого соединено с нижней частью цилиндрического корпуса, а нижнее отверстие имеющее Г-образный канал, соединено с днищем корпуса и с нижним сливным трубопроводом, на котором расположен распределительный кран, первый выход которого соединен посредством трехходового крана слива, расходомера и трехходового крана пробоотбора с пробоотборником и трубопроводом центрального слива, а второй выход распределительного крана, посредством трубопровода отвода соединен с узлом контрольной фильтрации, в котором расположен фильтрующий элемент тонкой очистки, соединенный гибким трубопроводом через обратный клапан с трехходовым краном слива, при этом перемещение подвижного корпуса узла контрольной фильтрации ограничено упором перемещения и упором поворота, магистральный трубопровод из которого производится отбор жидкость для контроля расположен вертикально, жидкость по нему подается снизу вверх, а отбор жидкости производится в сопло отборного патрубка, направленного входным отверстием навстречу потоку жидкости и соединенного с нижней частью цилиндрического корпуса посредством входного трехходового крана, через фильтр и входной трубопровод или через обходной трубопровод.