Laboratórne testovacie zariadenie na sledovanie prietokovej účinnosti filtrov pri aplikácii biopalív so simulovaním prevádzkových podmienok

Stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

Laboratórne testovacie zariadenie na sledovanie prietokovej účinnosti ñltrov pri aplikácií biopalív so simulovaním prevádzkových podmienok je určené na presné meranie a sledovanie vplyvu testovaných biopalív na prietokovú účinnosť filtračných materiálov pri simulovaní prevádzkových podmienok s možnosťou opakovaných meraní. Výsledky z meraní môžu byť využívané výrobcami filtračných zariadení pre automobilový priemysel, ale aj výrobcami biopalív, ktoré sú využívané ako zdroj energie na pohon piestových spaľovacích motorov.Kvalita motorovej nafty ako paliva pre spaľovacie motory je definovaná v norme STN EN 590 2009. Vymedzuje hodnoty základných parametrov, ktoré boli postupom času stanovené ako rozhodujúce pre bezproblémové využitie v moderných vznetových motoroch. Napriek nedokonalostiam týkajúcich sa schválených skúšobných metód a hraničných hodnôt niektorých sledovaných parametrov, o ktorých prebieha neustále diskusia, norma vytvára základné predpoklady na výrobu produktu, ktorý nepoškodzuje motory a V rámci obmedzených možností i životné prostredie. Podobne ako u motorovej nafty aj u biopalív platí, že môžu byť predávané na trhu, iba ak ich kvalita spĺňa nariadenie Smernice 98/70/EC. Normy pre kvalitu biopalív zahŕňajú technické a emisné parametre, ktoré musia byť v súlade s požiadavkami výrobcov vozidiel.Prísnejšie predpisy v oblasti životného prostredia, posun smerom k energetickej bezpečnosti významne ovplyvňujú palivový priemysel. Odstránenie síry zo štandardnej motorovej nafty, dokonalejšie spaľovanie paliva a zavedenie biopalív pochádzajúcich zo zdrojov mimo fosílnych palív vedie k novým problémom pri odstraňovaní vody a kontaminujúcich organických látok pri filtrácii. Okrem nových konštrukcií spaľovacích motorov vyvinutých na splnenie environmentálnych požiadaviek vyžadujú tieto aj vyššiu úroveň čistoty paliva. Práve V oblasti filtrovateľnosti vzniká problém pre výrobcov filtrov v navrhovaní systémov, ktoré si zachovávajú filtračný výkon pri skutočných prevádzkových podmienkach. K dispozícii je tiež trend smerom k Hexibilite palivového systému, ktorý pomáha výrobcom integrovať viac funkcií do modulu palivového filtra. Modulárny dizajn je nákladovo efektívny spôsob na poskytovanie radu výkonných funkcií, ktoré umožňujú individualizáciu filtračného palivového systému.Pokrok v technológii ñltrácie paliva závisí do značnej miery na fyzikálno-chemickom zložení palív. Vývoj motorovej nafty smeroval od vysokého obsahu síry, na nízky a v súčasnosti na ultranízky obsah síry. V Spojených štátoch a v Európe je snaha v čoraz väčšej miere využívať na pohon mobilných energetických prostriedkov bionaftu zo vstupných surovín, ako sú rastlinné oleje a živočíšne tuky, a výskum smeruje k výrobe alternatívnych palív z morských rias.Súčasne konštrukcie spaľovacích motorov sa snažia plniť prísnejšie emisné predpisy a tieto motory vyžadujú oveľa vyššiu úroveň čistoty paliva. Filtrácia paliva musí byť navrhnutá tak, aby sa dosiahli tieto zvýšenia úrovne čistoty na ochranu motora a jeho komponentov pred opotrebovaním a poškodením. Zmeny pri používaní palív, ako aj zmeny v konštrukcii spaľovacích motorov prinášajú nové požiadavky na filtráciu, ktoré sú spojené s filtrovaním jemnejších častíc a potrebou zníženia alebo odstránenia jemných kvapiek vody.Moderné vstrekovacie systémy využívané v moderných spaľovacích motoroch majú náročné filtračné požiadavky vzhľadom na ich stále rastúce prevádzkové tlaky a zodpovedajúcim spôsobom prísnejšie výrobné tolerancie pre vstrékovače a vstrekovacie čerpadlá. Na vozidle je filtrácia posledná ochrana, ktorá zabezpečuje správnu funkciu komponentov palivovej sústavy motora s dodržaním predpísaných servisných intervalov. Pre odborníkov, ktorí sa problematikou filtrácie palív zaoberajú, predstavujú častice vody a organických látok problémy, ktoré je potrebné novými generáciami palivových filtrov riešiť. Filtre sú hodnotené pomocou štandardných laboratórnych testov, ktoré nemusia nutne odzrkadľovať skutočné prevádzkové podmienky,ako napríklad cyklický tok a vibrácie, čo sú bežné javy v prevádzke vozidiel.Doterajšie skúšky filtrov sa uskutočňujú podľa normy ISO 1943822003 Diesel fuel and petrol filters for internal combustion engines - Filtration efficiency using paiticle counting and contaminant retention Capacity. Táto medzinárodná norma špecifikuje filtračné testy viacnásobného prechodu, s kontinuálnym vstrekovaním nečistôt a využívaním metód on-line počítanie častíc, na vyhodnotenie výkonnosti filtrov pre vznetové a zážihové spaľovacie motory pri konštantnej rýchlosti prúdenia skúšobnej kvapaliny. Skúšobný postup stanovuje kapacitu znečistenia filtra, jeho vlastnosti odstránenia častíc a diferenčný tlak. Táto medzinárodná norma je použiteľná pre filtre, ktoré majú menovitý prúd od SO l.h 1 do 800 l.h 1.Nedostatky V doteraz používanej metóde sú eliminované testovacím zariadením na laboratórne testovacie zariadenie na sledovanie prietokovej účinnosti filtrov pri aplikácií biopalív so simulovaním prevádzkových podmienok a podstata technického riešia spočíva V tom, že je možné sledovať vplyv testovaného biopalívz pohľadu prietokovej účinnosti pri použití filtrov rôznej konštrukcie a simuláciou ich znečistenia, tiež je možné sledovať vplyv množstva znečisťujúcich látok v biopalive na schopnosť filtrov nečistoty z biopaliva separovať a v neposlednom rade navrhnuté zariadenie umožňuje sledovať rovnomernosť dodávky motorovej nafty/bionafty. Zariadenie pozostáva zo šiestich okruhov nízkotlakového, vysokotlakového, meracieho, doplňujúceho, hnacieho a vyhodnocovacieho.Pohon zariadenia na sledovanie prietokovej účinnosti filtrov pri aplikácii biopalív so simulovaním prevádzkových podmienok zabezpečuje elektromotor, ktorý je prepojený s frekvenčným meničom na dosiahnutie konštantných otáčok. Elektromotor cez spojku poháňa Vysokotlakové vstrekovacie čerpadlo, ktoré je zaradené do vysokotlakového okruhu spolu so vstrekovačmi, ktoré sú prostredníctvom vysokotlakových potrubí prepojené s vysokotlakovým vstrekovacím čerpadlom. Vzhľadom na univerzálnu konštrukciu zariadenia je možné pripojenie vysokotlakových čerpadiel radových, ale aj rotačných. Na vysokotlakovom čerpadle je možné manuálne simulovať nmožstvo dopravovaného paliva v rozsahu zodpovedajúcemu voľnobežným otáčkam až po otáčky maximálne.V nízkotlakovej vetve sú umiestnené tri nádrže pre rôzne biopalivá vrátane štandardnej motorovej nafty,ktorá slúži ako etalón na vyhodnotenie meraní prietokovej účinnosti filtrov s biopalivami, so simulovaním prevádzkových stavov. V každej nádrži je umiestnený snímač teploty. Uzatváranie, resp. otváranie výstupov z jednotlivých nádrží je riešené trojcestnými ventilmi. Nízkotlakové potrubia z nádrží sú spojené cez trojcestný ovládací ventil s dvoma filtrami. Filter predstavuje etalón s čistou filtračnou vložkou a filter slúži na simulovanie znečistenia filtračnej vložky. Pred každým filtrom sú umiestnené snímače tlaku a snímače teploty. Filtre sú na výstupe prepojené cez trojcestný ventil s nízkotlakovým vedením, ktoré je prepojené so vstupom do vysokotlakového vstrekovacieho čerpadla. V nízkotlakovom vedení je umiestnený snímač prietoku,snímač teploty a snímač tlaku.Merací okruh pozostáva z odmerných valcov, do ktorých je privedená motorová nafta/biopalivo zo vstrekovačov. Množstvo vstreknutej motorovej nafty/biopaliva v jednotlivých odmerných valcoch je zaznamenávané prostredníctvom optických indikátorov hladiny. Takýmto spôsobom merania je možné zistiť okrem prietokovej účinnosti filtrov aj rovnomernosť dodávky paliva do odmerných valcov a sledovať tak poškodenie vysokotlakového vstrekovacieho čerpadla, resp. vstrekovačov. Na priame sledovanie celkového dopraveného rrmožstva testovaného paliva slúži odmerná nádoba, ktorá je spojená s váhou. V meracom okruhu je umiestnená odmerná nádoba s optickým indikátorom hladiny, ktorá je spojená s váhou a odmeriava množstvo testovanej vzorky motorovej nafty/biopaliva privedenej prepadovou vetvou, na ktorú sú pripojené vysokotlakové vstrekovacie čerpadlo, filtre a vstrekovače. Dva elektrohydraulické rozvádzače zabezpečujú po ukončení merania odvod motorovej nafty/biopaliva do doplňujúceho obvodu.Doplňujúci obvod pozostáva z elektromotora, hydrogenerátora, filtra, chladiča snímača teploty a elektrohydraulického rozvádzača. Z doplňujúceho obvodu je motorová nafta/biopalivo privedené naspäť do nádrží cez trojcestné ventily.Prehľad obrázkov na výkresochObrázok 1 znázorňuje laboratórne testovacie zariadenie na sledovanie prietokovej účinnosti filtrov pri aplikácii biopalív so simulovaním prevádzkových podmienok.Laboratórne testovacie zariadenie na sledovanie prietokovej účinnosti filtrov pri aplikácii biopalív so simulovaním prevádzkových podmienok pozostáva z nízkotlakového okruhu A, vysokotlakového okruhu E,meracieho okruhu Q, doplňujúceho okruhu Q, hnacieho olcruhu E a vyhodnocovacieho okruhu E. Nízkotlakový okruh A pozostáva z troch nádrží 39, Q, 41 so snímačrni 63, g, 65 teploty, ktoré sú prepojené so vstrekovacím čerpadlom í prostredníctvom snímačov g, Ľ, 35 tlaku, snímačov Q prietoku, snímačov x,34, 36 teploty a dvoch filtrov j, Q. Vysokotlakový okruh B pozostáva zo vstrekovačov Q, E, Q, 16, l 7, Q prepojených so vstrekovacím čerpadlom A na simuláciu prevádzkových stavov. Merací okruh Q pozostáva z odmerných valcov Z, §, 2, m, Q, Q, na ktorých sú umiestnené optické indikátory g, i, 56, 57, x, 59 hladiny, odmerných nádrží 2, 5,3 ktoré sú umiestnené na váhach Q, Ä, ručného ovládania Q uzatváracích ventilov Q, E, Ä, Ľ, Q, Ä a elektrohydraulických rozvádzačov Ľ, Ä spojených s odmernými nádržami2, Ľ. Doplňujúci okruh Q pozostáva z hydrogenerátora Q, ktorý je spojený s elektromotorom 48. Pred hydrogenerátorom Q je umiestnený filter 47, snímače 37, ä tepoty, chladič É a elektrohydraulický rozvádzač Ľ. Hnací okruh E pozostáva z frekvenčného meniča z, ktorý je spojený s elektromotorom 1 a spojky 3,ktorá zabezpečuje vzájonmé spojenie vstrekovacieho čerpadla 4 a elektromotora 1. Vyhodnocovací okruh E pozostáva z počítača, ku ktorému sú privedené signály z frekvenčného meniča z, snímačov g, ä, ä tlaku,snímačov x, E, x teploty, snímačov x prietoku, optických indikátorov E, E, E, 57, x, ľ, Q hladiny a váh ě, Ä. Laboratórne testovacie zariadenie umožňuje sledovať prietokovú účinnosť filtračných materiálov v rôznom štádiu ich znečistenia pri testovaní biopalív ako zdroja energie pre spaľovacie motory a tiež je možné realizovať merania filtračných materiálov pri rôznom stupni znečistenia motorovej nafty, resp. testovaného biopaliva. Zariadenie umožňuje sledovať prietokovú účinnosť filtračných materiálov pri meniacej sa dodávke paliva nastavenej na vstrekovacom čerpadle 4 a nastavených konštantných otáčkach udržiavaných pomocou frekvenčného meniča z. Takúto simuláciu prevádzkových stavov je možné nastaviť aj pri testovaní nafty, resp. testovaného biopaliva pri rôznom stupni ich znečistenia. Na laboratórnom testovacom zariadení je možné postupne vykonávať merania na troch rôznych nositeľoch energie a dvoch ñltroch j, Q. Všetky testy sú monitorované vo vyhodnocovacom okruhu E a namerané údaje zo snímačov x, g, x, 37, Q, g, Q teploty, snímačov g, Q, ä tlaku, snímačov g prietoku, váh ě, E a z optických indikátorov E, ä, x, x,57, i, Ľ, Q hladiny, ktoré sú umiestnené na odmerných valcoch Z, §, 2, m, Q, Q a odmernej nádrži É,osadených v okruhoch A, B, Q, sú zaznamenané a spracované V tabuľkovej a grafickej forme. Po meraní sú testované biopalivá vedené doplňujúcim okruhom Q naspäť do príslušnej nádrže Q, E, g.Laboratórne testovacie zariadenie na sledovanie prietokovej účinnosti filtrov pri aplikácii biopalív so simulovaním prevádzkových podmienok umožňuje následné testovanie troch palív, nafty ako referenčného paliva a dvoch biopalív k sledovaniu prietokovej účinnosti filtrov v ich rôznom štádiu znečistenia. Zariadenie tiež umožňuje testovanie motorovej nafty a biopalív pri ich znečistení cez čisté filtre. Pri oboch testoch je možnosť simulácie prevádzkových stavov, ktoré je možné nastavovať na vstrekovacom čerpadle 4 a frekvenčnom meniči g spoj enom s elektromotorom l.Laboratórne testovacie zariadenie na sledovanie prietokovej účinnosti filtrov pri aplikácii biopalív so simulovaním prevádzkových podmienok je s dostatočnou presnosťou schopné simulovať v laboratórnych podmienkach testovanie prietokovej účinnosti filtrov a je zabezpečená opakovateľnosť meraní pri dodržaní stanovených podmienok.Toto technické riešenie bolo navrhnuté s podporou projektu VEGA 1/0337/ 15 Výskum vplyvu poľnohospodárskej, lesníckej a dopravnej techniky na životné prostredie a jeho eliminácia na základe aplikácie ekologických opatrení.Laboratórne zariadenie na sledovanie prietokovej účinnosti filtrov pri aplikácii biopalív so simulovaním prevádzkových podmienok je možné využívať pri sledovaní vzájonmého pôsobenia biopalív a filtrov používaných v palivových systémoch spaľovacích motorov. Skúšky na uvedenom zariadení sú realizované V laboratórnych podmienkach a z toho dôvodu je zaručená ich opakovateľnosť pri dodržaní stanovených podmienok. Laboratórne testovacie zariadenie umožňuje sledovať vplyv znečistenia filtračnej vložky na množstvo dopravenej motorovej nafty/biopalivá do odmerných valcov pri meniacom sa dopravovanom množstve a meniacej sa teplote paliva. Tiež umožňuje simulovať znečistenie testovaných biopalív a sledovať schopnosť filtračných materiálov separovať nečistoty. Na zariadení je možné sledovať pri jednotlivých testoch aj rovnomernosť dodávky paliva, správnu funkciu vstrekovačov a vysokotlakového vstrekovacieho čerpadla. Výsledky z testov je možné využívať pri tvorbe databázových súborov a simulačných procesov, môžu byť použité ako hodnotiace ukazovatele pre vývojárov a výrobcov filtrov, ale aj biopalív. Na základe interpretácie získaných výsledkov je možné určiť optimálne výmenné intervaly ñltrov.1. Laboratórne testovacie zariadenie na sledovanie prietokovej účinnosti filtrov pri aplikácii biopalív so simulovaním prevádzkových podmienok, V y z n a č u j ú c e s a t ý m , že pozostáva z nízkotlakového okruhu (A), vysokotlakového okmhu (B), meracieho okruhu (C), doplňujúceho okruhu (D), hnacieho okruhu (E) a vyhodnocovacieho okruhu (F), pričom nízkotlakový okruh (A) pozostáva z troch nádrží (39),(40), (41) so snímačrni (63), (64), (65) teploty, ktoré sú prepojené so vstrekovacím čerpadlom (4) prostredníctvom snímačov (32), (33), (35) tlaku, snímačov (31) prietoku, snímačov (30), (34), (36) teploty a dvoch filtrov (5), (6), vysokotlakový okruh (B) pozostáva zo vstrekovačov (13), (14), (15), (16), (17), (18) prepojených so vstrekovacím čerpadlom (4) na simuláciu prevádzkových stavov merací okruh (C) pozostáva z od 1 Dmerných valcov (7), (8), (9), (10), (11), (12), na ktorých sú umiestnené optické indikátory (54), (55), (56),(57), (58), (59) hladiny, odmerných nádrží (52), (53), ktoré sú umiestnené na váhach (25), (26), ručného ovládania (62) uzatváracích ventilov (19), (20), (21), (22), (23), (24) a elektrohydraulických rozvádzačov(49), ktorý je spojený s elektromotorom (48), pričom pred hydrogenerátorom (49) je umiestnený filter (47),snímače (37), (38) teploty, chladič (46) a elektrohydraulický rozvádzač (29) hnacĺ okruh (E) pozostáva z frekvenčného meniča (2), ktorý je spojený s elektromotorom (1) a spojky (3) na vzájomné spojenie vstrekovacieho čerpadla (4) a elektromotora (1) vyhodnocovacĺ okruh (F) pozostáva z počítača (61), ku ktorému sú privedené signály z frekvenčného meniča (2), snímačov (32), (33), (35) tlaku, snímačov (30), (34), (36) teploty, snímačov (31) prietoku, optických indikátorov (54), (55), (56), (57), (58), (59), (60) hladiny a váh2. Laboratórne testovacie zariadenie na sledovanie prietokovej účinnosti filtrov pri aplikácii biopalĺv so simulovaním prevádzkových podmienok podľa nároku 1, V y z n a č u j ú c e s a t ý m , že filtre(5), (6) sú určené na simuláciu prietokovej účinnosti palív.3. Laboratórne testovacie zariadenie na sledovanie prietokovej účinnosti filtrov pri aplikácii biopalív so simulovaním prevádzkových podmienok podľa nároku 1, V y z n a č u j ú c e s a t ý m , že optické indikátory (54), (55), (56), (57), (58), (59) hladiny sú určené na sledovanie rovnomemosti hladiny a sú umiestnené na odmerných valcoch (7), (8), (9), (10), (11), (12).4. Laboratórne testovacie zariadenie na sledovanie prietokovej účinnosti filtrov pri aplikácii biopalív so simulovaním prevádzkových podmienok podľa nároku 1, V y z n a č u j ú c e s a t ý m , že váha5. Laboratórne testovacie zariadenie na sledovanie prietokovej účinnosti filtrov pri aplikácii biopalĺv so simulovaním prevádzkových podmienok podľa nároku 1, V y z n a č u j ú c e s a t ý m , že doplňujúci okruh (D) je prepojený s nízkotlakovým okruhom (A).

MPK / Značky

MPK: B01D 17/032, F02M 37/22, B01D 36/02

Značky: simulovaním, zariadenie, sledovanie, laboratórne, prietokovej, biopalív, podmienok, účinnosti, aplikácii, prevádzkových, testovacie, filtrov

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/6-u7418-laboratorne-testovacie-zariadenie-na-sledovanie-prietokovej-ucinnosti-filtrov-pri-aplikacii-biopaliv-so-simulovanim-prevadzkovych-podmienok.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Laboratórne testovacie zariadenie na sledovanie prietokovej účinnosti filtrov pri aplikácii biopalív so simulovaním prevádzkových podmienok</a>

Podobne patenty