способ диагностирования негерметичности молокопроводов доильных установок
Классы МПК: | A01J7/00 Вспомогательные устройства доильных машин или устройств |
Автор(ы): | Бунин И.А., Сусликов В.И., Барсов Н.А., Квашенников В.И., Ушаков Ю.А., Сабчук С.В. |
Патентообладатель(и): | Оренбургский государственный аграрный университет |
Приоритеты: |
подача заявки:
1996-01-11 публикация патента:
27.12.1997 |
Использование: Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности, к способам диагностирования негерметичности молокопроводов доильных установок. Сущность изобретения: способ диагностирования негерметичности молокопроводов доильных установок заключается в том, что при проверке негерметичности молокопровода или его отдельного участка в него помещается поршень-индикатор, при движении которого по молокопроводу фиксируется время его движения, вакуумметрическое давление в предпоршневом и запоршневом пространствах молокопровода, и по этим показателям расчетным путем определяется негерметичность молокопровода. Полученный результат сравнивают с допустимой величиной негерметичности и делают вывод о техническом состоянии молокопровода. 1 ил.
Рисунок 1
Формула изобретения
Способ диагностирования негерметичности молокопроводов доильных установок, отличающийся тем, что в молокопровод помещают поршень-индикатор, при движении которого замеряют время его движения по молокопроводу или его участку, вакуумметрическое давление в предпоршневом и запоршневом пространствах молокопровода в начале движения и определяют негерметичность молокопровода по формулегде k поправочный коэффициент;
R радиус молокопровода, м;
l длина молокопровода, м;
T время движения поршня-индикатора, с;
Рв1 и Рв2 вакууметрическое давление соответственно в предпоршневом и запоршневом пространствах молокопровода, Па;
lо расстояние от начальной точки молокопровода до точки запуска поршня-индикатора, м.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности, к способам диагностирования негерметичности молокопроводов доильных установок. Цель изобретения снижение затрат на диагностирование, повышение точности диагностирования, обеспечение проверки герметичности отдельных участков и петель молокопровода. Известен способ проверки негерметичности молокопроводов доильных установок с помощью индикаторов КИ-4840, при котором сравнивают результаты показаний индикатора при отклоненном и включенном в работу молокопроводе, причем разница показаний определяет количество воздуха, попадающего в молокопровод за счет неплотностей в нем [1] Данный способ имеет некоторые недостатки: большие затраты времени на проверку негерметичности, сложность конструкции и дороговизна индикатора, ограничение пропускной способности величиной 70 м3/ч, невозможность диагностирования отдельных участков и петель молокопровода. Известен также способ проверки негерметичности молокопроводов по скорости падения вакуумметрического давления с 50 до 36 кПа после отключения вакуумной системы доильной установки от вакуумных насосов [2] Недостатками этого способа являются: невозможность фиксирования вакууметрического давления на отметке 50 кПа из-за отсутствия быстродействующих задвижек, зависимость точности измерения от вместимости вакуумной системы, невозможность диагностирования отдельных участков и петель молокопровода. Предлагаемый способ диагностирования негерметичности молокопроводов доильных установок заключается в том, что при проверке негерметичности молокопровода или его отдельного участка в него помещается поршень-индикатор, при движении которого по молокопроводу фиксируется время его движения, вакууметрическое давление в предпоршневом и запоршневом пространствах молокопровода, и по этим показаниям расчетным путем определяется негерметичность (расход воздуха через неплотности) молокопровода. Полученный результат сравнивают с допустимой величиной негерметичности и делают вывод о техническом состоянии молокопровода. Для вывода формулы расчета негерметичности представим отверстия неплотностей в виде одной узкой щели, направленной вдоль образующей цилиндрической трубы. Ширина этой щели y в общем случае равна y f(x). Левый торец закрыт (см. чертеж). В отсутствие поршня 2 при соответствующей подаче вакуумных насосов и настрое вакуумрегулятора в трубе постоянно поддерживается рабочее давление P1, несмотря на наличие подсоса воздуха через щель. Если в этот момент в трубу поместить поршень 2, то в запоршневом пространстве II давление начнет повышаться до величины P2. При этом Pa > P2 > P1, где Pa атмосферное давление. Поршень начинает двигаться по трубе в сторону меньшего давления P1. Движущей силой поршня будет сила F. F = (P2-P1)R2 > Fтр (I),где Fтр сила трения, H;
R радиус трубы, м. Примем следующие допущения:
сила трения по всей длине трубы постоянна;
сила инерции и сила трения воздуха, текущего по трубе вслед за поршнем, пренебрежительно малы по сравнению с Fтр вследствие малости массы поршня и сравнительной малости скоростей движения поршня;
прососы воздуха в зазоре между поршнем и стенкой трубы отсутствуют. За время dt объем запоршневого пространства возрастает на величину dV = R2dx за счет того, что через щель длиной (x + dx) и шириной f(x) в него натечет атмосферный воздух. Объем этого воздуха будет равен
dV [(x + d[)f(x)]v2dt (2)
где (x + dx)f(x) площадь щели, м2;
v2 скорость воздуха, натекающего через щель в запоршневое пространство, м/с. Дифференциальное уравнение движение поршня-индикатора будет иметь вид:
R2dx = [(x+dx)f(x)]v2dt (3)
или
R2dx = v2f(x)(xdt+dxdt) (4). Пренебрегая членом dxdt как величиной второго порядка малости, получим
R2dx = v2f(x)xdt (5). Значение величины y f(x) в общем случае неопределимо. Заменим f(x) приведенной шириной щели b, имеющей по всей длине трубы постоянное значение. Приведенной шириной щели b называется ширина такой щели, расход воздуха через которую равен действительному расходу Qд через все реальные неплотности. blv2 Qд,
откуда ,
где l длина трубы, м
b приведенная ширина щели, м. Преобразовав уравнение (5), получим,
. Ввиду постоянства величин V2, b, , R, обозначим
,
тогда
,
где vn скорость продвижения поршня-индикатора по трубе, м/с. Формула (9) показывает, что поршень-индикатор в трубе будет двигаться ускоренно со скоростью, линейно возрастающей с ростом X. Время T прохождения поршнем-индикатором расстояния от l0 до l получим, проинтегрировав зависимость (7) предварительно разделив переменные. . После преобразования получим
. В этих формулах l0 всегда больше нуля. Если же l0 0, то натекания атмосферного воздуха в запоршневое пространство не будет. Движения поршня происходить не будет. Формула (11) показывает, что если через трубу пропускать поршни с различной силой трения, но обязательно в пределах l0.l, то BT const. Определим значение приведенной ширины щели b, использовав формулы (8) и (13). . Имея значение приведенной ширины щели и ее длину, можно определить расход воздуха через нее при любом давлении внутри трубы P1 < Pa. Например, расход воздуха Q1 через такую щель при рабочем давлении в молокопроводе P1 будет равен
Q1 blv1,
где v1 скорость атмосферного воздуха, натекающего в трубу через щель при давлении внутри трубы P1 < Pa м/с;
bl площадь щели, м2. Подставив значение b из (14), получим,
. Выражение l/T в данной формуле представляет собой среднюю скорость поршня-индикатора на участке l. . Ширина щели b в реальных условиях изменяется от нескольких единиц до сотен микрометров. Поэтому при определении скоростей v1 и v2 вполне уместно использовать закономерности истечения газов и жидкостей через малые отверстия. На основании этих закономерностей:
,
,
где P1 = (Pa-P1); P2 = (Pa-P2) разность давлений в предпоршневом и запоршневом пространствах трубы и давлением воздуха на наружной поверхности трубы, Па;
коэффициент скорости. Разность давлений DP1 и P2 есть вакуумметрическое давление (вакуум), измеряемое вакуумметрами, установленными соответственно в предпоршневом и запоршневом пространстве трубы. P1 = Pв1 (20),
P2 = Pв2 u (21). Подставив значение v1 и v2 из формул (18) и (19) и из (16), после преобразований получим
,
либо
. Для учета реальных условий движения поршня-индикатора (наличие перетечек воздуха через зазор между поршнем и трубой, непостоянство силы сопротивления по длине молокопровода) результат, полученный по формуле (23), необходимо умножить на поправочный коэффициент "к", определяемый опытным путем. По данным авторов коэффициент к 1,05 1,1. С учетом сказанного формула (23) будет иметь вид
. Литература. 1. Карташов Л.П. Контроль при машинном доении. М. Россельхозиздат, 1977. 2. Памятка по регулировке доильных установок при их эксплуатации. Минск: ВНИИТИМЖ, 1989.
Класс A01J7/00 Вспомогательные устройства доильных машин или устройств