СИГНАЛИЗАТОР СТРУЖКИ Российский патент 2014 года по МПК F16N29/04 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к сигнализаторам наличия магнитной металлической стружки в масле, например в маслосистемах авиационных двигателей или редукторов.

Известны сигнализаторы наличия магнитной металлической стружки в масле: «Сигнализатор стружки ПС-1, Руководство по технической эксплуатации вертолета Ми-26Т» 2005, раздел 084.12.10, стр.2, рис.1; или «Пробка-сигнализатор, Руководство по технической эксплуатации ВР-14», 2010, раздел 84.10.00, стр.218а, рис.2026, а также «Сигнализатор стружки» по патенту RU 2460006, F16N 29/04, опубл. 27.08.2012. Сигнализатор стружки содержит пробку-сигнализатор и клапан, встроенный в корпус агрегата и обеспечивающий доступ рабочей среды агрегата к рабочему торцу пробки-сигнализатора при его присоединении к клапану. Пробка-сигнализатор включает установленный в корпусе постоянный магнит цилиндрической формы, изолирующую втулку и наружный контакт, причем магнит и наружный контакт подключены к источнику постоянного напряжения.

Ближайшим по конструкции аналогом заявляемого устройства является сигнализатор стружки по патенту RU 2460006, F16N 29/04, опубл. 27.08.2012. Пробка-сигнализатор включает корпус, постоянный магнит, изолятор и наружный контакт из магнитного материала, установленные в корпусе концентрично с магнитом со стороны рабочего торца пробки-сигнализатора. Причем торец наружного контакта, торец изолятора и торец постоянного магнита расположены заподлицо с торцем корпуса пробки-сигнализатора, а их клеевое соединение выполнено клеем-герметиком. Провода, расположенные в полости с противоположенного торца корпуса, соединяют наружный контакт и постоянный магнит с контактами штепсельного разъема.

Одним из недостатков конструкции является возможность ложного срабатывания сигнализатора вследствие накапливания вдоль магнитных силовых линий тонкого слоя частиц в узком зазоре между магнитом и наружным магнитным контактом.

Другим недостатком является соединение внутренней контактной группы деталей эпоксидным клеем, что снижает герметичность при температурном расширении деталей, входящих в сборочную единицу. Кроме того, клеевое соединение деталей делает невозможным разборку и ремонт пробки-сигнализатора.

Кроме того, отсутствие дублирующих проводов делает невозможной проверку целостности электрических цепей пробки-сигнализатора.

Целью изобретения является повышение надежности конструкции и достоверности работы сигнализатора за счет исключения его ложных срабатываний от незначительного количества магнитной пыли, накапливающейся между магнитными электрическими контактами, а также обеспечение возможности ремонта пробки-сигнализатора и проверки целостности электрических цепей.

Поставленная цель достигается благодаря тому, что в сигнализаторе стружки, содержащем клапан, устанавливаемый на резьбе в корпус агрегата, и пробку-сигнализатор, присоединяемую к клапану и включающую корпус из немагнитного материала, постоянный магнит и изолятор в виде стакана, установленные в полости корпуса и расположенные концентрично и заподлицо с ним со стороны его рабочего торца, и провода, расположенные в полости с противоположенного торца корпуса и связанные с контактами штепсельного разъема, при этом клапан выполнен в виде корпуса и тарелки, подпружиненной относительно донышка корпуса и взаимодействующей с рабочим торцом магнита пробки-сигнализатора, причем при сжатом положении пружины тарелки обеспечен доступ рабочей среды агрегата через окна в корпусе клапана к рабочему торцу пробки-сигнализатора, а корпус пробки-сигнализатора зафиксирован относительно корпуса клапана с помощью фиксирующего штифта, в соответствии с изобретением - пробка-сигнализатор выполнена разборной, с отделяемой от корпуса внутренней функциональной группой деталей, и снабжена двумя стаканами из проводящего материала, первый из которых, внутренний, установлен между магнитом и изолятором и выполнен из проводящего магнитного материала, а второй, наружный, установлен между изолятором и корпусом, причем второй стакан своим донцем крепится к корпусу винтами, установленными в полости со стороны штепсельного разъема, а провода, соединенные с контактом штепсельного разъема с отрицательной полярностью, присоединены к винтам крепления донца второго стакана с помощью клеммных наконечников, а провода, соединенные с контактом штепсельного разъема с положительной полярностью, припаяны к первому стакану, охватывающему магнит.

Тарелка клапана (в соответствии со вторым пунктом формулы) выполнена из изолирующего материала, причем геометрия и габариты тарелки клапана, а именно: высота боковой поверхности тарелки и диаметр носка, взаимодействующего с торцем пробки-сигнализатора, выполнены с учетом обеспечения центровки тарелки и исключения ее перекоса в корпусе клапана.

При этом провода, соединяющие контакты штепсельного разъема с элементами пробки-сигнализатора, снабжены дублирующим комплектом.

Благодаря предлагаемому техническому решению сигнализатора стружки повышается достоверность срабатывания сигнализатора. Применение в качестве второго электрического контакта корпуса пробки-сигнализатора из немагнитного материала позволяет исключить переход магнитных силовых линий от магнита и внутреннего стакана ко второму электрическому контакту и накапливание вдоль этих силовых магнитных линий мельчайших магнитных частиц, являющихся продуктами естественного износа, и замыкание ими электрической цепи сигнальной лампы. В процессе работы агрегата магнитные частицы, являющиеся продуктами естественного износа, будут накапливаться только на торце внутреннего намагниченного стакана. Рабочий зазор между первым электрическим контактом (внутренним стаканом) и вторым электрическим контактом (торцем корпуса пробки-сигнализатора), а также объем рабочей полости между рабочим торцем пробки-сгнализатора и подпружиненной тарелкой клапана выбираются такими, чтобы за время между периодическими осмотрами (когда происходит механическое удаление с поверхности магнита накопившихся частиц от естественного износа) не происходили срабатывания сигнализатора от накопившихся магнитных частиц, являющихся продуктами естественного износа. Срабатывание сигнализации «Стружка» будет происходить только от накопившихся в рабочей полости крупных магнитных частиц, являющихся продуктами разрушения.

Пробка-сигнализатор, в отличие от аналога, имеет разборную конструкцию, то есть внутренняя группа деталей, состоящая из наружного и внутреннего стаканов, разделяющего их изолятора и магнита, может быть отделена от корпуса пробки-сигнализатора неразрушающим методом, что увеличивает ремонтопригодность всей конструкции. Уменьшены внешние габариты клапана (убран шток тарелки).

Наружный стакан, изолятор и внутренний стакан соединяются между собой, например, при помощи пресс-материала на основе эпоксидной смолы и стекловолокна и крепятся к корпусу при помощи винтов. Для предотвращения проникновения рабочей жидкости агрегата в корпус пробки-сигнализатора устанавливается уплотнительное кольцо между корпусом и наружным стаканом. Сокращено число наружных торцевых переходных поверхностей между внутренней контактной группой и корпусом. Замена эпоксидного клея в заявляемой конструкции на уплотнение с помощью резинового кольца возможна, так как наружный стакан, внутренний стакан и разделяющий их изолятор образуют единую неразборную конструкцию, при этом магнит устанавливается во внутреннюю полость внутреннего стакана. Следует отметить, что в предложенной конструкции провода не имеют пайки к магниту.

Корпус пробки-сигнализатора изготовлен из немагнитного материала, одинакового с материалом корпуса клапана. Внутренний стакан подключен двумя проводами к положительным контактам штепсельного разъема, а корпус и наружный стакан также двумя проводами - к его отрицательным контактам. При этом наружный стакан имеет одинаковую полярность с корпусом пробки-сигнализатора и корпусом клапана, а тарелка клапана изготовлена из изолирующего материала.

Электрические контакты, в качестве которых служат внутренний стакан и корпус пробки-сигнализатора, с целью удовлетворения сертификационным требованиям, снабжены соединением с двумя, а не с одним, как в аналоге, электрическими проводами.

Устройство сигнализатора стружки поясняется чертежами, где изображены:

на фиг.1 - сигнализатор стружки, продольный разрез;

на фиг.2 - пробка-сигнализатор, продольный разрез;

на фиг.3-клапан, продольный разрез;

на фиг.4 - разрез А-А фиг.1;

на фиг.5 - разрез Б-Б фиг.2;

на фиг.6 - вид В фиг.2;

на фиг.7 - вид Г фиг.3;

на фиг.8 - разрез Д-Д фиг.7.

Пробка-сигнализатор содержит корпус 1, выполненный из немагнитного материала, например из алюминиевого сплава. В полости корпуса 1 пробки-сигнализатора со стороны его рабочего торца концентрично друг другу установлена отделяемая от него группа деталей. В центре по оси корпуса установлен постоянный магнит 2, заключенный во внутренний стакан 3 (фиг.1), выполненный из магнитного проводящего материала (например, стали ЗОХГСА). Внутренний стакан 3 с магнитом 2 расположен в изоляторе 4, который выполнен также в виде стакана и расположен во внутренней полости второго, наружного стакана 5. Упомянутая функциональная группа деталей установлена во внутреннюю полость корпуса 1 со стороны его рабочего торца так, что торец изолятора 4, торец внутреннего контакта 3 и торец магнита 2 расположены заподлицо с наружным торцем корпуса 1 сигнализатора. Наружный стакан 5 не выходит на рабочий торец. Между наружным стаканом 5 и корпусом 1 установлено уплотнительное кольцо 6.

Рабочий зазор «Е» (фиг.2) сигнализатора стружки (т.е. зазор между стаканом «М» и корпусом «Т» - наружным контактом), а также зазор «Н» (фиг.1) между рабочим торцем сигнализатора стружки и торцевой поверхностью тарелки клапана подбирается таким образом, чтобы за время между периодическими осмотрами и очистками поверхности рабочего торца пробки-сигнализатора не происходили срабатывания сигнализации от накопившихся магнитных частиц, являющихся продуктами естественного износа деталей.

В полость «И», в хвостовой части корпуса 1 (фиг.1), со стороны рабочего торца корпуса 1 пробки-сигнализатора входят две пары проводов 7 и 8, подсоединяемые через штепсельный разъем 9 к источнику постоянного напряжения (не показан). В цепь входит также сигнальная лампа сигнализатора (не показана). Пара проводов 8 припаивается к стакану 3 с положительным полюсом, проходит через паз в изоляторе 4 и в наружном стакане 5 и через отверстие в перегородке корпуса 1 и припаивается к положительным контактам 1а и 2а штепсельного разъема (фиг.2, 6). Пара проводов 7 присоединена к клеммовым наконечникам 24, которые винтами 10 крепятся к внутренней перегородке корпуса 1, а также к наружному стакану 5. С другой стороны провода 7 припаиваются к отрицательным контактам 3а и 4а штепсельного разъема 9 (фиг.2, 6).

Клапан (фиг.3) сигнализатора стружки выполнен в виде корпуса 11 и тарелки 12, подпружиненной относительно донышка 13 корпуса с помощью пружины 14. Для исключения электрического контакта между магнитом 2 и корпусом 11, имеющими разную электрическую полярность, тарелка 12 изготавливается из диэлектрического материала. Снаружи на корпусе 11 клапана выполнена резьба «Р» (фиг.1, 3) для установки клапана в корпус редуктора или другого агрегата с помощью резьбового соединения. Корпус 1 пробки-сигнализатора в рабочем положении входит в корпус 11 клапана, при этом пробка-сигнализатор своим торцем отжимает пружину 14 тарелки 12.

Корпус 1 пробки-сигнализатора, снабженный уплотнительными кольцами 15, в рабочем положении удерживается относительно корпуса 11 (фиг.1, 4) с помощью штифта 16, для которого в корпусе 11 клапана выполнены пазы 17 и установлены два ограничительных штифта 18 (фиг.7, 8). При этом рабочий зазор «Е» сигнализатора стружки расположен в масляно-воздушной или газовоздушной среде агрегата, свободно поступающей в полость корпуса 11 клапана через его окна 19 (фиг.1).

Для облегчения монтажа корпуса 1 пробки-сигнализатора в корпус 11 клапана (сопровождающегося сжатием пружины 14, перемещением тарелки 12 и поворотом корпуса) на поверхности «Ж» (фиг.6) фланца корпуса 1 выполнены крупные круговые проточки «К», обеспечивающие лучший захват корпуса 1 рукой и лучшую передачу усилия руки. На этой же фигуре можно видеть штепсельный разъем 9, присоединенный к корпусу с помощью винтов 20, снабженных контровочной проволокой 21, стопорящей винты 20, и контакты 22 (1а, 2а, 3а и 4а) штепсельного разъема 9.

Сигнализатор стружки работает следующим образом.

Корпус 11 клапана сигнализатора стружки на резьбе «Р» (фиг.3) устанавливают в корпус агрегата (редуктора) через уплотнительное кольцо 23. При этом подпружиненная тарелка 12 клапана перекрывает доступ к рабочей среде агрегата. Корпус 1 пробки-сигнализатора устанавливают в корпус 11 клапана путем сжатия рабочим торцем пробки-сигнализатора пружины 14 клапана, перемещения тарелки 12 клапана и поворота корпуса 1 в соответствующее положение для фиксации штифта 16 в цилиндрических лунках 25. При этом масляно-воздушная или газовоздушная среда агрегата проходит к рабочей полости сигнализатора через окна 19 в боковых стенках корпуса 11 клапана. Рабочая полость «П» (фиг.1) сигнализатора стружки образуется между кольцевым зазором «Е» (фиг.2) и зазором «Н» (фиг.1) между рабочим торцем пробки-сигнализатора и тарелкой 12 клапана.

Омывая работающие части агрегата и рабочую полость «П» сигнализатора стружки, рабочая среда способствует накапливанию между внутренним стаканом 3, тарелкой 12 и корпусом 1 магнитных частиц, являющихся продуктами износа или разрушения взаимодействующих частей агрегата. По мере их накопления рабочая полость «П» сигнализатора стружки заполняется магнитными продуктами износа или разрушения деталей агрегата, замыкая при накоплении необходимого количества магнитных частиц электрическую цепь светосигнального табло «Стружка», оповещающего, например, экипаж летательного аппарата о процессе интенсивного износа или разрушения деталей агрегата, изготовленных из магнитных материалов. Срабатывание сигнализатора означает необходимость проверки или замены агрегата.

Предлагаемая конструкция сигнализатора стружки обеспечивает высокую надежность и достоверность срабатывания. Она разработана с возможностью сохранения габаритных и присоединительных размеров для замены находящихся в эксплуатации сигнализаторов стружки. Конструкция не содержит клеевых соединений, для которых характерно растрескивание при эксплуатации в рабочей среде, имеющей переменную температуру, и проникновение рабочей среды агрегата в полость штепсельного разъема. Это повышает достоверность и надежность устройства. Выполнение внутренней функциональной группы деталей пробки-сигнализатора, отделяемой от корпуса, делает сигнализатор стружки пригодным для ремонта. Наличие дублирующего комплекта проводов соответствует сертификационному требованию обеспечения проверки электрических цепей дистанционно из пункта управления или кабины экипажа.

Cигнализатор предназначен для обнаружения наличия магнитной металлической стружки в масле. Сигнализатор содержит пробку-сигнализатор и клапан, встроенный в корпус агрегата и обеспечивающий доступ рабочей среды агрегата к рабочему торцу пробки-сигнализатора. Пробка-сигнализатор включает корпус из немагнитного материала, который присоединяется к клапану, выполнена разборной, с отделяемой от корпуса внутренней функциональной группой деталей, в которую входят постоянный магнит, стакан из проводящего магнитного материала, охватывающий магнит, изолятор и второй, наружный стакан из проводящего материала, охватывающий изолятор. При этом наружный стакан своим донцем крепится к перегородке корпуса винтами, установленными в полости пробки-сигнализатора со стороны штепсельного разъема. Между корпусом и наружным стаканом установлено уплотнительное кольцо. Магнит, внутренний стакан и изолятор расположены концентрично и установлены заподлицо со стороны рабочего торца пробки-сигнализатора. Провода, расположенные в полости корпуса пробки-сигнализатора с противоположенного торца и соединяющие контакты штепсельного разъема с элементами пробки-сигнализатора, снабжены дублирующим комплектом. Технический результат - надежность, ремонтопригодность. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Сигнализатор стружки, содержащий клапан, устанавливаемый на резьбе в корпус агрегата, и пробку-сигнализатор, присоединяемую к клапану и включающую корпус из немагнитного материала, постоянный магнит и изолятор в виде стакана, установленные в полости корпуса и расположенные концентрично и заподлицо с ним со стороны его рабочего торца, и провода, расположенные в полости с противоположенного торца корпуса и связанные с контактами штепсельного разъема, при этом клапан выполнен в виде корпуса и тарелки, подпружиненной относительно донышка корпуса и взаимодействующей с рабочим торцом магнита пробки-сигнализатора, причем при сжатом положении пружины тарелки обеспечен доступ рабочей среды агрегата через окна в корпусе клапана к рабочему торцу пробки-сигнализатора, а корпус пробки-сигнализатора зафиксирован относительно корпуса клапана с помощью фиксирующего штифта, отличающийся тем, что пробка-сигнализатор выполнена разборной, с отделяемой от корпуса внутренней функциональной группой деталей, и снабжена двумя стаканами из проводящего материала, первый из которых, внутренний, установлен между магнитом и изолятором и выполнен из проводящего магнитного материала, а второй, наружный, установлен между изолятором и корпусом, причем второй стакан своим донцем крепится к корпусу винтами, установленными в полости со стороны штепсельного разъема, а провода, соединенные с контактом штепсельного разъема с отрицательной полярностью, присоединены к винтам крепления донца второго стакана с помощью клеммных наконечников, а провода, соединенные с контактом штепсельного разъема с положительной полярностью, припаяны к первому стакану, охватывающему магнит.

2. Сигнализатор стружки по п.1, отличающийся тем, что тарелка клапана выполнена из изолирующего материала, причем геометрия и габариты тарелки клапана, а именно: высота боковой поверхности тарелки и диаметр носка, взаимодействующего с торцем пробки-сигнализатора, выполнены с учетом обеспечения центровки тарелки и исключения ее перекоса в корпусе клапана.

3. Сигнализатор стружки по п.1, отличающийся тем, что провода, соединяющие контакты штепсельного разъема с элементами пробки-сигнализатора, снабжены дублирующим комплектом.