Установка для ультразвуковой очистки металлических масляных фильтров дизельных двигателей
Полезная модель относится к области технологии машиностроения, более конкретно, к специализированным установкам для ультразвуковой очистки металлических масляных фильтров двигателей внутреннего сгорания и может найти применение при создании участков и технологических линий для очистки в моющих растворах и восстановления различных типов фильтров двигателей внутреннего сгорания, гидравлических систем и агрегатов сельскохозяйственных техники. Решаемой задачей является создание эффективной и сравнительно простой в эксплуатации полуавтоматической установки для ультразвуковой очистки металлических масляных фильтров дизельных двигателей. Оперативное восстановление работоспособности таких фильтров способствует увеличению ресурса и безаварийной эксплуатации дорогостоящих дизельных двигателей. При необходимости может быть решена задача отработки процесса восстановления и очистки для других модификаций металлических фильтров или иных полостных изделий с использованием имеющихся на многих предприятиях оборудования данного назначения. Указанная задача решается тем, что в установке для ультразвуковой очистки металлических масляных фильтров дизельных двигателей, содержащей ультразвуковую ванну, заполненную моющим раствором, магнитострикционные излучатели, расположенные в донной части ванны, средства для интенсификации ультразвуковой очистки, аппаратуру контроля и управления, согласно полезной модели, средства для интенсификации ультразвуковой очистки включают систему для периодической прокачки моющего раствора через рабочий объем масляных фильтров, содержащую накопительную емкость для моющего раствора, насосную станцию и распределительный узел, установленный на съемной крышке ультразвуковой ванны и снабженный захватами для герметичного соединения каналов подачи моющего раствора с рабочей полостью масляных фильтров, причем пульт управления установкой оснащен первым блоком управления для поддержания режимов работы насосной станции, вторым блоком управления для регулирования выходной мощности магнитострикционных излучателей, третьим блоком управления для контроля и регулирования уровня моющего раствора в ультразвуковой ванне и накопительной емкости и четвертым блоком управления для контроля и регулирования температуры моющего раствора. Описание на 7 л., илл. на 1 л.
Полезная модель относится к области технологии машиностроения, более конкретно, к специализированным установкам для ультразвуковой очистки металлических масляных фильтров двигателей внутреннего сгорания и может найти применение при создании участков и технологических линий для очистки в моющих растворах и восстановления различных типов фильтров двигателей внутреннего сгорания, гидравлических систем и агрегатов сельскохозяйственных техники.
Известна установка для ультразвуковой очистки металлических деталей содержащая ультразвуковую ванну, заполненную моющим раствором, магнитострикционный или пьезоэлектрический излучатель, расположенный в донной части ванны, аппаратуру контроля и управления (см. Ультразвуковая ванна УЗВ - 7/100 - ТН, поставщик ЗАО «РЭЛТЭК», РФ г.Екатеринбург, ул. Студенческая, 51, сайт - http://www.reltec.biz)
Известные установки серии УЗВ предназначены для ультразвуковой очистки ответственных изделий медицинского назначения, электронных блоков и деталей машин, в том числе, автомобильных фильтров и инжекторов от нагара, жировых и механических загрязнений. Указанная установка снабжена микропроцессорной системой управления, имеет пьезоэлектрический излучатель частотой 44 кГц, рабочую ванну объемом 7 литров и глубиной 100 мм, таймер и нагреватель. В качестве моющего раствора могут использоваться, например, водные растворы МС или «Лабомид». К недостаткам известной установки можно отнести сравнительно низкую эффективность при очистке сильно загрязненных деталей машин, в частности, масляных и топливных фильтров дизельных двигателей из-за отсутствия дополнительных средств для интенсификации ультразвуковой очистки.
Наиболее близким техническим решением, к предложенному, является установка для ультразвуковой очистки металлических деталей, содержащая ультразвуковую ванну, заполненную моющим раствором, магнитострикционные излучатели, расположенные в донной части ванны, средства для интенсификации ультразвуковой очистки, аппаратуру контроля и управления (см. Физика и техника мощного ультразвука, том Ш. Физические основы ультразвуковой технологии. М.: изд. Наука, 1970, с.241 - прототип).
Известная установка может использоваться, в том числе, для очистки сильно загрязненных или трудно очищаемых деталей дизельных двигателей, например, топливных форсунок, некоторых типов масляных фильтров и т.п. Особенностью известной установки является наличие вращающегося сетчатого барабана, перемещающего детали в процессе очистки при загрузке в несколько слоев. Для обеспечения оптимальных режимов очистки предусмотрена возможность циркуляции и фильтрации моющего раствора, автоматического регулирования температуры и времени очистки.
В известной установке достаточно сложно обеспечить очистку сильно загрязненных внутренних полостей изделий, например, сравнительно дорогих металлических масляных фильтров тонкой очистки, используемых, в частности, в дизельных двигателях 6VD 14,5/12-1 SRW производства Германии, поскольку в такой установке не предусмотрены условия для создания усиленной кавитации в полости фильтров. Кроме того, наличие механического привода и вращающегося сетчатого барабана в ультразвуковой ванне усложняет конструкцию установки и ее обслуживание.
Решаемой задачей является создание эффективной и сравнительно простой в эксплуатации полуавтоматической установки для ультразвуковой очистки металлических масляных фильтров дизельных двигателей. Оперативное восстановление работоспособности таких фильтров способствует увеличению ресурса и безаварийной эксплуатации дорогостоящих дизельных двигателей. При необходимости может быть решена задача отработки процесса восстановления и очистки для других модификаций металлических фильтров или иных полостных изделий с использованием имеющихся на многих предприятиях оборудования данного назначения.
Указанная задача решается тем, что в установке для ультразвуковой очистки металлических масляных фильтров дизельных двигателей, содержащей ультразвуковую ванну, заполненную моющим раствором, магнитострикционные излучатели, расположенные в донной части ванны, средства для интенсификации ультразвуковой очистки, аппаратуру контроля и управления, согласно полезной модели, средства для интенсификации ультразвуковой очистки включают систему для периодической прокачки моющего раствора через рабочий объем масляных фильтров, содержащую накопительную емкость для моющего раствора, насосную станцию и распределительный узел, установленный на съемной крышке ультразвуковой ванны и снабженный захватами для герметичного соединения каналов подачи моющего раствора с рабочей полостью масляных фильтров, причем пульт управления установкой оснащен первым блоком управления для поддержания режимов работы насосной станции, вторым блоком управления для регулирования выходной мощности магнитострикционных излучателей, третьим блоком управления для контроля и регулирования уровня моющего раствора в ультразвуковой ванне и накопительной емкости и четвертым блоком управления для контроля и регулирования температуры моющего раствора.
Такое выполнение установки позволяет решить указанную задачу создания достаточно эффективной и сравнительно простой в эксплуатации полуавтоматической установки. для ультразвуковой очистки труднодоступных внутренних полостей металлических фильтров различного назначения, конфигурации и габаритных размеров. Дополнительным преимуществом предложенной установки является возможность ультразвуковой очистки комплектов металлических фильтров тонкой очистки, как в собранном состоянии, так и в разобранном посекционном виде.
В данной установке возможна одновременная очистка до 8 металлических фильтров и более за счет использования многосекционного распределительного узла для крепления фильтров в ультразвуковой ванне. При этом обеспечивается поддержание режимов, найденных в результате отработки параметров очистки: температуры, давления, расхода, циклов подачи моющего раствора и длительности ультразвуковой обработки фильтров. Для оптимизации режимов процесса очистки фильтров данного типа установка снабжена средствами для регулирования - параметров ультразвуковых излучателей и температуры моющего раствора, а система его подачи снабжена термопарами, измерителями уровня, давления и расхода.
На фиг.1 представлена блок-схема предложенной установки.
Установка для ультразвуковой очистки металлических масляных фильтров 1 дизельных двигателей содержит ультразвуковую ванну 2, заполненную моющим раствором 3, магнитострикционные излучатели 4, расположенные в донной части ванны 2. Средства для интенсификации ультразвуковой очистки включают систему для периодической прокачки моющего раствора через рабочий объем масляных фильтров 1, содержащую накопительную емкость 5 для моющего раствора, насосную станцию 6 и распределительный узел 7, установленный на съемной крышке 8 ультразвуковой ванны 2. Распределительный узел 7 снабжен захватами 9 для герметичного соединения; каналов 10 подачи моющего раствора с рабочей полостью масляных фильтров. 1.
Пульт управления 11 установкой оснащен первым блоком управления 12 для поддержания режимов работы насосной станции 6, при этом его входными параметрами являются значения температуры, расхода, давления и уровня моющего раствора, в указанных на фиг.1 точках системы. Выходы первого блока управления 12 соответственно соединены с входами управления насосной станции 6 и управляемых вентилей 16, 17, 18, которые обеспечивают необходимые переключения в тракте подачи моющего раствора. Средства контроля и управления параметрами процесса очистки фильтров 1 по температуре включают термопары 19, для измерения распределения температуры в ультразвуковой ванне 2, в накопительной емкости 5, в корпусе магнитострикционных излучателей 4 и в тракте подачи моющего раствора от насосной станции 6.
Расход моющего раствора измеряется расходомером 20, а давление - дистанционным датчиком 21. Уровень моющего раствора определяется с помощью дистанционных датчиков 22. Выходы указанных термопар, расходомера, датчиков давления и уровня соединены с входами соответствующих блоков пульта управления 11 для контроля за параметрами процесса очистки фильтров 1.
Выходы второго блока управления 13 соединены с входами питания магнитострикционных излучателей 4 для регулирования их выходной мощности, при этом уровень мощности может быть задан программой, введенной в микроконтроллер блока 13, в частности, по результатам предыдущих испытаний.
Входы третьего блока управления 14 соединены с выходами дистанционных датчиков уровня моющего раствора в ультразвуковой ванне 2 и в накопительной емкости 5 для контроля и регулирования уровня в заранее заданных пределах, обеспечивающих бесперебойную эксплуатацию установки на всех предусмотренных режимах. Выходы третьего блока управления 14 для решения указанной задачи связаны с управляющими входами первого блока управления 12 или напрямую с управляющими входами насосной станции 6 и вентилей 16, 17, 18.
Входы четвертого блока управления 15 соответственно связаны с выходами термопар 19, а выходы - с питающим входом электронагревателя моющего раствора в ультразвуковой ванне 2 для регулирования его температуры в соответствии с заданными рекомендациями, учитывающими состав загрязнений и моющего раствора.
Поз.23 обозначена зона ультразвукового поля вокруг фильтра 1 в моющем растворе 3 ванны 2. Поз.24 обозначен фильтр-отстойник, поз.25 - электронагреватель моющего раствора 3 в ультразвуковой ванне 2, а поз.26 - дополнительный фильтр для очистки моющего раствора.
Указанные фильтры 1 выполнены в виде набора из 30 секций, каждая из которых имеет пятислойную конструкцию, состоящую из внутреннего слоя с радиальным гофрированием, двух слоев с многочисленными просечками в виде отверстий диаметром 3 мм и двух наружных мелкоячеистых латунных сеток для тонкой очистки масла. Эти фильтры в сборе представляют собой цилиндр высотой до 150 мм, набранный из дисков диаметром 90 мм и толщиной 4,5 мм с центральным отверстием диаметром 32 мм. Предложенная установка может быть создана по собственному проекту разработчика или изготовлена на базе промышленной ультразвуковой ванны УЗВ - 12/600. В качестве моющего средства могут быть использованы водные растворы ПАВ, в частности, эффективный моющий раствор типа МС-37.
Установка для ультразвуковой очистки металлических масляных фильтров дизельных двигателей функционирует следующим образом.
Предварительно подбирают и устанавливают необходимые для данного вида металлических фильтров 1 тип и мощность магнитострикционных излучателей 4, частота излучения которых обычно соответствует общепринятой - 22 или 44 кГц. Количество излучателей 4 выбирают по числу одновременно устанавливаемых в ультразвуковой ванне 2 металлических фильтров 1. Заблаговременно с помощью мягкой кисти промывают пакеты фильтров 1 в собранном состоянии в чистом керосине или бензине для удаления загрязнений на внешних частях секций фильтра. После полной просушки фильтры 1 закрепляют за горловину в захватах 9 распределительного узла 7, установленного на съемной крышке 8 ультразвуковой ванны 2. При этом должна обеспечиваться герметичность соединения каналов 10 подачи моющего раствора, захватов 9 и рабочей полости масляных фильтров 1.
После этого производят настройку блоков управления 12, 13, 14, 15 в пульте 11 путем задания исходных параметров в микроконтроллерах указанных блоков управления с учетом опытных или расчетных данных. Эти параметры функционально связаны с выбором типов металлических фильтров 1 (количество секций, габариты, масса, размер ячеек сетчатых элементов и т.п.), с характером загрязнений (состав, толщина, адгезия), с видом используемого моющего средства, с параметрами ультразвуковых излучателей 4, используемого насоса в насосной станции 6 и др. Затем заполняют ультразвуковую ванну 2 и накопительную емкость 5 до заданного уровня моющим раствором МС - 37. При закрытой съемной крышке 8 металлические фильтры 1 оказываются полностью погруженными в моющий раствор 3 ванны 2. С пульта управления 11 оператор включает ультразвуковые излучатели 4 и запускают насосную станцию 6 для подачи моющего раствора из донной части ультразвуковой ванны 2 через открытый вентиль 17 в тракт подачи по направлению через каналы 10 в элементах распределительного узла 7 и через захваты 9 в полость металлических масляных фильтров. По истечении нескольких минут после первого включения насосной станции происходит ее автоматическое переключение на несколько минут для реверсирования потока моющего раствора уже по направлению из рабочих объемов масляных фильтров 1. Затем циклическое переключение насосной станции 6 осуществляется в течение всего периода очистки фильтров (15-40 мин) и насосная станция функционирует в автоматическом режиме.
Для обеспечения реверсирования потока моющего раствора, как указывалось, управляемые от первого блока 12 вентиль 17 должен быть открыт, а вентили 16, 18 - закрыты. В состав насосной станции 6 для осуществления реверсирования потока моющего раствора может входить один насос, охваченный обводными линиями с циклически управляемыми от блока 12 запорными вентилями или два насоса, включенных встречно-параллельно, также снабженных управляемыми от блока 12 запорными вентилями. В случае недопустимого снижения уровня моющего раствора в ультразвуковой ванне 2 сигнал от датчика уровня 22 поступает на вход третьего блока управления 14, выходы которого связаны с управляющими входами первого блока управления 12 или напрямую с управляющими входами насосной станции 6 и вентилей 16, 17, 18. При этом для пополнения ультразвуковой ванны 2 моющим раствором из накопительной емкости 5 вентили 17, 18 должны быть закрыты, а вентиль 16 - открыт. При достижении необходимого уровня моющего раствора по сигналу от датчика уровня 22 блок управления 14 вырабатывает сигналы управления на закрытие вентиля 16 и открытие вентиля 17.
Периодический сброс загрязненного моющего раствора из ультразвуковой ванны 2 в накопительную емкость 5 также может происходить в автоматическом режиме по истечении заданного промежутка времени при подаче сигнала от блока управления 12 для открытия на необходимое время управляемого, вентиля 18. Своевременный подогрев моющего раствора в ванне 2 в заданном температурном интервале осуществляется электронагревателем 25 по сигналам блока управления 15, учитывающего показания температуры от термопар 19 в ванне 2 и различных точках тракта подачи моющего раствора.
Параметры расхода и давления моющего раствора на выходе насосной станции 6 заранее рассчитываются или определяются опытным путем для каждого вида масляных фильтров 1. Из этих условий также выбираются тип и рабочие характеристики насоса в станции 6, управляемые вентили 16, 17, 18, сечение каналов 10 подачи моющего раствора и т.п. Указанные средства для интенсификации ультразвуковой очистки металлических фильтров 1 тонкой очистки обеспечивают циклическую подачу и вывод моющего раствора из полости фильтров в промежутки времени от одной до 5 мин. Под действием избыточного давления моющего раствора в полости фильтров и направленного действия ультразвукового поля в области их размещения происходит интенсивное отделение и вывод частиц загрязнений из внутренней полости фильтров. Общее время очистки партии фильтров в предложенной установке находится в пределах одного часа.
Очистка агрегатов, узлов и деталей автотракторной техники от эксплуатационных и технологических загрязнений является одним из важнейших факторов, влияющих на ресурс отремонтированных сельскохозяйственных машин. От совершенства технологии очистки изделий зависят качество, производительность труда, культура производства и, в конечном счете, надежность ремонтируемого оборудования. Загрязнения на поверхностях рабочих элементов масляных фильтров представляют собой углеводородные отложения как результат старения и химико-термического превращения смазочных материалов и топлива. Сюда следует отнести также продукты изнашивания деталей машин, накипь и т.п. В этой связи к важным задачам ультразвуковой очистки изделий следует отнести оптимизацию состава моющих средств, характера и уровня ультразвукового воздействия на данную среду. К моющим средствам предъявляются высокие требования - они должны быть эффективными, водорастворимыми и обладать низкой токсичностью. Известно также, что затраты на восстановление фильтров для ДВС или масляных насосов многочисленных сельскохозяйственных машин значительно ниже затрат на изготовление или закупку новых изделий, которые зачастую невозможно заказать или приобрести. Особенно это относится к деталям, изготовленным из достаточно дорогих и дефицитных металлов и сплавов.
Проведенные в МГАУ им. Горячкина В.П. теоретические и экспериментальные исследования в области ультразвуковой кавитации в технологических процессах очистки промышленных изделий и оборудования машинотракторного парка обеспечили разработку основных требований по созданию предложенной установки. На экспериментальной базе университета были изучены необходимые условия для восстановления рабочих характеристик металлических масляных фильтров тонкой очистки, используемых, в частности, в дизельных двигателях 6VD 14,5/12-1 SRW производства Германии. Результаты испытаний по восстановлению сильнозагрязненных внутренних поверхностей фильтрующих элементов такого типа показали высокое качество очистки металлических масляных фильтров для упомянутых дизельных двигателей, ресурс которых при этом увеличивается на 40-50%, что обеспечивает перспективу широкого внедрения предложенной установки.
Установка для ультразвуковой очистки металлических масляных фильтров дизельных двигателей, содержащая ультразвуковую ванну, заполненную моющим раствором, магнитострикционные излучатели, расположенные в донной части ванны, средства для интенсификации ультразвуковой очистки, аппаратуру контроля и управления, отличающаяся тем, что средства для интенсификации ультразвуковой очистки включают систему для периодической прокачки моющего раствора через рабочий объем масляных фильтров, содержащую накопительную емкость для моющего раствора, насосную станцию и распределительный узел, установленный на съемной крышке ультразвуковой ванны и снабженный захватами для герметичного соединения каналов подачи моющего раствора с рабочей полостью масляных фильтров, причем пульт управления установкой оснащен первым блоком управления для поддержания режимов работы насосной станции, вторым блоком управления для регулирования выходной мощности магнитострикционных излучателей, третьим блоком управления для контроля и регулирования уровня моющего раствора в ультразвуковой ванне и накопительной емкости и четвертым блоком управления для контроля и регулирования температуры моющего раствора.
