RU2110783C1 - Method of determination of concentration and size of impurity particles in oil or fuel and device intended for its realization - Google Patents

Method of determination of concentration and size of impurity particles in oil or fuel and device intended for its realization Download PDF

Info

Publication number
RU2110783C1
RU2110783C1 RU93042909A RU93042909A RU2110783C1 RU 2110783 C1 RU2110783 C1 RU 2110783C1 RU 93042909 A RU93042909 A RU 93042909A RU 93042909 A RU93042909 A RU 93042909A RU 2110783 C1 RU2110783 C1 RU 2110783C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
concentration
fuel
oil
impurities
electrodes
Prior art date
Application number
RU93042909A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU93042909A (en
Inventor
Валерий Никитович Петров
Валерий Михайлович Кремешный
Original Assignee
Валерий Никитович Петров
Валерий Михайлович Кремешный
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Валерий Никитович Петров, Валерий Михайлович Кремешный filed Critical Валерий Никитович Петров
Priority to RU93042909A priority Critical patent/RU2110783C1/en
Publication of RU93042909A publication Critical patent/RU93042909A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2110783C1 publication Critical patent/RU2110783C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: taring graphs of dependences of current pulse number in electrode power supply circuit from pulse concentration and amplitude, from size of impurity particles in definite tested fuel or oil on several samples with impurities of different concentration and size of particles are obtained. To this end, samples are reduced to temperature of 18-20 C and passed through filter with cell size d=(0.90-0.96)δ, where δ is interelectrode space. Two electrodes are immersed in oil or fuel samples at distance δ=0.2 - 0.3 mm from each, and DC voltage ΔU=(0,03-0,20)Eb•δ ( where Eb is breakdown intensity for oil or fuel under test) is applied to them. Number and amplitude of current pulses in supply circuit of electrodes are measured for 1-10 min. Then the same operations are performed with oil or fuel sample under test, and concentration and size of impurities are determined by taring graphs obtained. Method may be realized by means of device having two electrodes of any shape, except for plane-parallel plates. Interelectrode distance may be changed from 0.2 to 3.0 mm. Area of each electrode is 0.1-50 sq.cm. In addition, device has power supply unit, loading resistor, capacitor, amplifier, measuring unit, indication unit, and acoustic oscillation generator. EFFECT: higher measurement results. 2 cl, 3 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля качества масла и топлива, а также для ранней диагностики начала аварийного износа двигателя. The invention relates to measuring equipment and can be used to control the quality of oil and fuel, as well as for early diagnosis of the onset of emergency engine wear.

Известен способ контроля физико-химических свойств суспензии, при котором в нее погружают два электрода, подводят к ним напряжение и измеряют число импульсов тока, которое зависит от концентрации частиц примесей, и амплитуду импульсов, характеризующую величину активной поверхности частиц [1]. There is a method of controlling the physicochemical properties of a suspension, in which two electrodes are immersed in it, a voltage is applied to them, and the number of current pulses is measured, which depends on the concentration of impurity particles, and the pulse amplitude characterizing the size of the active surface of the particles [1].

Однако этот способ не обеспечивает точность измерения концентрации частиц примесей, так как не все содержащиеся в суспензии частицы попадают на индикаторный электрод с потоком пульпы. Кроме того, способ имеет узкий диапазон применения: им можно фиксировать частицы только в электропроводной среде и только веществ, способных принимать участие в окислительно-восстановительных реакциях. However, this method does not ensure the accuracy of measuring the concentration of impurity particles, since not all particles contained in the suspension fall on the indicator electrode with a pulp stream. In addition, the method has a narrow range of applications: they can fix particles only in an electrically conductive medium and only substances capable of taking part in redox reactions.

Наиболее близким к предлагаемому является способ определения магнитных частиц в диэлектрической жидкости, при котором в нее погружают два электрода, снабженных электромагнитами, поочередно включают их и измеряют количество импульсов тока на втором электроде и их амплитуду. По этим значениям определяют количество и размер магнитных частиц в контролируемом объеме жидкости [2]. Closest to the proposed is a method for determining magnetic particles in a dielectric fluid, in which two electrodes equipped with electromagnets are immersed in it, turn them on one by one and measure the number of current pulses on the second electrode and their amplitude. These values determine the number and size of magnetic particles in a controlled volume of liquid [2].

Применение этого способа, однако, не позволяет определить в масле немагнитные частицы, которые составляют существенную часть продуктов изнашивания двигателей, а также другие примеси, недопустимые в масле и топливе, в частности воду. The application of this method, however, does not allow the determination of non-magnetic particles in oil, which constitute a significant part of engine wear products, as well as other impurities that are unacceptable in oil and fuel, in particular water.

Предлагаемое изобретение направлено на расширение области применения этого способа за счет обеспечения возможности измерения концентрации и размера частиц в масле или топливе любых электропроводных примесей, включая воду. The present invention is aimed at expanding the scope of this method by providing the ability to measure the concentration and particle size in oil or fuel of any electrically conductive impurities, including water.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе определения концентрации и размера частиц примесей в масле или топливе [2], в процессе которого в них погружают два электрода, подводят к ним постоянное напряжение и измеряют количество и амплитуду импульсов тока в цепи питания электродов, согласно изобретению предварительно получают тарировочные графики зависимостей упомянутого количества импульсов от концентрации и амплитуды в связи с размером частиц примесей, для чего приготовляют несколько образцов испытуемого масла или топлива с примесями различной концентрации и размера частиц, приводят их к температуре t = 18 - 20oC, пропускают через фильтр с размером ячеек d = (0,90 - 0,96)•δ, где δ - межэлектродное расстояние, устанавливают электроды на расстоянии δ = 0,2 - 3,0 мм друг от друга, величину напряжения определяют из соотношения ΔU = (0,03-0,20)•Eпроб•δ , где Eпроб. - пробойная напряженность поля для испытуемого масла или топлива, упомянутые количество и амплитуду импульсов определяют в течение времени τ = 1 - 10 мин, для испытуемого масла или топлива строят тарировочные графики зависимостей количества импульсов от концентрации и их амплитуды в связи с размером частиц примесей, затем при тех же условиях определяют концентрацию и размер частиц примесей в масле или топливе с неизвестной концентрацией и размером частиц, для чего приводят их к температуре t, пропуская через фильтр с размером ячеек d, устанавливают электроды на расстоянии δ друг от друга, подводят напряжение ΔU , в течение времени τ измеряют упомянутые количество и амплитуду импульсов и по полученным тарировочным графикам определяют концентрацию и размер частиц примесей.This goal is achieved by the fact that in the known method for determining the concentration and particle size of impurities in oil or fuel [2], during which two electrodes are immersed in them, a constant voltage is applied to them and the number and amplitude of current pulses in the electrode power circuit are measured, according to The invention first obtains calibration graphs of the dependences of the mentioned number of pulses on the concentration and amplitude in connection with the particle size of impurities, for which several samples of the test oil or t are prepared Pliva doped with different concentration and particle size, bring them to the temperature t = 18 - 20 o C, is passed through a filter with a mesh size of d = (0,90 - 0,96) • δ, where δ - inter-electrode distance is set on the electrodes the distance δ = 0.2 - 3.0 mm from each other, the voltage value is determined from the relation ΔU = (0.03-0.20) • E samples • δ, where E samples. - breakdown field strength for the test oil or fuel, the mentioned number and amplitude of pulses is determined over a time τ = 1 - 10 min, calibration curves of the dependences of the number of pulses on concentration and their amplitude in relation to the particle size of impurities are constructed for the test oil or fuel, then under the same conditions, determine the concentration and particle size of impurities in oil or fuel with an unknown concentration and particle size, for which they bring them to temperature t, passing through a filter with mesh size d, is set Lebanon electrodes at a distance δ from one another, is fed voltage ΔU, for the time τ measured by the number and amplitude of said pulses and the obtained calibration curve, the concentration and size of impurity particles.

Сопоставительный анализ предлагаемого способа со способом-прототипом [2] показал следующее (см. табл.1). A comparative analysis of the proposed method with the prototype method [2] showed the following (see table 1).

Таким образом, предлагаемый способ содержит необходимые действия над материальными объектами - маслом и топливом - (Д/О) в числе своих ограничительных признаков (признаки 5, 7, 11, 12) и своих отличительных признаков (признаки 2, 3, 4, 6 и 14). Следовательно, он в принципе относится к виду охраноспособных способов и соответствует критерию "новизна". Thus, the proposed method contains the necessary actions on material objects - oil and fuel - (D / O) among its restrictive signs (signs 5, 7, 11, 12) and its distinctive signs (signs 2, 3, 4, 6 and 14). Therefore, it basically refers to the type of protected methods and meets the criterion of "novelty."

Структура этого решения по указанным номерам признаков выражается в виде: 1, 5, 7, 11, 12, 16, отличающийся 2, 3, 4, 6, 8, 10, 13, 14, 15. The structure of this decision according to the indicated feature numbers is expressed as: 1, 5, 7, 11, 12, 16, characterized by 2, 3, 4, 6, 8, 10, 13, 14, 15.

Следовательно, этот способ по выбранному прототипу [2] критерию "новизна" соответствует в объеме предлагаемой формулы изобретения. Therefore, this method according to the selected prototype [2] the criterion of "novelty" corresponds to the scope of the proposed claims.

Для исследования изобретательского уровня предложения его отличительные признаки целесообразно рассмотреть в трех группах. To study the inventive step of the proposal, its distinguishing features should be considered in three groups.

Использование признаков 2, 3, 4 и 15 широко известно по другим способам. Сами по себе известны признаки 6, 10 и 13. Однако ни в одном из известных способов определения концентрации и размеров частиц примесей в масле или топливе эти признаки не используются для определения концентрации и размеров немагнитных частиц металлов, других примесей и, в частности, воды, т.е. в предлагаемом способе они проявляют новое свойство - расширяют область применения способа. Использование признаков 8 и 14 в других способах по легальным источникам неизвестно. The use of features 2, 3, 4 and 15 is widely known in other ways. Signs 6, 10 and 13 are known per se. However, in none of the known methods for determining the concentration and particle size of impurities in oil or fuel, these signs are not used to determine the concentration and size of non-magnetic metal particles, other impurities, and in particular water, those. in the proposed method, they exhibit a new property - expand the scope of the method. The use of signs 8 and 14 in other methods according to legal sources is unknown.

Поскольку использование признаков 8 и 14 в способах определения концентрации примесей в масле или топливе вообще неизвестно, а использование признаков 6, 10 и 13 в предлагаемом способе создает новое свойство, указанное решение соответствует критерию "изобретательский уровень". Since the use of features 8 and 14 in methods for determining the concentration of impurities in oil or fuel is generally unknown, and the use of features 6, 10 and 13 in the proposed method creates a new property, this solution meets the criterion of "inventive step".

Известно устройство для контроля физико-химических свойств суспензии, содержащее два электрода, один из которых является индикаторным, источник напряжения, блок выделения импульса тока, импульсный усилитель, амплитудные дискриминаторы и регистрирующее устройство [1]. A device for monitoring the physico-chemical properties of a suspension containing two electrodes, one of which is an indicator, a voltage source, a current pulse isolation unit, a pulse amplifier, amplitude discriminators and a recording device [1].

Применение этого устройства не обеспечивает точности измерения концентрации и размеров частиц примесей, так как не все содержащиеся в суспензии частицы попадают на индикаторный электрод с потоком пульпы. Кроме того, это устройство работоспособно только в электропроводных средах. The use of this device does not ensure the accuracy of measuring the concentration and particle size of impurities, since not all particles contained in the suspension fall on the indicator electrode with a pulp stream. In addition, this device is operable only in electrically conductive environments.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для определения магнитных частиц в диэлектрических жидкостях, содержащее два электрода, источники питания, два электромагнита, резистор и осциллограф [2]. The closest in technical essence to the proposed is a device for determining magnetic particles in dielectric fluids, containing two electrodes, power supplies, two electromagnets, a resistor and an oscilloscope [2].

Это устройство работоспособно в жидкостях-диэлектриках, однако не позволяет определять немагнитные частицы и другие примеси, недопустимые в масле и топливе, в частности воду. This device is operable in dielectric fluids, but it does not allow the determination of non-magnetic particles and other impurities that are unacceptable in oil and fuel, in particular water.

Предлагаемое устройство направлено на расширение области применения известного устройства за счет обеспечения возможности измерения концентрации и размера в масле или топливе частиц любых электропроводных примесей, включая воду. The proposed device is aimed at expanding the scope of the known device by providing the ability to measure the concentration and size in oil or fuel of particles of any conductive impurities, including water.

Поставленная цель достигается тем, что известное устройство для определения концентрации и размера частиц примесей в масле или топливе, содержащее первый и второй электроды с первым электродом своим первым выходом блок питания, связанное с выходом второго электрода нагрузочное сопротивление, а также блок индикации и генератор акустических колебаний, согласно изобретению дополнительно содержит конденсатор, усилитель и блок измерения, при этом выход второго электрода связан с входом конденсатора, выход конденсатора связан с вторым входом усилителя, первый вход которого связан с вторым выходом упомянутого блока питания и выходом нагрузочного сопротивления, выход усилителя связан с входом блока измерения, выход которого связан с входом упомянутого блока индикации, причем межэлектродное расстояние должно быть изменяемым в пределах δ = 0,2 - 3,0 мм, электроды не должны иметь форму плоскопараллельных пластин, а площадь каждого из них должна составлять 0,1 - 50 см2. Следовательно, указанное решение соответствует критерию "новизна".This goal is achieved by the fact that the known device for determining the concentration and particle size of impurities in oil or fuel, containing the first and second electrodes with the first electrode with its first output, a power supply, load resistance associated with the output of the second electrode, as well as an indication unit and an acoustic oscillation generator , according to the invention further comprises a capacitor, an amplifier and a measurement unit, wherein the output of the second electrode is connected to the input of the capacitor, the output of the capacitor is connected to the second input ohm of the amplifier, the first input of which is connected to the second output of the mentioned power supply unit and the output of the load resistance, the output of the amplifier is connected to the input of the measurement unit, the output of which is connected to the input of the indicated display unit, and the interelectrode distance must be varied within δ = 0.2 - 3 , 0 mm, the electrodes should not be in the form of plane-parallel plates, and the area of each of them should be 0.1 - 50 cm 2 . Therefore, this solution meets the criterion of "novelty."

Для исследования соответствия решения критерию "изобретательский уровень" его отличительные признаки целесообразно рассмотреть порознь. Использование каждого из них по тому же назначению порознь широко известно, в том числе и в аппаратуру для электрических измерений. Однако в предлагаемом сочетании с ограничительными признаками они реализуют неизвестный ранее алгоритм определения концентрации и размера частиц примесей в масле или топливе по предлагаемому способу и, тем самым, проявляют заведомо новое сверхсуммарное свойство - расширение области применения устройства за счет возможности определения концентрации и размера частиц кроме магнитных еще и немагнитных примесей, а также воды в масле или топливе. Поэтому указанное решение соответствует критерию "изобретательский уровень". To study the compliance of the solution with the criterion of "inventive step", its distinguishing features should be considered separately. The use of each of them for the same purpose separately is widely known, including in equipment for electrical measurements. However, in the proposed combination with restrictive features, they implement an previously unknown algorithm for determining the concentration and particle size of impurities in oil or fuel by the proposed method and, thus, exhibit a deliberately new ultramount property - expanding the scope of the device due to the possibility of determining the concentration and size of particles other than magnetic non-magnetic impurities, as well as water in oil or fuel. Therefore, this solution meets the criterion of "inventive step".

Предлагаемое устройство предназначено специально для осуществления предлагаемого способа. По сравнению с иными средствами оно позволяет реализовать этот способ наиболее эффективно. Поэтому оно заявляется самостоятельно. The proposed device is intended specifically for the implementation of the proposed method. Compared with other means, it allows you to implement this method most effectively. Therefore, it is declared independently.

На фиг. 1 показан характер тарировочного графика зависимости количества импульсов тока в цепи питания электродов от концентрации примесей; на фиг. 2 - характер тарировочного графика зависимости амплитуды импульсов тока от размера частиц примесей; на фиг. 3 - схема предлагаемого устройства. In FIG. 1 shows the nature of the calibration graph of the dependence of the number of current pulses in the power supply circuit of the electrodes on the concentration of impurities; in FIG. 2 - the nature of the calibration graph of the dependence of the amplitude of the current pulses on the particle size of the impurities; in FIG. 3 - diagram of the proposed device.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом (общий пример способа). The proposed method is as follows (general example of the method).

Сначала получают тарировочные графики зависимостей количества импульсов тока в цепи питания электродов от концентрации и амплитуды импульсов в связи с размером частиц примесей в конкретном испытуемом масле или топливе. Для этого приготовляют несколько образцов этого масла или топлива с примесями различной концентрации и размера частиц. В качестве примесей выбирают частицы продуктов изнашивания двигателей или деталей агрегатов, в которых работает испытуемое масло или топливо. В случае, если необходимо определить наличие, концентрацию и размер частиц воды в топливе или масле перед их заправкой в соответствующие системы двигателя, в качестве примесей в топливо или масло вводят воду в различной концентрации и с различным размером частиц. После этого масло или топливо приводят к температуре t = 18 - 20oC и пропускают через фильтр с размером ячеек d = (0,90-0,96)•δ , где δ - межэлектродное расстояние. Затем в емкость с маслом или топливом погружают два электрода, устанавливают их на расстоянии δ = 0,2 - 3,0 мм друг от друга и подводят к ним постоянное напряжение, величину которого определяют из соотношения: ΔU = (0,03-0,20)•Eпроб•δ , где Eпроб. - пробойная напряженность для испытуемого масла или топлива. Количество и амплитуду импульсов тока в цепи питания электродов измеряют в течение τ = 1 - 10 мин. После этого по полученным данным строят тарировочные графики зависимостей количества импульсов от концентрации примесей и амплитуды от размера частиц примесей. Затем определяют концентрацию и размер частиц примесей в масле или топливе с неизвестной концентрацией и размером частиц. Для этого их приводят к той же температуре t, пропускают через фильтр с тем же размером ячеек d, устанавливают электроды на том же расстоянии δ друг от друга, подводят то же напряжение ΔU , в течение того же времени τ измеряют количество и амплитуду импульсов и по полученным ранее тарировочным графикам определяют концентрацию и размер частиц примесей. Физическая сущность происходящих при этом процессов впервые установлена в исследованиях заявителя и описана в разделе "Работа устройства".First, calibration graphs are obtained of the dependences of the number of current pulses in the electrode supply circuit on the concentration and amplitude of the pulses in relation to the particle size of the impurities in a particular test oil or fuel. To do this, prepare several samples of this oil or fuel with impurities of various concentrations and particle sizes. As impurities, particles of wear products of engines or parts of units in which the test oil or fuel is operated are selected. In the event that it is necessary to determine the presence, concentration and particle size of water in a fuel or oil before refueling them in the corresponding engine systems, water in various concentrations and with different particle sizes is introduced into the fuel or oil as impurities. After that, the oil or fuel is brought to a temperature of t = 18 - 20 o C and passed through a filter with a mesh size of d = (0.90-0.96) • δ, where δ is the interelectrode distance. Then, two electrodes are immersed in a container with oil or fuel, they are installed at a distance of δ = 0.2 - 3.0 mm from each other and a constant voltage is applied to them, the value of which is determined from the relation: ΔU = (0.03-0, 20) • E samples • δ, where E samples. - breakdown strength for the test oil or fuel. The number and amplitude of current pulses in the power supply circuit of the electrodes is measured for τ = 1 - 10 minutes. After that, calibration data are used to plot calibration curves for the dependences of the number of pulses on the concentration of impurities and the amplitude on the particle size of the impurities. Then determine the concentration and particle size of the impurities in the oil or fuel with an unknown concentration and particle size. To do this, they are brought to the same temperature t, passed through a filter with the same cell size d, electrodes are installed at the same distance δ from each other, the same voltage ΔU is applied, during the same time τ the number and amplitude of the pulses are measured, and calibration curves obtained earlier determine the concentration and particle size of impurities. The physical nature of the processes occurring in this case was first established in the studies of the applicant and is described in the "Device Operation" section.

Существенность признаков предлагаемых значений параметров режимов операций способа для достижения цели изобретения установлена экспериментально и объясняется следующим. The significance of the features of the proposed values of the parameters of the modes of operation of the method to achieve the purpose of the invention is established experimentally and is explained as follows.

Приведение испытуемых масла или топлива к температуре t = 18 - 20oC необходимо для исключения погрешности в измерении концентрации и размера частиц примесей, связанной с изменением вязкости масла или топлива при изменении их температуры. Уменьшение температуры менее 18oC увеличит время измерения за счет увеличения их вязкости, а превышение 20oC нецелесообразно по причинам увеличения затрат энергии на подогрев и пожарной безопасности.Bringing the test oil or fuel to a temperature of t = 18 - 20 o C is necessary to eliminate errors in measuring the concentration and particle size of impurities associated with a change in the viscosity of the oil or fuel with a change in their temperature. A decrease in temperature of less than 18 o C will increase the measurement time by increasing their viscosity, and an excess of 20 o C is impractical for reasons of increasing energy costs for heating and fire safety.

Пропускание масла или топлива через фильтр с размером ячеек d = (0,90-0,96)•δ необходимо для исключения короткого замыкания между электродами в случае попадания на них частиц размером больше межэлектродного расстояния. Уменьшение d менее 0,9•δ нецелесообразно ввиду уменьшения точности способа, а при d более 0,96•δ может произойти короткое замыкание электродов. The passage of oil or fuel through a filter with a mesh size of d = (0.90-0.96) • δ is necessary to prevent a short circuit between the electrodes in the event of particles having a size greater than the interelectrode distance. A decrease in d less than 0.9 • δ is impractical due to a decrease in the accuracy of the method, and for d more than 0.96 • δ, short circuiting of the electrodes can occur.

При уменьшении межэлектродного расстояния менее 0,2 мм снижается чувствительность способа за счет невозможности фиксирования крупных, размеров 0,2 мм и более частиц примесей, а при δ более 3 мм снижается чувствительность к мелкодисперсным частицам примесей. Межэлектродное расстояние выбирают в зависимости от того, концентрацию частиц какого размера необходимо определить в испытуемом масле или топливе. With a decrease in the interelectrode distance of less than 0.2 mm, the sensitivity of the method decreases due to the impossibility of fixing coarse, 0.2 mm or more particles of impurities, and with δ more than 3 mm, the sensitivity to fine particles of impurities decreases. The interelectrode distance is selected depending on the concentration of particles of what size must be determined in the test oil or fuel.

При уменьшении подводимого к электродам напряжения менее 0,03•Eпроб•δ способ теряет чувствительность за счет значительного уменьшения средней напряженности электрического поля, а увеличение напряжения свыше 0,2•Eпроб•δ нецелесообразно ввиду значительного увеличения вероятности пробоя прослойки масла или топлива между электродами и ухудшения условий техники безопасности при осуществлении способа.If the voltage supplied to the electrodes is reduced to less than 0.03 • E samples • δ, the method loses sensitivity due to a significant decrease in the average electric field strength, and an increase in voltage above 0.2 • E samples • δ is impractical due to a significant increase in the probability of breakdown of the layer of oil or fuel between electrodes and deterioration of safety conditions during the implementation of the method.

Уменьшение времени τ измерения амплитуды и количества импульсов тока менее 1 мин значительно снижает точность определения концентрации и размера частиц примесей, а увеличение времени измерения более 10 мин нецелесообразно, так как не повышает эту точность, но значительно увеличивает затраты времени на одно измерение. Reducing the time τ of measuring the amplitude and number of current pulses of less than 1 min significantly reduces the accuracy of determining the concentration and particle size of impurities, and increasing the measurement time of more than 10 minutes is impractical, since it does not increase this accuracy, but significantly increases the time spent on one measurement.

При уменьшении площади каждого электрода менее 0,1 см2 чувствительность устройства значительно снижается. При увеличении этой площади свыше 50 см2 значительно возрастает межэлектродная емкость, что приводит к появлению погрешности за счет уменьшения количества и амплитуды импульсов. Кроме того, импульсы от малых частиц становится невозможно выделить на фоне шумов.When reducing the area of each electrode less than 0.1 cm 2 the sensitivity of the device is significantly reduced. With an increase in this area over 50 cm 2 , the interelectrode capacitance significantly increases, which leads to the appearance of an error due to a decrease in the number and amplitude of pulses. In addition, pulses from small particles become impossible to distinguish from the background of noise.

Электроды не должны иметь форму плоскопараллельных пластин для обеспечения неоднородности электрического поля в межэлектродном пространстве. The electrodes should not be in the form of plane-parallel plates to ensure heterogeneity of the electric field in the interelectrode space.

Предлагаемый способ может быть реализован также с помощью предлагаемого устройства (частный пример способа). The proposed method can also be implemented using the proposed device (a particular example of the method).

Это устройство содержит (фиг. 3) два электрода 1 и 2 с возможностью изменения межэлектродного расстояния от 0,2 до 3,0 мм любой формы кроме плоскопараллельных пластин и площадью 0,1 - 50 см2 каждый, блок питания 3, нагрузочное сопротивление 4, конденсатор 5, усилитель 6, блок измерения 7, блок индикации 8 и генератор акустических колебания 9.This device contains (Fig. 3) two electrodes 1 and 2 with the possibility of changing the interelectrode distance from 0.2 to 3.0 mm of any shape except for plane-parallel plates and an area of 0.1 - 50 cm 2 each, power supply 3, load resistance 4 , a capacitor 5, an amplifier 6, a measurement unit 7, an indication unit 8, and an acoustic oscillation generator 9.

Устройство при осуществлении способа функционирует следующим образом. The device when implementing the method operates as follows.

При подведении к электродам, опущенным в масло или топливо на расстоянии δ друг от друга, постоянного напряжения, электроды приобретают разноименные заряды, а в межэлектродном пространстве благодаря форме электродов, отличной от плоскопараллельных пластин, образуется неоднородное электрическое поле. Если частиц примесей в масле или топливе нет, между электродами протекает очень малый постоянный ток, обусловленный электрической проводимостью масла или топлива. Удельное сопротивление различных масел и топлив составляет 108 - 1013 Ом•м, поэтому, например, при напряжении ΔU на электродах 2 кВ, площади электродов 0,2 см2 и зазоре между ними 1 мм этот ток не превышает 0,1 - 0,4 мкА.When a constant voltage is applied to the electrodes immersed in the oil or fuel at a distance of δ from each other, the electrodes acquire opposite charges, and an inhomogeneous electric field is formed in the interelectrode space due to the shape of the electrodes, which is different from plane-parallel plates. If there are no particles of impurities in the oil or fuel, a very small direct current flows between the electrodes due to the electrical conductivity of the oil or fuel. The specific resistance of various oils and fuels is 10 8 - 10 13 Ohm • m, therefore, for example, at a voltage ΔU at 2 kV electrodes, an electrode area of 0.2 cm 2 and a gap of 1 mm between them, this current does not exceed 0.1 - 0 , 4 μA.

При наличии в масле или топливе в приэлектродном пространстве частиц примесей под влиянием электрического поля в каждой из них происходит перераспределение зарядов, т.е. на сторонах частицы, обращенных к электродам, наводятся заряды, по знаку противоположные зарядам соответствующих электродов. Благодаря этому частица превращается в электрический диполь, на который помимо ориентируемого момента действует неуравновешенная сила в направлении возрастания напряженности поля, пропорциональная величине индуцированных в частице зарядов и разности напряженностей поля между полюсами диполя (Элементарный учебник физики. Под ред. Г.С.Ландсберга. - М.: Наука, 1969, т. 2, с. 40, текст под рис. 24, 25; Штрауф Е.А., Курс физики. - Л.: Судпромгиз, 1962, т. 2, с. 43). Поэтому частица начинает двигаться в направлении возрастания напряженности поля к тому электроду, к которому она была ближе в момент включения поля. Соприкоснувшись с электродом, частица получает от него заряд того же знака, каким он заряжен сам, так как одноименно заряженные тела отталкиваются, частица отталкивается от этого электрода и движется к противоположно заряженному электроду. Соприкоснувшись с ним, частица перезаряжается зарядом его знака, отталкивается от него и движется к противоположно заряженному электроду, т.е. происходит осцилляция частицы между электродами. Такое же движение совершают и все остальные частицы примесей. При соприкосновении каждой частицы с электродом 2 в цепи возникает импульс тока. Количество их пропорционально количеству осциллирующих в межэлектродном пространстве частиц, а амплитуда импульсов пропорциональна размеру этих частиц. Импульсы тока вызывают соответствующие им импульсы напряжения на нагрузочном сопротивлении 4, которые через конденсатор 5 поступают на вход усилителя 6. Здесь импульсы напряжения усиливаются до уровня, достаточного для измерения их количества и амплитуды блоком измерения 7. Конечная информация о концентрации и размере частиц примесей выдается блоком индикации 8. Для исключения коагуляции частиц примесей, которая снижает точность измерения, контролируемое масло или топливо подвергается воздействию акустического поля, создаваемого генератором 9. In the presence of impurity particles in the oil or fuel in the near-electrode space under the influence of an electric field, a redistribution of charges occurs in each of them, i.e. on the sides of the particle facing the electrodes, charges are induced that are opposite in sign to the charges of the respective electrodes. Due to this, the particle turns into an electric dipole, which, in addition to the orientated moment, is affected by an unbalanced force in the direction of increasing field strength, proportional to the magnitude of the charges induced in the particle and the difference in field strength between the poles of the dipole (Elementary textbook of physics. Edited by G.S. Landsberg .-- M .: Nauka, 1969, v. 2, p. 40, text under Fig. 24, 25; Strauf E.A., Course in Physics. - L .: Sudpromgiz, 1962, v. 2, p. 43). Therefore, the particle begins to move in the direction of increasing field strength to the electrode to which it was closer when the field was turned on. In contact with the electrode, the particle receives a charge from it of the same sign as it is charged by itself, since the same charged bodies repel, the particle repels from this electrode and moves to the oppositely charged electrode. Touching it, the particle is recharged with the charge of its sign, pushes away from it and moves to the oppositely charged electrode, i.e. A particle oscillates between the electrodes. All other particles of impurities perform the same motion. When each particle contacts the electrode 2, a current pulse arises in the circuit. Their number is proportional to the number of particles oscillating in the interelectrode space, and the amplitude of the pulses is proportional to the size of these particles. The current pulses cause their corresponding voltage pulses at the load resistance 4, which are fed through the capacitor 5 to the input of the amplifier 6. Here, the voltage pulses are amplified to a level sufficient to measure their quantity and amplitude by the measuring unit 7. The final information about the concentration and particle size of the impurities is given by the block Indications 8. To prevent coagulation of impurity particles, which reduces the accuracy of the measurement, the controlled oil or fuel is exposed to the acoustic field generated by the gene ATOR 9.

Количественные примеры. Quantitative examples.

Пример 1. Производили измерение концентрации и размера частиц примесей металлических продуктов изнашивания деталей авиационного двигателя, в маслосистеме которого применяют масло МК-8, имеющее пробойную напряженность электрического поля Eпроб. = 19,5 кВ/мм. Необходимые тарировочные графики получали и определение концентрации и размера частиц примесей в масле с неизвестной концентрацией и размером частиц производили при следующих параметрах операций способа: t = 19oC, d = 0,93•δ , δ = 1,6 мм, ΔU = 0,1Eпроб•δ = 0,1•19,5•1,6 = 3,12 кВ, τ = 5 мин, площадь каждого электрода 25 см2 . Полученные тарировочные графики представлены на фиг. 1 (кривая 1) и фиг. 2. На фиг. 2 приведена только одна кривая, так как амплитуда импульсов не зависит от материала частиц, а зависит только от площади их поверхности. За время измерения τ = 5 мин зафиксировано 1450 импульсов с амплитудой 16 - 28 мВ. По указанным кривым определяем концентрацию частиц 80 г/т и их размер 3,6 - 4,9 мкм.Example 1. The concentration and particle size of impurities of metal products of wear of parts of an aircraft engine were measured, in the oil system of which MK-8 oil is used, having a breakdown electric field E of the samples. = 19.5 kV / mm. The necessary calibration schedules were obtained and the concentration and particle size of impurities in an oil with an unknown concentration and particle size were determined with the following parameters of the method operations: t = 19 o C, d = 0.93 • δ, δ = 1.6 mm, ΔU = 0 , 1E samples • δ = 0.1 • 19.5 • 1.6 = 3.12 kV, τ = 5 min, the area of each electrode is 25 cm 2 . The obtained calibration graphs are presented in FIG. 1 (curve 1) and FIG. 2. In FIG. Figure 2 shows only one curve, since the amplitude of the pulses does not depend on the material of the particles, but depends only on their surface area. During the measurement time τ = 5 min, 1450 pulses with an amplitude of 16 - 28 mV were recorded. From these curves, we determine the concentration of particles of 80 g / t and their size of 3.6 - 4.9 microns.

Пример 2. Производили измерение концентрации эмульсионной воды в пробе авиационного топлива РТ, имеющего пробойную напряженность электрического поля Eпроб = 20,2 кВ/мм. Необходимые тарировочные графики и определение концентрации и размера частиц воды в пробе топлива с неизвестной концентрацией и размером частиц производили при следующих параметрах операций способа: t = 19oC, d = 0,93•δ , δ = 1,6 мм, ΔU = 0,1Eпроб•δ = 0,1•20,2•1,6 = 3,23 кВ, τ = 5 мин, площадь каждого электрода 25 см2. Полученные тарировочные графики представлены на фиг. 1 (кривая 2) и фиг. 2. За время измерения зафиксировано 1750 импульсов с амплитудой 0,4 - 2,4 мВ. По указанным кривым концентрация воды в топливе составляет 20 г/т, а размер частиц - 1,8 - 4,5 мкм.Example 2. A measurement was made of the concentration of emulsion water in a sample of RT aviation fuel having a breakdown electric field strength E samples = 20.2 kV / mm. The necessary calibration graphs and determination of the concentration and size of water particles in a fuel sample with an unknown concentration and particle size were carried out with the following parameters of the method operations: t = 19 o C, d = 0.93 • δ, δ = 1.6 mm, ΔU = 0 , 1E samples • δ = 0.1 • 20.2 • 1.6 = 3.23 kV, τ = 5 min, the area of each electrode is 25 cm 2 . The obtained calibration graphs are presented in FIG. 1 (curve 2) and FIG. 2. During the measurement, 1750 pulses with an amplitude of 0.4 - 2.4 mV were recorded. According to these curves, the water concentration in the fuel is 20 g / t, and the particle size is 1.8 - 4.5 microns.

Для иллюстрации и подтверждения возможности получения технического результата - расширения области применения способа - в предложенных интервалах параметров операций и отсутствии возможности получения указанного технического результата за пределами предложенных интервалов, была проведена серия опытов по определению концентрации и размера частиц металлических примесей в масле МК-8 и воды в топливе РТ пятью способами (табл. 2). Способы 2 - 4 предложены с параметрами операций по границам и внутри предлагаемых диапазонов, причем способ 3 подробно описан в двух вышеприведенных примерах, способ 1 с параметрами операций ниже нижних предлагаемых пределов, а способ 5 - выше верхних предлагаемых пределов. To illustrate and confirm the possibility of obtaining a technical result — expanding the scope of the method — in the proposed intervals of operation parameters and the inability to obtain the specified technical result outside the proposed intervals, a series of experiments was conducted to determine the concentration and particle size of metallic impurities in MK-8 oil and water in RT fuel in five ways (Table 2). Methods 2 to 4 are proposed with operation parameters along the boundaries and within the proposed ranges, moreover, method 3 is described in detail in the two above examples, method 1 with operation parameters below the lower proposed limits, and method 5 is above the upper proposed limits.

Кроме того, в этой таблице приведены и результаты испытаний способа-прототипа [2] с помощью устройства-прототипа [2]. Этот способ использовали для определения концентрации и размера частиц примесей в тех же образцах масла МК-8 и топлива РТ с неизвестной концентрацией и размером частиц, что и при испытании способов 1 - 5. In addition, this table shows the test results of the prototype method [2] using the prototype device [2]. This method was used to determine the concentration and particle size of impurities in the same samples of MK-8 oil and RT fuel with an unknown concentration and particle size, as in the testing of methods 1 to 5.

Испытания показали, что способ-прототип [2] дает заниженные значения концентрации частиц примесей в масле за счет невозможности учета немагнитных металлических частиц и не применим для определения воды в топливе и масле. Способ 1 неработоспособен ввиду малой площади электродов, малого расстояния между ними, малой напряженности электрического поля и малого времени измерения. Способ 5 также неработоспособен ввиду превышения верхних границ всех предложенных параметров операций. Tests have shown that the prototype method [2] gives underestimated concentrations of impurity particles in oil due to the impossibility of taking non-magnetic metal particles into account and is not applicable for determining water in fuel and oil. Method 1 is inoperative due to the small area of the electrodes, the small distance between them, the low electric field strength and the short measurement time. Method 5 is also inoperative due to exceeding the upper boundaries of all the proposed operation parameters.

Таким образом, предлагаемые технические решения удовлетворяют всем предъявленным к изобретениям критериям: являются новыми, имеют изобретательский уровень и промышленно применимы. Thus, the proposed technical solutions satisfy all the criteria for inventions: they are new, have an inventive step and are industrially applicable.

Claims (2)

1. Способ определения концентрации и размера частиц примесей в масле или топливе, в процессе которого в них погружают два электрода, подводят к ним постоянное напряжение и измеряют количество и амплитуду импульсов тока в цепи питания электродов, отличающийся тем, что предварительно получают тарировочные графики зависимостей упомянутых количества импульсов от концентрации и амплитуды от размера частиц примесей, для чего приготовляют несколько образцов испытуемого масла или топлива с примесями различной концентрации и размера частиц, приводит их к температуре t = 18 - 20oС, пропускают через фильтр с размером ячеек d = (0,90 - 0,96) δ , где δ - межэлектродное расстояние, устанавливают электроды на расстоянии δ = 0,2 - 3,0 мм друг от друга, величину напряжения определяют из соотношения
ΔU = (0,03-0,20)•Eпроб•δ,
где Епроб - пробойная напряженность электрического поля для испытуемого масла или топлива,
количество и амплитуду импульсов измеряют в течение времени τ = 1 - 10 мин, для испытуемого масла или топлива строят тарировочные графики зависимостей количества импульсов от концентрации и амплитуды от размера частиц примесей, затем при тех же условиях определяют концентрацию и размер частиц примесей в масле или топливе с неизвестной концентрацией и размером частиц, для чего приводят их к температуре t, пропускают через фильтр с размером ячеек d, устанавливают электроды на расстоянии δ друг от друга, подводят к электродам напряжение ΔU, в течение времени τ измеряют количество и амплитуду импульсов и по полученным тарировочным графикам определяют концентрацию и размер частиц примесей.
1. A method for determining the concentration and particle size of impurities in oil or fuel, during which two electrodes are immersed in them, apply a constant voltage to them and measure the number and amplitude of current pulses in the electrode supply circuit, characterized in that calibration graphs of the dependencies of the aforementioned are preliminarily obtained the number of pulses from the concentration and amplitude from the particle size of the impurities, for which several samples of the test oil or fuel with impurities of different concentration and particle size are prepared, p ivodit them to a temperature t = 18 - 20 o C, is passed through a filter with a mesh size of d = (0,90 - 0,96) δ , where δ - interelectrode distance, electrodes mounted in the region δ = 0.2 - 3.0 mm from each other, the magnitude of the voltage is determined from the ratio
ΔU = (0.03-0.20) • E samples • δ,
where E p r o b - breakdown voltage of the electric field for the test oil or fuel,
the number and amplitude of pulses is measured over time τ = 1 - 10 min, calibration plots of the dependences of the number of pulses on the concentration and amplitude on the particle size of impurities are constructed for the test oil or fuel, then, under the same conditions, the concentration and particle size of the impurities in the oil or fuel are determined with unknown concentration and particle size, for which they are brought to a temperature t, passed through a filter with a mesh size d, electrodes are installed at a distance δ from each other, voltage ΔU is applied to the electrodes, ix time τ measured quantity and the pulse amplitude and the obtained calibration curve, the concentration and size of impurity particles.
2. Устройство для определения концентрации примесей в масле или топливе, содержащее первый и второй электроды, связанный с первым электродом своим первым выходом блок питания, связанное с выходом второго электрода нагрузочное сопротивление, а также блок индикации и генератор акустических колебаний, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит конденсатор, усилитель и блок измерения, при этом выход второго электрода связан с входом конденсатора, выход конденсатора связан с вторым входом усилителя, первый вход которого связан с вторым выходом блока питания и выходом нагрузочного сопротивления, выход усилителя связан с входом блока измерения, выход которого связан с входом блока индикации, причем межэлектродное расстояние должно быть изменяемым в пределах δ = 0,2 - 3,0 мм, электроды не должны иметь форму плоскопараллельных пластин, а площадь каждого из них должна составлять 0,1 - 50 см2.2. A device for determining the concentration of impurities in oil or fuel, containing the first and second electrodes, a power supply connected to the first electrode by its first output, a load resistance connected to the output of the second electrode, and an indication unit and an acoustic oscillation generator, characterized in that it additionally contains a capacitor, an amplifier and a measurement unit, while the output of the second electrode is connected to the input of the capacitor, the output of the capacitor is connected to the second input of the amplifier, the first input of which is connected to the second the output of the power supply and the output of the load resistance, the output of the amplifier is connected to the input of the measuring unit, the output of which is connected to the input of the display unit, the interelectrode distance must be variable within δ = 0.2 - 3.0 mm, the electrodes should not be in the form of plane-parallel plates , and the area of each of them should be 0.1 - 50 cm 2 .
RU93042909A 1993-08-27 1993-08-27 Method of determination of concentration and size of impurity particles in oil or fuel and device intended for its realization RU2110783C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93042909A RU2110783C1 (en) 1993-08-27 1993-08-27 Method of determination of concentration and size of impurity particles in oil or fuel and device intended for its realization

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93042909A RU2110783C1 (en) 1993-08-27 1993-08-27 Method of determination of concentration and size of impurity particles in oil or fuel and device intended for its realization

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU93042909A RU93042909A (en) 1995-12-20
RU2110783C1 true RU2110783C1 (en) 1998-05-10

Family

ID=20146988

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU93042909A RU2110783C1 (en) 1993-08-27 1993-08-27 Method of determination of concentration and size of impurity particles in oil or fuel and device intended for its realization

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2110783C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000072005A1 (en) * 1999-05-24 2000-11-30 Reid Asset Management Company Detection of wear-particles and other impurities in industrial or other fluids
CN103926276A (en) * 2014-03-25 2014-07-16 天津大学 Online oil liquid abrasive particle monitoring device and measuring method
RU2563813C2 (en) * 2014-01-20 2015-09-20 Анатолий Анатольевич Браилко Method to monitor content of mechanical impurities in fluid, device for its realisation and system of monitoring of mechanical impurities content in fluid flow

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6255954B1 (en) 1999-01-29 2001-07-03 Reid Asset Management Company Detection of wear-particles and other impurities in industrial or other fluids
WO2000072005A1 (en) * 1999-05-24 2000-11-30 Reid Asset Management Company Detection of wear-particles and other impurities in industrial or other fluids
RU2563813C2 (en) * 2014-01-20 2015-09-20 Анатолий Анатольевич Браилко Method to monitor content of mechanical impurities in fluid, device for its realisation and system of monitoring of mechanical impurities content in fluid flow
CN103926276A (en) * 2014-03-25 2014-07-16 天津大学 Online oil liquid abrasive particle monitoring device and measuring method
CN103926276B (en) * 2014-03-25 2016-01-20 天津大学 A kind of online oil liquid abrasive grain monitoring device and detection method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6267017B1 (en) Two-dimensional array for electromechanical and electrochemical spectroscopy
US5491408A (en) Device for detecting the change of viscosity of a liquid electrolyte by depolarization effect
US6255954B1 (en) Detection of wear-particles and other impurities in industrial or other fluids
SU1713448A3 (en) Method of determination of thickness of layers in semiconductor sandwich structures and device to implement it
EP3411700B1 (en) Sensor interrogation with fast recovery
WO1998014772A1 (en) Electrochemical sensor
JPS586454A (en) Detecting circuit for electrochemical analysis
US5391271A (en) Method of monitoring acid concentration in plating baths
Zahn Optical, electrical and electromechanical measurement methodologies of field, charge and polarization in dielectrics
JPH0348147A (en) Voltammetry of low dielectric constant suspension
RU2110783C1 (en) Method of determination of concentration and size of impurity particles in oil or fuel and device intended for its realization
Ndour et al. Direct observation of electric charges at solid/liquid interfaces with the pressure-wave-propagation method
US4881037A (en) Apparatus and method for measuring the interfacial impedance in an electrochemical cell
Breyer et al. The behaviour of reversible electrodes in alternating fields
Novotny et al. Simple electrical plateout method for measuring charge/mass of nonaqueous suspensions
US3206386A (en) Apparatus for electrochemical analysis
Lata et al. Electrode polarization impedance and its application in flow rate measurement of conductive liquid: A review
WO2002012874A2 (en) Method and system for measuring active animal glue concentration in industrial electrolytes
Gulski et al. Digital computer system for measurement of partial discharges in insulation structures
RU2812415C1 (en) Switching chronoamperometry method
RU93042909A (en) METHOD FOR DETERMINING THE CONCENTRATION AND SIZE OF PARTICLES OF IMPURITIES IN OIL OR FUEL AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION
Herman et al. Operational Amplifier System for Cyclic Chronopotentiometry.
Etman et al. A pulse method for the study of the semiconductor-electrolyte interface
Pethig Dielectric-based biosensors
Chen et al. Dielectrophoretic precipitation of silver bromide suspensions