МАГНИТНАЯ ПРОБКА С ФУНКЦИЕЙ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ Российский патент 2013 года по МПК F02C9/00 

Изобретение относится к области детектирования износа деталей, таких как (в качестве неограничивающего примера) вращающиеся детали, расположенные в корпусе оборудования (или приспособления) или корпусе двигателя самолета.

В частности, настоящее изобретение относится к области магнитных пробок и, более конкретно, магнитных пробок с функцией сигнализации.

Более конкретно, настоящее изобретение относится к магнитной пробке с функцией сигнализации, которая предназначена для размещения в жидкостном контуре, причем пробка имеет первый магнитный электрод и второй магнитный электрод, которые изолированы друг от друга и выполнены таким образом, чтобы в установленном положении магнитная пробка соприкасалась с протекающей по жидкостному контуру жидкостью для детектирования наличия металлических частиц ферромагнитного типа, которые могут переноситься в потоке жидкости.

Обычно, подобная магнитная пробка с функцией сигнализации устанавливается на корпусе, содержащем вращающиеся детали, такие как зубчатые колеса или подшипники, которые погружены в упомянутую жидкость.

Известным образом функция жидкостного контура обычно заключается в смазке и/или охлаждении вращающихся деталей.

Обычно вращающиеся детали подвергаются износу в течение срока службы, причем износ может быть нормальным, например, формируемым в результате контактного трения между двумя зубчатыми колесами, или совершенно аномальным, например, формируемым в результате ударов или интенсивного трения между вращающимися деталями из-за интенсивной и аномальной вибрации, распространяемой в корпусе, причем в отдельных случаях из-за этого может возникнуть поломка вращающейся детали. Аномальный износ компонентов авиационного двигателя также может быть вызван деградацией двигателя.

Независимо от причины возникновения износ подобных деталей приводит к формированию частиц, которые отделяются от детали и увлекаются жидкостью в жидкостный контур.

Поскольку вращающиеся детали, обычно, изготовлены из металла, возникающие в результате износа частицы являются электропроводящими и, как правило, имеют форму металлической стружки. Более того, такие детали обычно изготавливают из металла ферромагнитного типа, такого как железо, то есть металла, который притягивается магнитным элементом, таким так магнит.

Согласно известному способу магнитная пробка с функцией сигнализации служит для обнаружения присутствия подобных металлических частиц.

Для этой цели в процессе протекания жидкости первый и второй магнитные электроды притягивают металлические частицы, и в результате частицы накапливаются на одном и/или другом магнитном электроде и формируют проводящий мост, соединяющий магнитные электроды.

После формирования подобного проводящего моста соответствующая электрическая схема может детектировать присутствие сформированного мостика, и, таким образом, сигнал передается оператору, например, пилоту летательного аппарата.

Подобная магнитная пробка может быть установлена таким образом, чтобы детектировать присутствие частиц, и при получении сигнала от магнитной пробки (так называемого сигнала "стружка в масле") оператор должен выполнить техническое обслуживание согласно установленным правилам, чтобы определить причину присутствия металлических частиц. Например, если в смазочном контуре вертолетного двигателя обнаруживаются частицы, то при сигнале "стружка в масле" пилот должен как можно скорее выполнить безопасную посадку для случая однодвигательной машины или перевести данный двигатель в режим холостого хода для случая многодвигательной машины. Это влияет на ход полета, и вертолет должен быть выведен из работы на достаточно длительное время для технического обслуживания.

Более того, часто возникает ситуация, когда магнитная пробка подает сигнал "стружка в масле" по причинам, отличным от аномального износа двигателя (подобные сигналы называют "ложноположительными").

Это применимо, например, к периоду первых двухсот часов работы двигателя, в течение которого металлические частицы накапливаются на пробке, несмотря на то, что вращающиеся детали не подвергаются аномальному износу. Причина присутствия металлических частиц в начальной фазе срока службы двигателя обычно заключается в эффекте обкатки или в несовершенной очистке деталей двигателя во время изготовления. Следовательно, металлические частицы могут присутствовать в масляном контуре и при отсутствии аномального износа.

Это может произойти также после периода обкатки, где в нормальном режиме работы частицы, образуемые в результате нормального износа двигателя, накапливаются на магнитной пробке и, в конечном счете, генерируют сигнал "стружка в масле".

Хотя подобные сигналы "стружка в масле" не вызваны аномальной работой двигателя, они обрабатываются как таковые, что приводит к тем же последствиям с точки зрения операций и технического обслуживания.

Одним из традиционных решений для уменьшения количества подобных ложноположительных сигналов и для устранения необходимости вывода вертолета из работы является выжигание накопившихся на пробке частиц.

Недостатком является то, что в этом случае утрачивается информация о причине, по которой магнитная пробка сгенерировала сигнал "стружка в масле". Иначе говоря, после выжигания частиц при последующем техническом обслуживании будет невозможно определить, из-за чего появились частицы на пробке - из-за ранее присутствующего загрязнения или из-за действительно аномального износа, и в таком случае будет невозможно идентифицировать соответствующие детали путем анализа материала.

Также известны системы счета частиц, которые служат для мониторинга вариаций в размере и количестве частиц. Тем не менее, подобные системы имеют ряд недостатков, в частности, высокую стоимость и большой вес. Еще один из недостатков подобных систем заключается в наличии электронных схем и необходимости обеспечения их должной работоспособности в рабочих условиях.

Целью настоящего изобретения является предоставление магнитной пробки с функцией сигнализации, которая имеет простую конструкцию и низкую стоимость и которая, во-первых, служит для обнаружения присутствия металлических частиц практически без непосредственных ограничений условий работы и, во-вторых, предоставляет возможность в полном объеме выполнять расследования при техническом обслуживании.

Цель настоящего изобретения достигнута с помощью пробки, которая дополнительно включает в себя промежуточный электрод, расположенный между первым и вторым магнитными электродами, причем упомянутый промежуточный электрод также выполнен таким образом, чтобы в установленном положении пробки он соприкасался с протекающей по жидкостному контуру жидкостью, посредством чего упомянутая пробка позволяет обнаруживать присутствие подобных металлических частиц на ранней стадии.

Предпочтительно, промежуточный электрод является немагнитным.

Когда металлические частицы накапливаются на первом и втором магнитных электродах, основной проводящий мост обычно формируется между этими двумя электродами.

На определенном этапе до момента формирования упомянутого моста между магнитными электродами одно из накоплений частиц, протягивающееся в направлении другого магнитного электрода, соприкасается с промежуточным электродом.

В результате до формирования основного моста между двумя магнитными электродами между одним из двух магнитных электродов и промежуточным электродом формируется промежуточный проводящий мост.

Предпочтительно, промежуточный электрод является немагнитным и не притягивает магнитные частицы. Следовательно, он не мешает формированию основного моста между первым и вторым магнитными электродами.

Формирование промежуточного проводящего моста обеспечивает возможность генерации промежуточного сигнала, который является отдельным сигналом, который преимущественно генерируется раньше сигнала, генерируемого из-за формирования основного моста, благодаря чему предоставляется возможность детектирования частиц в жидкости на более ранней стадии.

Генерация подобного промежуточного сигнала, также известная как предварительная сигнализация, позволяет детектировать присутствие металлических частиц на ранней стадии и планировать соответствующие операции технического обслуживания и мониторинга.

Анализ частиц, связанных с подобным промежуточным детектированием, предоставляет возможность определять происхождение накапливающихся частиц раньше, в результате чего либо пробка очищается, либо предотвращается деградация определенного элемента двигателя.

В случае летательного аппарата, такого как вертолет, вышеупомянутая предварительная сигнализация активируется только тогда, когда летательный аппарат находится на земле, чтобы избежать каких-либо непосредственных ограничений работы. В результате предварительной сигнализации накопившиеся частицы могут быть проанализированы апостериори, чтобы определить, является ли сигнал "стружка в масле" ложноположительным, и в случае если сигнал не является ложноположительным, то деградация двигателя может быть предотвращена. Согласно настоящему изобретению предоставляется возможность избежать рабочих ограничений из-за ложноположительных сигналов без изменения характеристики детектирования магнитных электродов.

Преимущественно, первый и второй магнитные электроды разделяются друг от друга изоляционной частью, и промежуточный электрод располагается, по меньшей мере, частично, в изоляционной части, так что он не соприкасается с первым или вторым магнитным электродом.

Таким образом, промежуточный электрод предпочтительно отделен от первого и второго магнитных электродов двумя слоями изоляции.

В первом предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения промежуточный электрод располагается по периферии изоляционной части.

Предпочтительно, изоляционная часть имеет форму цилиндра, размещенного между первым и вторым электродами в осевом направлении, и промежуточный электрод имеет форму кольца, установленного на изоляционной части на некотором расстоянии от первого и второго магнитных электродов.

Например, промежуточный электрод может быть установлен в определенном положении, которое ближе к первому магнитному электроду, чем ко второму магнитному электроду, так что предоставляется возможность калибровки порогового значения предварительной сигнализации.

Во втором предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения первый и второй магнитные электроды и промежуточный электрод имеют форму стержней, выступающих из изоляционной части.

Дистальные концы электродов выполнены с возможностью погружаться в жидкость, протекающую по масляному контуру.

Согласно настоящему изобретению материал, образующий изоляционную часть, является предпочтительно немагнитным.

Преимущественно, первый и второй магнитные электроды, а также промежуточный электрод имеют электрические контакты, которые изолированы друг от друга и выполнены с возможностью соединяться с электрической схемой.

В первом варианте осуществления контакты, преимущественно, протягиваются в продольном направлении магнитной пробки, и они могут быть расположены на одной оси.

Упомянутая электрическая схема выполнена с возможностью генерировать сигнал детектирования сети, а также предварительный сигнал согласно настоящему изобретению.

Предпочтительно, жидкостный контур представляет собой масляный контур.

Согласно настоящему изобретению также предоставлено авиационное оборудование, снабженное, по меньшей мере, одной магнитной пробкой настоящего изобретения.

В заключение, согласно настоящему изобретению предоставлен авиационный двигатель, включающий в себя масляный контур, снабженный магнитной пробкой настоящего изобретения.

Настоящее изобретение и его преимущества будут очевидны из следующего описания вариантов осуществления со ссылкой на чертежи, на которых:

фиг.1 - схематический вид элемента жидкостного контура с установленной на нем магнитной пробкой согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения, где проиллюстрировано формирование промежуточного моста из частиц между первым магнитным электродом и промежуточным электродом;

фиг.2 - иллюстрация элемента с фиг.1 в состоянии, где между первым и вторым магнитными электродами сформировался основной мост из частиц; и

фиг.3 - схема элемента жидкостного контура с установленной на нем магнитной пробкой согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения, где проиллюстрировано формирование промежуточного моста из частиц между первым магнитным электродом и промежуточным электродом.

Ниже, в качестве неограничивающего примера, описаны магнитные пробки, предназначенные для установки на корпус вертолетной турбины 9. Эта магнитная пробка также может быть установлена на любом другом оборудовании 8 или корпусе, включающем в себя жидкостный контур, например, масляный контур.

Ниже со ссылкой на фиг.1 и 2 описан первый вариант осуществления магнитной пробки 10 с функцией сигнализации согласно настоящему изобретению.

Магнитная пробка 10 установлена на корпусе 12 турбинного двигателя (не показан). Корпус 12 содержит вращающиеся детали, образующие турбинный двигатель, в частности, зубчатые колеса, подшипники и валы, обеспечивающие возможность вращения роторов.

Вращающиеся элементы погружены в жидкостный контур, более конкретно, в масляный контур. Направление тока масла показано стрелками 14.

Как описано выше, масляный контур может нести в потоке металлические частицы 16 ферромагнитного типа, в частности, частицы, генерируемые в результате износа вращающихся деталей.

Магнитная пробка 10 первого варианта осуществления настоящего изобретения содержит первую часть 18, которая протягивается в направлении внутрь корпуса 12 и которая погружена в жидкостный контур 14, и вторую часть 20, противоположную первой, которая протягивается наружу из корпуса 12.

Само собой разумеется, что магнитная пробка 10 имеет уплотнение с внутренней и внешней стороны корпуса для предотвращения утечек масла через магнитную пробку 10. На практике магнитная пробка 10 может включать в себя резьбу, позволяющую ввинчивать пробку в корпус 12.

Как можно видеть на фиг.1 и 2, в установленном положении магнитная пробка 10 соединяется с электрической схемой 22 посредством кабелей 24, которые выходят из второй части 20 магнитной пробки 10.

Функция электрической схемы 22 заключается в сигнализации присутствия моста из проводящих частиц 16 в масляном контуре 14. Для этой цели можно использовать любой подходящий тип компонента сигнализации.

Магнитная пробка 10 имеет первый магнитный электрод 26, расположенный на дальнем относительно второй части 20 конце магнитной пробки 10, а также второй магнитный электрод 28, который лежит между первым магнитным электродом 26 и второй частью 20.

При рассмотрении фиг.1 и 2 будет очевидно, что в установленном положении магнитной пробки первый и второй магнитные электроды 26 и 28 соприкасаются с маслом, протекающим в масляном контуре.

В описанном примере первый магнитный электрод 26 расположен выше по потоку относительно второго магнитного электрода 28.

Термин "магнитный электрод" используется для обозначения электрического проводника, который также подходит для притяжения металлических частиц.

Каждый магнитный электрод 26 и 28 имеет изолированный электрический контакт 30 и 32, которые расположены внутри магнитной пробки 10 и протягиваются в ее продольном направлении от первой части 18 ко второй части 20 так, чтобы иметь возможность соединения с кабелями 24.

Кроме того, первый и второй магнитные электроды 26 и 28 электрически изолированы друг от друга.

Предпочтительно, первый и второй электроды 26 и 28 отделены друг от друга, предпочтительно, в продольном направлении магнитной пробки 10 посредством изоляционной части 34, которая предпочтительно является немагнитной.

Согласно настоящему изобретению магнитная пробка с функцией сигнализации дополнительно включает в себя промежуточный электрод 38, который расположен между первым и вторым магнитными электродами 26 и 28 и который также выполнен таким образом, чтобы соприкасаться с маслом, протекающим по масляному контуру 14.

Более конкретно, промежуточный электрод 38, предпочтительно, частично расположен в изоляционной части 34, желательно по ее периферии, так, чтобы не входить в электрический контакт с первым и вторым магнитными электродами 26 и 28.

Таким образом, промежуточный электрод 38 отделен от первого магнитного электрода 26 первым слоем изоляции 34а, а от второго магнитного электрода 28 - вторым слоем изоляции 34b.

В частности, промежуточный электрод 38 формирует кольцо, внешняя периферийная поверхность которого соприкасается с маслом, когда пробка 10 находится в установленном положении.

Аналогично магнитным электродам 26 и 28, немагнитный промежуточный электрод 38 имеет электрический контакт 40, схожий с контактами 30 и 32 магнитных электродов, причем данный контакт изолирован от других контактов и выполнен таким образом, чтобы соединяться с электрической схемой 22 посредством кабеля 24.

В процессе работы металлические частицы 16, проводимые потоком масла, благодаря магнетизму прикрепляются предпочтительно на первый магнитный электрод в силу того, что первый магнитный электрод расположен выше по потоку относительно потока масла.

Таким образом, основной мост 42 обычно формируется между первым и вторым магнитными электродами 26 и 28. После формирования основной мост электрически соединяет первый и второй магнитные электроды 26 и 28, как показано на фиг.2, в результате чего электрическая схема 22 генерирует сигнал, который указывает на присутствие металлических частиц в масляном контуре.

Как показано на фиг.1, до формирования основного моста 42 наступает момент, когда масса металлических частиц, протягивающаяся от первого магнитного электрода, входит в контакт с промежуточным электродом 38, посредством чего между первым магнитным электродом 26 и промежуточным электродом 38 формируется промежуточный проводящий мост 44. Это приводит к тому, что электрическая схема 22 генерирует предварительный сигнал.

На фигурах можно увидеть, что промежуточный электрод 38, предпочтительно, имеет ширину, которая значительно меньше ширины первого и второго магнитных электродов, так что формирование промежуточного моста 44 не мешает формированию основного моста 42 между первым и вторым магнитными электродами.

Более того, помехи для формирования главного моста 42 также отсутствуют благодаря тому, что промежуточный электрод 38, предпочтительно, является немагнитным.

Ниже, со ссылкой на фиг.3 описан второй вариант осуществления магнитной пробки 110 настоящего изобретения.

Элементы, которые схожи с элементами первого варианта осуществления, обозначены ссылочными позициями, которые образуются путем прибавления к соответствующему числу ссылочной позиции первого варианта осуществления числа 100.

Магнитная пробка 110 с фиг.3 также имеет первый и второй магнитные электроды 126 и 128, которые отделены друг от друга и выполнены таким образом, чтобы входить в контакт с маслом, протекающим по масляному контуру 114.

Согласно настоящему изобретению магнитная пробка 110 также включает в себя промежуточный электрод 138, расположенный между первым и вторым магнитными электродами 126 и 128, причем он также выполнен таким образом, чтобы входить в контакт с маслом, когда магнитная пробка 110 устанавливается, например, на корпусе 112.

В варианте осуществления, показанном на фиг.3, первый и второй магнитные электроды 126 и 128, а также промежуточный электрод 138 имеют форму стержней или штырей, которые протягиваются от изоляционной части 134 внутрь корпуса 112.

Каждый магнитный электрод и промежуточный электрод соединены с электрической схемой 122 посредством кабелей 124, причем эти кабели присоединены к контактам 130, 132 и 140, которые схожи с контактами, описанными для первого варианта осуществления.

Как можно увидеть на фиг.3, исходя из направления потока масла, первый магнитный электрод 126 расположен выше по потоку относительно второго магнитного электрода 128, причем второй электрод расположен ниже по потоку относительно промежуточного электрода 138.

На фиг.3 также проиллюстрирован промежуточный мост 144 из металлических частиц, сформированный между первым магнитным электродом 126 и промежуточным электродом 138. В результате электрическая схема 122 генерирует предварительный сигнал.

Аналогично первому варианту осуществления, между первым магнитным электродом 126 и вторым магнитным электродом 128 может быть сформирован основной мост, что приводит к генерации сигнала электрической схемой 122.

Изобретение относится к магнитной пробке с функцией сигнализации для жидкостного контура, причем упомянутая пробка включает в себя первый магнитный электрод и второй магнитный электрод, выполненные таким образом, чтобы в установленном положении магнитной пробки они соприкасались с жидкостью, протекающей в жидкостном контуре, так, чтобы детектировать присутствие металлических частиц, которые могут находиться в упомянутой жидкости. Пробка также включает в себя предпочтительно немагнитный промежуточный электрод, расположенный между первым и вторым магнитными электродами, причем упомянутый промежуточный электрод также выполнен таким образом, чтобы в установленном положении пробки он соприкасался с протекающей по жидкостному контуру жидкостью, посредством чего упомянутая пробка позволяет детектировать присутствие подобных металлических частиц на ранней стадии. Технический результат изобретения - упрощение конструкции, обеспечение обнаружения металлических частиц без ограничений условий работы и возможность выполнять расследования при техническом обслуживании в полном объеме. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Магнитная пробка (10, 110) с функцией сигнализации, предназначенная для установки в жидкостном контуре (14, 114) и имеющая первый магнитный электрод (26, 126) и второй магнитный электрод (28, 128), которые изолированы друг от друга и выполнены таким образом, чтобы в установленном положении магнитной пробки (10, 110) они соприкасались с жидкостью, протекающей в жидкостном контуре, для детектирования присутствия металлических частиц (16, 116) ферромагнитного типа, которые могут переноситься в потоке, отличающаяся тем, что дополнительно содержит предпочтительно немагнитный промежуточный электрод (38, 138), который расположен между первым и вторым магнитными электродами и который также выполнен таким образом, чтобы в установленном положении магнитной пробки (10, 110) он соприкасался с жидкостью, протекающей в жидкостном контуре, посредством чего упомянутая пробка (10, 110) предоставляет возможность обнаружения присутствия подобных металлических частиц на ранней стадии.

2. Магнитная пробка по п.1, отличающаяся тем, что упомянутые первый и второй магнитные электроды (26, 126; 28, 128) отделены друг от друга изоляционной частью (34, 134), и что промежуточный электрод (38, 138) расположен, по меньшей мере, частично в упомянутой изоляционной части (34, 134) так, что он не соприкасается с первым или вторым магнитными электродами.

3. Магнитная пробка по п.2, отличающаяся тем, что промежуточный электрод (38) расположен по периферии изоляционной части (34).

4. Магнитная пробка по п.2, отличающаяся тем, что первый и второй магнитные электроды (126, 128), а также промежуточный электрод (138) имеют форму стержней, выступающих из изоляционной части (134).

5. Магнитная пробка по любому из пп.2-4, отличающаяся тем, что материал, из которого состоит изоляционная часть (34, 134), является немагнитным.

6. Магнитная пробка по п.1, отличающаяся тем, что первый и второй магнитные электроды, а также промежуточный электрод имеют электрические контакты (30, 32, 40, 130, 132, 140), которые изолированы друг от друга и которые выполнены таким образом, чтобы соединяться с электрической схемой (22, 122).

7. Магнитная пробка по п.1, отличающаяся тем, что жидкостный контур (14, 114) представляет собой масляный контур.

8. Авиационное оборудование, снабженное, по меньшей мере, одной магнитной пробкой по любому из пп.1-7.

9. Авиационный двигатель (9), включающий в себя масляный контур, оснащенный магнитной пробкой по любому из пп.1-7.