Основные виды деятельности компании:
- Разработка систем управления производственными технологическими процессами.
- Производство изделий из композитных материалов, металлов и сплавов.
- Производство оборудования для LCM процессов, вакуумной инфузии, напыления силиконов.
- Разработка цифровых технологий производства изделий из композиционных материалов, совмещающих аддитивные технологии и LCM процессы.
Научная новизна
Основная цель выполнения НИОКР — разработка комплекса дизельного и газового оборудования для комплектации мобильных дизельных установок (МДУ), разрабатываемых южноафриканской компанией «INDIAN OCEAN SERVICES (PTY) LTD».
В результате НИОКР будут решены следующие научно-технические проблемы:
- Разработан дизельно-кислородный резак с внутрисопловым смешением дизельного топлива, в котором решена проблема стабильности работы во всех режимах;
- Разработана дизельная воздушная горелка, работающая от общей магистрали с дизельно-кислородным резаком;
- Разработан кислородный регулятор давления, обеспечивающий работу дизельно-кислородного резака в составе МДУ;
- Разработан воздушный регулятор давления, обеспечивающий одновременную работу в составе МДУ трех дизельных воздушных горелок и подачу дизельного топлива на входы горелок и вход резака из бака с дизельным топливом.
Основу разрабатываемого продукта (комплекса устройств) по проекту составляет новое научно-техническое решение конструкции пламенного устройства МДУ по патенту на изобретение № RU2828634, обеспечивающее его эффективную работу на дизельном топливе и основанное на капиллярном эффекте.
Основные пламенные устройства МДУ:
- Дизельный кислородные резаки;
- Дизельные воздушные горелки.
Для получения горючей смеси в пламенном устройстве МДУ (кислородном резаке или горелке) вместо традиционного горючего газа используют дизельное топливо.
Для обеспечения бесперебойной эффективной работы пламенного устройства МДУ, дизельное топливо должно быть специальным образом подготовлено, для чего дизельное топливо предварительно пропускают через капиллярное устройство.
Основные цели проекта, которые достигаются за счет такого новшества:
- обеспечение безопасности пламенных работ;
- стабильная работа пламенного устройства на всех этапах работы, в том числе: в режиме разогрева; в рабочем режиме, в режиме окончания дизельного топлива в соответствующей емкости (дизельном баке);
- повышение коэффициента полезного действия пламенного устройства и МДУ в целом;
- универсальность пламенного устройства (возможность качественной работы на различных жидких и газообразных горючих веществах);
- повышение технологичности, при изготовлении устройства;
- снижение стоимости пламенных работ.
Технические результаты, обеспечиваются за счет того, что в пламенное устройство (дизельный кислородный резак, или дизельную горелку) подают окислитель и дизельное топливо, обеспечивают их смешивание в смесителе пламенного устройства с образованием горючей смеси и ее выход из пламенного устройства для наружного горения. При этом, перед подачей дизельного топлива в смеситель, обеспечивают его прохождение через капиллярное устройство. Капиллярное устройство соединено с каналом для горючего вещества и подающим каналом для окислителя. Окислителем в дизельном резаке является кислород, а в дизельной горелке — сжатый воздух.
Возможны несколько вариантов исполнения капиллярного устройства в пламенном устройстве. Основные варианты перечислены ниже:
Тип i. Капиллярное устройство в виде кольцевого капиллярного зазора;
Тип ii. Капиллярное устройство в виде капиллярного зазора, на поверхность которого нанесено гидрофильное покрытие;
Тип iii. Капиллярное устройство, содержащее проницаемую для дизельного топлива деталь, изготовленную аддитивным методом.
Общими для всех вариантов капиллярных пламенных устройств МДУ являются:
- канал для окислителя;
- канал для дизельного топлива;
- смеситель, содержащий смесительный канал, соединенный с каналом для окислителя и с подающим каналом;
- капиллярное устройство, которое соединено с каналом для горючего вещества и с подающим каналом смесителя.
Наиболее предпочтительный вариант пламенного устройства МДУ содержит сборную головку, смеситель с каналами и испаритель. В корпусе сборной головки выполнены: канал для окислителя и канал для горючего вещества. В смесителе выполнены: смесительный канал, примыкающий к нему подающий канал и наружная коническая поверхность. Внутренняя коническая поверхность корпуса и наружная коническая поверхность смесителя образуют капиллярное устройство (Тип i), представляющее собой капиллярную полость в виде тела вращения, расположенную между зонами уплотнений корпуса и смесителя. Схематично показан один из возможных вариантов исполнения пламенного устройства.
Предпочтительный вариант дизельного резака МДУ, содержит сборную головку, снабженную наружным мундштуком и внутренним мундштуком. В корпусе сборной головки, в смесителе и внутреннем мундштуке выполнен канал режущего кислорода. При этом наружный и внутренний мундштуки образуют выход для горючей смеси из дизельного резака МДУ, соединенный со смесительным каналом.
Предпочтительны варианты пламенного устройства для капиллярного устройства (Тип i), в которых:
- Диаметр канала для горючего вещества в месте соединения с капиллярной полостью составляет 0,3-1,5 осевого размера капиллярной полости;
- Смеситель и внутренний мундштук соединены между собой герметично;
- Наружный мундштук выполнен составным из двух деталей, соединенных между собой герметично;
- Внутренняя поверхность корпуса сборной головки выполнена с проточкой;
- Образующие конических поверхностей параллельны;
- Капиллярная полость выполнена с минимальным зазором в пределах 0,01-0,95 мм;
- Смеситель выполнен с несколькими смесительными каналами и примыкающими к ним несколькими подающими каналами;
- Капиллярное устройство непосредственно примыкает к смесителю в сборной головке пламенного устройства.
В пламенное устройство МДУ принудительно (под давлением) подают газообразный окислитель и жидкое дизельное топливо, Дизельное топливо проходит через капиллярное устройство и попадает в смеситель, где смешивается с окислителем, при этом образуется горючая смесь. Далее горючая смесь попадает в испаритель и выходит из пламенного устройства для наружного горения. Капиллярное устройство, представляет собой один или несколько капилляров и имеет вход и выход для жидкого горючего. Капилляр может быть выполнен в виде узкого прохода для жидкого горючего, в котором наблюдается капиллярный эффект. Например, в виде узкой полости с минимальным размером проходного сечения в десятые доли миллиметра.
Капиллярный эффект — это движение жидкости по капилляру в случае, когда силы адгезии для пары веществ (в данном случае жидкое дизельное топливо — металл) больше сил когезии для жидкого дизельного топлива.
Капиллярное устройство может содержать капилляры в виде: щелей, пор, отверстий малого диаметра, зазоров между деталями устройства, в том числе кольцевых зазоров и другие. Капиллярное устройство может представлять собой полость, в которую вставлена соответствующая по форме проницаемая деталь, выполненная аддитивным методом (Тип iii.). В такой детали капилляры выполнены методом 3D печати. Материалом такой детали может быть металл, керамика, или специальный пластик.
Перед началом работы пламенного устройства МДУ, капилляр (капилляры) в капиллярном устройстве заполнен воздухом. При поступлении жидкого дизельного топлива на вход капиллярного устройства, дизельное топливо за счет капиллярного эффекта полностью заполняет капилляр (или капилляры, если их несколько), вытесняя весь воздух из всего капиллярного пространства. При этом, капиллярное устройство во всех режимах работы пламенного устройства (разогрев, рабочий режим, окончание жидкого горючего в емкости) является преградой для пузырьков воздуха в дизельном топливе на пути потока дизельного топлива к смесителю. Поскольку капиллярное устройство непосредственно примыкает к смесителю, такое решение полностью исключает возможность образования / существования пузырьков на входе в смеситель.
Параметры капиллярного устройства (сечения, диаметры, зазоры, поры, щели) подобраны таким образом, что дизельное топливо свободно проникает через него и поступает в смеситель. При этом, размеры капилляра (капилляров) выбраны таким образом, что не только прохождение, но и возникновение в капилляре пузырьков газа (газообразного дизельного топлива) невозможно. Последнее обусловлено физикой капиллярного эффекта, поскольку силы адгезии дизельного топлива (за счет которых дизельное топливо заполняет все капиллярное пространство) значительно превосходят силы когезии (за счет, которых образуются пузырьки газа в жидкости).
Таким образом, достигается стабильная работа пламенного устройства МДУ во всех режимах работы и повышается коэффициента полезного действия пламенного устройства, что является прямым следствием стабильности работы, поскольку дизельное топливо поступает в смеситель равномерно, пропорции дизельного топлива и окислителя в горючей смеси стабильны и соответственно обеспечивают лучшую эффективность пламенного устройства по сравнению с существующими аналогами на жидком топливе.
В ходе экспериментов компании ООО «Полифем» с дизельными пламенными устройствами установлено, что для эффективной работы пламенного устройства с капилляром (Тип i.) необходимо одновременное соблюдение следующих соотношений:
- минимальный размер капиллярной полости не должен превышать 1,2 корней квадратных от минимального проходного сечения смесительного канала;
- минимальный размер капиллярной полости не должен превышать 2,6 корня квадратного от минимального проходного сечения подающего канала.
Описанные выше соотношения соблюдаются в вариантах исполнения пламенного устройства, когда капиллярное устройство выполнено в виде капиллярного зазора между типовыми (в том числе: стандартизированными) деталями пламенного устройства (Тип i.). Такой технический результат достигает цели проекта:
- Повышение технологичности, при изготовлении устройства, поскольку не требует применения дополнительных деталей и узлов для создания капиллярного устройства.
Большинство вариантов исполнения пламенного устройства, позволяют использовать в качестве рабочего горючего вещества не только жидкость, но и газ (например, ацетилен). Это обусловлено тем, что капиллярное устройство в случае, если оно не заполнено жидкостью, проницаемо для газа. Для перехода на работу на газообразном горючем веществе, необходимо предварительно удалить из капиллярного устройства горючую жидкость, например нагревом, или сменить детали головки, образующие капиллярное устройство. Такой технический результат достигает цели проекта:
- Универсальность пламенного устройства (возможность качественной работы на различных жидких и газообразных горючих веществах), что дает возможность дополнительной коммерциализации проекта.