УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ОТБОРА МАГНИТНЫХ ЧАСТИЦ, ЗАХВАЧЕННЫХ МАГНИТНОЙ ПРОБКОЙ Российский патент 2015 года по МПК B03C1/28 B03C1/32 

Область техники

Настоящее изобретение относится к устройству и способу отбора магнитных частиц, захваченных магнитной пробкой, предназначенному удерживать при помощи магнита магнитные частицы, вовлеченные в жидкость и возникающие в результате износа, например, вращающихся деталей, расположенных в картере оборудования или двигателе летательного аппарата.

Предшествующий уровень техники

Известным образом магнитную пробку помещают в движущуюся жидкостную цепь (обычно в масло, охлаждающую жидкость или горючее) внутри картера, содержащего движущиеся детали, такие как шестерни или подшипник, которые омываются упомянутой жидкостью.

В общем, функция жидкостной цепи заключается в осуществлении смазки и/или охлаждения движущихся деталей (обычно вращающихся деталей). Оказывается, движущиеся детали приходят к изнашиванию во время своего срока службы, например, из-за трения вследствие контакта между двумя зубчатыми колесами или подшипниками или же по причине удара или интенсивного трения между вращающимися деталями из-за интенсивных и анормальных вибраций, распространяющихся в картере. Вне зависимости от причины изнашивание деталей вызывает образование частиц, которые отрываются от деталей и подхватываются жидкостью в жидкостную цепь. В рамках того, что обычно вращающиеся детали являются металлическими, частицы, появляющиеся в результате износа, являются проводниками и обычно имеют форму опилок. Более того, детали часто выполняются из ферромагнитного металла, такого как железо, то есть способного быть притянутым магнитным элементом, таким как магнит. Магнитная пробка обычно используется как дополнение к традиционному фильтру, расположенному на задней по потоку части пробки, который фильтрует немагнитные частицы. Фильтры и пробки расположены так, что их техническое обслуживание является простым.

Известным образом, как показано на фиг.1, магнитная пробка 1 содержит на одном концевом участке головку или опору 2 и постоянный магнит, образованный магнитным стержнем 3, погруженным в жидкостную цепь, причем упомянутый стержень 3 притягивает металлические частицы 20 при циркуляции жидкости.

При выполнении технического обслуживания на земле операторы на рабочих местах должны периодически проверять наличие частиц на этих пробках, извлекая захваченные стержнем магнитные частицы, и проводить их анализ, например анализы типа сканирующей электронной микроскопии (МЕВ) и спектроскопии EDS (спектроскопия путем рассеивания энергии). На основе этих анализов можно идентифицировать природу и геометрию отобранных частиц. В зависимости от положения пробки в цепи можно, таким образом, выявить один или несколько элементов, подвергшихся износу, и принять меры, которые будут гарантировать целостность машины и безопасность полета. Известны различные техники, позволяющие операторам извлекать захваченные магнитной пробкой частицы.

Первая методика заключается в применении клейкой ленты, которую оператор устанавливает в контакте с магнитным стержнем пробки. Такое решение не является полностью удовлетворительным в той степени, что когда частицы остаются приклеенными к клейкому веществу, бывает трудно их отделить (путем растворения клейкой лентой) для анализа. Таким образом, остаются неисследованные частицы, что приводит к потере информации. Кроме этого клейкое вещество может вызывать загрязнение поверхности частиц, способное исказить результаты анализа материала.

Вторая методика заключается в применении ткани для извлечения частиц на магнитный стержень. Такое решение также вызывает ряд трудностей. В действительности необходимо очищать ткань путем погружения в раствор, затем фильтровать полученный продукт, чтобы изъять частицы. Кроме этого использование ткани усложняет отбор всей совокупности частиц; таким образом, вся совокупность частиц не является доступной для выполнения анализа, и на магнитном стержне присутствуют остаточные частицы, и этот остаток способен исказить данные по загрязнению при последующем контроле. Наконец, использование потенциально загрязненной ткани может привести к паразитному загрязнению.

Третья методика может заключаться в прямом отборе частиц на стержне при помощи магнита более мощного, чем магнит магнитного стержня. Такое решение, тем не менее, сложно в эксплуатации, так как оно влечет за собой риск повреждения магнитной пробки изменением ее остаточного поля.

Краткое изложение существа изобретения

Таким образом, задачей настоящего изобретения является исключение упомянутых недостатков. В этом контексте настоящее изобретение представляет устройство, позволяющее простой (в том числе в рамках отбора в месте использования, например, под крылом летательного аппарата), быстрый, надежный и полный отбор магнитных частиц, захваченных магнитной пробкой.

С этой целью настоящее изобретение раскрывает устройство для отбора магнитных частиц, захваченных магнитной пробкой, причем упомянутая магнитная пробка содержит магнитный стержень, предназначенный для удержания магнитных частиц, вовлеченных в жидкость, в которую погружена упомянутая магнитная пробка, причем упомянутое устройство отличается тем, что содержит:

кожух, содержащий немагнитную трубку, содержащую:

- ближний концевой участок, в котором предусмотрено отверстие, способное обеспечивать введение магнитного стержня в упомянутую трубку;

- удаленный закрытый концевой участок, причем упомянутая трубка выполнена с возможностью закрывать магнитный стержень после того, как стержень введен в упомянутую трубку;

- средства, выполненные с возможностью обеспечивать удержание между упомянутым кожухом и магнитным стержнем после того, как стержень введен в упомянутую трубку;

- средства извлечения, в которых предусмотрено отверстие, выполненные с возможностью обеспечивать введение упомянутой трубки в упомянутые средства извлечения, причем упомянутые средства извлечения выполнены с возможностью закрывать упомянутую трубку после того, как упомянутая трубка введена в упомянутые средства извлечения таким образом, чтобы образовалась замкнутая полость извлечения для приема частиц, захваченных упомянутой трубкой, после того как магнитный стержень извлечен из упомянутой трубки, причем упомянутое устройство выполнено с возможностью отправки для осуществления анализа частиц;

- средства, выполненные с возможностью обеспечивать удержание между упомянутыми средствами извлечения и упомянутой трубкой после того, как упомянутая трубка введена в упомянутые средства извлечения.

Изобретение позволяет оператору отсоединить магнитные частицы от магнитной пробки без каких-либо потерь среди упомянутых частиц. Изобретение позволяет, помимо этого, обезопасить транспортировку частиц в направлении того места, где они будут проанализированы с минимальным количеством манипуляций и, таким образом, с минимальным риском повреждения или загрязнения частиц.

Кроме основных признаков, которые были указаны в предыдущем параграфе, устройство согласно настоящему изобретению может иметь один или несколько дополнительных нижеследующих признаков, рассматриваемых по отдельности или в любой технически возможной комбинации:

- упомянутые средства, выполненные с возможностью обеспечивать удержание между упомянутыми средствами извлечения и упомянутой трубкой после того, как упомянутая трубка введена в упомянутую полость, представляют собой средства обратного соединения;

- упомянутые средства обратного соединения образованы системой винт-гайка, расположенной на упомянутом ближнем концевом участке;

- упомянутый кожух имеет горлышко, связанное с ближним концевым участком упомянутой трубки и снабженное резьбой по его наружному диаметру;

- упомянутая трубка представляет собой эластичную оболочку, выполненную с возможностью обхватывать магнитный стержень;

- упомянутая трубка содержит ферромагнитный элемент, расположенный на ее удаленном концевом участке;

- упомянутые средства, выполненные с возможностью обеспечивать удержание между упомянутым кожухом и магнитным стержнем после того, как магнитный стержень введен в упомянутую трубку, содержат средства герметизации, способные препятствовать проникновению металлических частиц между трубкой и магнитным стержнем;

- упомянутые средства, выполненные с возможностью обеспечивать удержание между упомянутым кожухом и магнитным стержнем после того, как магнитный стержень введен в упомянутую трубку, содержат тороидальную прокладку, вставленную в упомянутый кожух и эластично сжимающую магнитный стержень;

- упомянутые средства, выполненные с возможностью обеспечивать удержание между упомянутым кожухом и магнитным стержнем после того, как магнитный стержень введен в упомянутую трубку, содержат гибкие язычки, вставленные в кожух и эластично сжимающие магнитный стержень;

- упомянутые средства, выполненные с возможностью обеспечивать удержание между упомянутым кожухом и магнитным стержнем после того, как магнитный стержень введен в упомянутую трубку, содержат гибкие выступы, вставленные в кожух и эластично сжимающие магнитный стержень;

- упомянутая магнитная пробка содержит опорный концевой участок, а упомянутый ближний концевой участок выполнен с возможностью входить в контакт с опорным концевым участком после того, как магнитный стержень введен в упомянутую трубку.

Объектом настоящего изобретения также является способ отбора магнитных частиц, захваченных магнитной пробкой с помощью устройства согласно любому из предшествующих пунктов, причем упомянутый способ содержит следующие этапы, на которых:

- размещают кожух на магнитном стержне магнитной пробки путем введения магнитного стержня в трубку;

- размещают магнитную пробку, снабженную кожухом, и обеспечивают работу двигателя;

- извлекают магнитную пробку из двигателя;

- закрепляют средства извлечения на кожухе;

- извлекают устройство путем изъятия магнитного стержня из трубки.

Краткое описание чертежей

Другие признаки и преимущества настоящего изобретения будут более понятны из нижеследующего описания, приведенного как неограничительный пример со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1 представляет схематичный вид магнитной пробки;

фиг.2 представляет схематичный вид кожуха;

фиг.3 представляет схематичный вид магнитной пробки и ее кожуха в жидкостной цепи;

фиг.4 представляет схематичный вид извлекателя;

фиг.5 представляет схематичный вид устройства, установленного на магнитной пробке;

фиг.6 представляет схематичный вид извлечения устройства из магнитной пробки;

фиг.7 и фиг.8 представляют схематичный вид двух других вариантов воплощения кожуха.

Описание предпочтительных вариантов воплощения

Для большей ясности указаны только элементы, которые необходимы для понимания настоящего изобретения, без соблюдения масштаба и схематичным образом. Кроме того, аналогичные элементы, расположенные на разных чертежах, имеют идентичные ссылочные номера.

Фиг.1 уже была описана в части, относящейся к области техники.

Фиг.2 схематично показывает кожух 4, который является одним из элементов устройства 100.

Кожух 4 согласно настоящему изобретению содержит трубку 6, содержащую открытый ближний концевой участок 15 и закрытый удаленный концевой участок. Чтобы обеспечить удержание между кожухом 4 и магнитным стержнем 3, как он показан на фиг.1, трубка 6 содержит устройство 10 соединения кожуха 4 и магнитного стержня 3 после того, как магнитный стержень 3 введен в трубку 6. Устройство 10 соединения может также выполнять функцию уплотнителя между кожухом 4 и магнитным стержнем 3.

Форма и размеры трубки 6 соответствуют форме и размерам магнитного стержня 3 для того, чтобы трубка 6 могла слегка закрывать магнитный стержень 3. Трубка 6 может быть выполнена из гибкого или жесткого пластика или из металла. Чтобы не искажать магнитное поле магнитного стержня 3, трубка 6 должна быть немагнитной. Трубка 6 может быть образована гибкой эластичной оболочкой, заключающей в себе магнитный стержень 3 и обеспечивающей удержание на ней кожуха 4. Эластичная оболочка должна оказывать сопротивление окружающей среде, в которую погружена магнитная пробка. Устройство 10 соединения и уплотнения между кожухом 4 и магнитным стержнем 3 здесь образовано гибкими язычками 10; это устройство может также быть в виде тороидальной прокладки 10', так, как показано на фиг.8, или выступов 10'' из каучука, как показано на фиг.7, вставленных в трубку 6 на ее концевом удаленном участке 15 (другие элементы фиг.7 и 8 идентичны элементам фиг.2).

Кожух 4 содержит также горлышко 7 кольцевой формы, проходящее в наружном направлении трубки, связанное с ближним концевым участком 15 трубки 6, и удерживающие средства 12 обратного соединения с извлекателем 5, как показано на фиг.4 и к которому мы вернемся позже.

Устройство соединения трубки 6 со стержнем 3 может быть ферромагнитным элементом 13, расположенным на удаленном концевом участке 14 трубки 6, который, как только трубка 6 приходит в контакт с магнитным стержнем 3, притягивается упомянутым магнитным стержнем 3 и позволяет осуществить удержание между трубкой 6 и магнитным стержнем 3. Этот ферромагнитный элемент 13 может дополнять или заменять устройство 10 соединения между трубкой 6 магнитным стержнем 3, как это раскрыто ранее, но не позволяет обеспечить выполнение функции герметизации между трубкой 6 и магнитным стержнем 3.

Извлекатель 5, показанный на фиг.4, представляет собой трубку, содержащую один ближний концевой участок и один удаленный закрытый концевой участок, который обхватывает трубку 6 и горлышко 7 с образованием замкнутой полости 16 извлечения, как показано на фиг.5. Извлекатель 5 может быть выполнен из пластика или из металла, но немагнитного. Предпочтительно, чтобы экстрактор 5 мог иметь зону для маркировки для упрощения его идентификации.

Средства 12 обратного соединения между извлекателем 5 и кожухом 4 выполнены в виде, например, резьбы 12 по внешнему диаметру горлышка 7 и резьбы 11, расположенной на извлекателе 5, которые при взаимодействии образуют систему винт-гайка. Можно использовать другое устройство соединения, не представленное здесь: раструбное соединение, обжатие, при помощи выступов. Соединение между извлекателем 5 и кожухом 4 должно быть достаточно прочным, чтобы было возможным извлечение устройства 100 из магнитного стержня 3 и чтобы гарантировать отсутствие утечки частиц, содержащихся в замкнутой полости 16 извлечения.

Фиг.6 иллюстрирует только извлечение устройства 100 из магнитной пробки 1 и устройства 100.

Далее со ссылкой на фиг.1-6 раскрывается пример способа отбора ферромагнитных частиц, захваченных магнитной пробкой 1, так, как это показано на фиг.1, при помощи устройства 100 отбора, согласно настоящему изобретению, как показано на фиг.6. Это устройство 100 отбора объединяет кожух 4 и извлекатель 5. Этот способ предпочтительно будет осуществляться на месте оператором при операции контроля машины.

Согласно первому этапу, показанному на фиг.1 и 2, магнитную пробку 1, после того как она извлечена оператором из двигателя, охватывают кожухом 4, чтобы сформировать сборку, показанную на фиг.3. Более точно кожух 4 располагают на магнитном стержне 3 вплоть до его ближнего концевого участка 15 трубки 6 или до контакта с головкой 2 магнитной пробки 1.

Согласно второму этапу, показанному на фиг.3, пробку 1 и кожух 4 вставляют в двигатель, который приводится в действие. Ферромагнитные частицы во взвешенном состоянии в жидкости притягиваются магнитным стержнем 3 и приклеиваются к стенке трубки 6.

Согласно следующему этапу магнитная пробка извлекается из двигателя оператором.

На следующем этапе, показанном на фиг.4 и 5, извлекатель 5 закрепляют путем завинчивания на кожухе 4 (посредством резьбы 11 и 12) для захватывания частиц 20 в полость 16 извлечения.

Согласно последнему этапу, показанному на фиг.6, оператор извлекает устройство 100, содержащее частицы магнитной пробки 1, так, чтобы частицы 20 упали на дно извлекателя 5 вследствие того, что они больше не притягиваются магнитным стержнем 3. Устройство 100 может быть, таким образом, передано для выполнения анализа частиц.

Настоящее изобретение позволяет избежать манипуляций с частицами и, таким образом, их потерь или загрязнения. Более того, устройство 100 может быть повторно использовано после проведения анализа частиц.

Само собой разумеется, изобретение не ограничивается только тем способом воплощения, который был описан выше.

Устройство согласно настоящему изобретению, описанному выше, находит особенно выгодное применение при использовании с магнитными пробками, которые используются во всех машинах, для которых важно иметь возможность определять износ, в частности в турбодвигателях летательных аппаратов. В последних использование нескольких магнитных пробок в различных масляных контурах может позволить быстро локализовать деталь, имеющую первые признаки износа.

Изобретение относится к улавливанию магнитных частиц, захваченных магнитной пробкой, предназначенной удерживать посредством магнита магнитные частицы, которые образуются в результате износа, например, вращающихся деталей, расположенных в корпусе оборудования или в двигателе летательного аппарата. Устройство для отбора магнитных частиц, захваченных магнитной пробкой, включает магнитную пробку, содержащую магнитный стержень, предназначенный удерживать магнитные частицы, захваченные жидкостью, в которую погружена упомянутая магнитная пробка, кожух, содержащий немагнитную трубку, содержащую ближний концевой участок, снабженный отверстием, выполненным с возможностью обеспечения введения магнитного стержня в трубку, удаленный закрытый концевой участок и средства, выполненные с возможностью обеспечивать удержание между кожухом и магнитным стержнем после того, как магнитный стержень введен в трубку. Трубка выполнена с возможностью закрывания магнитного стержня после того, как магнитный стержень введен в упомянутую трубку. Устройство также содержит средства извлечения, в которых предусмотрено отверстие, выполненные с возможностью обеспечивать введение трубки в средства извлечения, которые выполнены с возможностью закрывания упомянутой трубки после того, как она введена в упомянутые средства извлечения с образованием замкнутой полости извлечения, и принимания частиц, захваченных упомянутой трубкой после того, как магнитный стержень извлечен из трубки. Устройство дополнительно содержит средства, способные обеспечить удержание между средствами извлечения и трубкой после того, как трубка введена в средства извлечения и выполнено с возможностью отправки частиц на анализ. С помощью предложенного устройства осуществляется способ отбора магнитных частиц, захваченных магнитной пробкой, содержащий следующие этапы, на которых: размещают кожух на магнитном стержне магнитной пробки путем введения магнитного стержня в трубку, размещают магнитную пробку, снабженную кожухом, и обеспечивают работу двигателя, извлекают магнитную пробку из двигателя, закрепляют средства извлечения на кожухе, извлекают устройство путем изъятия магнитного стержня из трубки. Технический результат - повышение эффективности улавливания частиц, задерживаемых на магнитной пробке. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Устройство (100) для отбора магнитных частиц (20), захваченных магнитной пробкой (1), причем упомянутая магнитная пробка (1) содержит магнитный стержень (3), предназначенный удерживать магнитные частицы (20), захваченные жидкостью, в которую погружена упомянутая магнитная пробка (1), отличающееся тем, что содержит:
кожух (4), содержащий немагнитную трубку (6), содержащую:
- ближний концевой участок (15), снабженный отверстием, выполненным с возможностью обеспечивать введение магнитного стержня (3) в упомянутую трубку (6);
- удаленный закрытый концевой участок (14), причем упомянутая трубка (6) выполнена с возможностью закрывать магнитный стержень (3) после того, как магнитный стержень (3) введен в упомянутую трубку (6);
- средства, выполненные с возможностью обеспечивать удержание между упомянутым кожухом (4) и магнитным стержнем (3) после того, как магнитный стержень (3) введен в упомянутую трубку (6);
- средства (5) извлечения, в которых предусмотрено отверстие, выполненное с возможностью обеспечивать введение упомянутой трубки (6) в упомянутые средства (5) извлечения, причем упомянутые средства (5) извлечения выполнены с возможностью закрывать упомянутую трубку (6) после того, как упомянутая трубка (6) введена в упомянутые средства (5) извлечения с образованием замкнутой полости (16) извлечения, и принимать частицы (20), захваченные упомянутой трубкой (6), после того, как магнитный стержень (3) извлечен из упомянутой трубки (6), причем упомянутое устройство выполнено с возможностью отправки для осуществления анализа частиц;
- средства, способные обеспечить удержание между упомянутыми средствами (5) извлечения и упомянутой трубкой (6) после того, как упомянутая трубка (6) введена в упомянутые средства (5) извлечения.

2. Устройство (100) по п.1, отличающееся тем, что упомянутые средства, выполненные с возможностью обеспечивать удержание между упомянутыми средствами (5) извлечения и упомянутой трубкой (6) после того, как упомянутая трубка (6) введена в упомянутую полость (16), представляют собой средства обратного соединения.

3. Устройство (100) по п.2, отличающееся тем, что упомянутые средства обратного соединения образованы системой винт-гайка, расположенной на упомянутом ближнем концевом участке (15) упомянутой трубки (6).

4. Устройство (100) по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что упомянутый кожух (4) имеет горлышко (7), соединенное с ближним концевым участком (15) упомянутой трубки и снабженное резьбой по его наружному диаметру.

5. Устройство (100) по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что упомянутая трубка (6) представляет собой эластичную оболочку, выполненную с возможностью обхватывать магнитный стержень (3).

6. Устройство (100) по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что упомянутая трубка (6) содержит ферромагнитный элемент (13), расположенный на ее удаленном концевом участке (14).

7. Устройство (100) по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что упомянутые средства, выполненные с возможностью обеспечивать удержание между упомянутым кожухом (4) и магнитным стержнем (3) после того, как магнитный стержень (3) введен в упомянутую трубку (6), содержат средства герметизации, способные препятствовать проникновению металлических частиц между трубкой (6) и магнитным стержнем (3).

8. Устройство (100) по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что упомянутые средства, выполненные с возможностью обеспечивать удержание между упомянутым кожухом (4) и магнитным стержнем (3) после того, как магнитный стержень (3) введен в упомянутую трубку (6), содержат тороидальную прокладку, вставленную в упомянутый кожух (4) и эластично сжимающую магнитный стержень (3).

9. Устройство (100) по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что упомянутые средства, выполненные с возможностью обеспечивать удержание между упомянутым кожухом (4) и магнитным стержнем (3) после того, как магнитный стержень (3) введен в упомянутую трубку (6), содержат гибкие язычки (10), вставленные в кожух и эластично сжимающие магнитный стержень (3).

10. Устройство (100) по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что упомянутые средства, выполненные с возможностью обеспечивать удержание между упомянутым кожухом (4) и магнитным стержнем (3) после того, как магнитный стержень (3) введен в упомянутую трубку (6), содержат гибкие выступы, вставленные в кожух и эластично сжимающие магнитный стержень (3).

11. Устройство (100) по любому из предыдущих пп.1-3, причем упомянутая магнитная пробка (1) содержит опорный концевой участок (2), отличающееся тем, что упомянутый ближний концевой участок (15) выполнен с возможностью входить в контакт с опорным концевым участком (2) после того, как магнитный стержень (3) введен в упомянутую трубку (6).

12. Способ отбора магнитных частиц, захваченных магнитной пробкой с помощью устройства по любому из пп.1-11, причем упомянутый способ содержит следующие этапы, на которых:
- размещают кожух (4) на магнитном стержне (3) магнитной пробки (1) путем введения магнитного стержня (3) в трубку (6);
- размещают магнитную пробку (1), снабженную кожухом (4), и обеспечивают работу двигателя;
- извлекают магнитную пробку (1) из двигателя;
- закрепляют средства (5) извлечения на кожухе (4);
- извлекают устройство (100) путем изъятия магнитного стержня (3) из трубки (6).