Brevet FR2508168A1 — publié le 19821224

-1- Appareil détecteur de particules La présente invention concerne un appareil détecteur de particules com- portant un détecteur de particules disposé en un point le long d'un chemin suivi par le flux de particules. Cette invention concerne plus particulièrement, quoique non exclusivementla détection de copeaux métalliques ou d'autres particules dans un conduit d'amenée d'huile ou de carburant d'une machine. La connaissance de la nature et de la fréquence de l'apparition de particules dans un conduit d'amenée d'huile d'une machine fournit des informations utiles concernant la tenue de cette machine, étant donné qu'il est possible par ce moyen de prévoir des défectuosités avant qu'elles n'entraînent des ruptures mécaniques aux conséquences plus graves. Il est connu d'insérer des plots magnétiques dans le conduit de circulation d'huile d'un moteuret de contrôler l'accumulation des particules sur ces plots à intervalles réguliers pendant le fonction- nement de la machine La comparaison des quantités de particules accumulées permet de déduire empiriquement l'état de santé de la ma- chine Le renouvellement et l'analyse des plots magnétiques prend du temps, est fastidieux et en outre ne fournit pas d'indicationsrelatives à'la présence de particules non magnétisables Pour pallier ces in- convénients, on a utilisé des-détecteurs qui réagissent à la variation de l'inductance Un tel dispositif a par exemple été décrit dans la demande de brevet britanique N O 1 348 881, Dans cet appareil une bo- bine est fixée autour du chemin suivi par le flux de particules, le passage d'une particule électriquement conductrice à travers la bobine provoquant une variation de l'impédance due au courant induit Toute- fois, ces appareils ne réagissent pas aux particules ayant un diamè- tre inférieur à une dimension déterminée, qui cependant peuvent en- trainer une usure et un endommagement important,des paliers au bout d'un temps de fonctionnement plus au moins long. C'est pourquoi la présente invention se propose de réaliser un appa- -2- reil détecteur de particules susceptible de pallier l'ensemble des inconvénients susmentionnés. Dans ce but, l'appareil selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte un accumulateur disposé en un point le long dudit chemin, en amont du détecteur de particules, et en ce que l'accumulateur col- lecte au moins quelques unes des particules circulant le long dudit chemin et transmet périodiquement ces particules collectées au détec- teur. Par ce moyen, les petites particules qui ne peuvent pas être détectées individuellement par les organes détecteur,,peuvent être groupées de telle manière que le résultat de ce groupage ait desdimensions suffisantes pour pouvoir être détecté et provoquerun signal de répon- se. Selon une forme de réalisation préférée, l'accumulateur peut transmettre les particules collectées en réponse à un signal de sortie du détecteur. L'accumulateur peut comporter un aimant pour collecter les particules ferromaqnétique, cet aimant pouvant être constitué par un électro- aimant, et les particules étant relâchées lorsqu'on arrête d'alimenter l'électro-aimant. La présente invention sera mieux comprise en référence à la description d'un exemple de réalisation préféré et du dessin annexé qui représente schématiquement l'appareil selon l'invention. En référence à la figure, l'appareil détecteur de particules décrit est destiné à la détection de copeaux métalliques ou d'autres particules présentes dans le flux d'huile,et notamment dans le conduit de retour du système de lubrification ou d'une turbine à gaz Le même appareil est également utilisable pour la détection et le comptage de telles particules présentes dans le système d'alimentation en carburant. L'huile circule dans le sens de la flèche 1 à l'intérieur d'un conduit 37 le long du chemin 2 L'appareil détecteur de particules comporte un 3 accumulateur 3 monté sur le conduit 2 en aval de l'unité de détection 4, cet accumulateur étant agencé pour recueillir les particules pendant une période déterminée et les libérer pour qu'elles puissent être détec- tées par le détecteur 4. L'accumulateur de particules 3 se présente sous la forme d'un électro- aimant 30 ayant une pièce polaire 31 en fer doux, qui pénètre à l'inté- rieur du conduit 2 Une bobine 32 est enroulée autour de la partie arrière de la pièce polaire 31 et l'activation de l'aimant est comman- dée par l'unité 3. L'unité détectrice 4 montée en aval par rapport à l'accumulateur compor- te deux bobines d'induction identiques 40 et 41 qui sont enroulées autour du conduit 2 à une distance déterminée l'une de l'autre Les deux bobines 40 et 41 sont connectées en série avec un oscillateur 42 qui fournit une tension alternative à une fréquence de 100 k Hz, les deux bobines étant reliées à la terre L'oscillateur 42 fournit également un signal de référence par exemple à la tension de la masse, sur la ligne 43, qui est transmis à un démodulateur 44 en même temps qu'un signal de sortie provenant de la jonction des deux bobines de détection 40 et 41 Une unitd dedéphasage et de synchronisation est couplée à l'oscillateur 42 et au démodulateur 44,et elle contrôle la phase à laquelle les signaux alter- natifs transmis sontdémodulés La sortie du démodulateur 44 est connec- té par une unité 46 pour filtrer la bande passante, le signal de sortie de l'unité de filtrage étant connecté à un détecteur d'impulsions 47 Le détecteur 47 opère en ne sélectionnant que les signaux ayant une amplitude dépassant un niveau prédéterminé, ces signaux étant amenés à un compteur 48 et à l'unité d'activation 33 de l'accumulateur. L'huile circulant dans le conduit peut contenir différentes formes de particules telles que notamment des particules ferromagnétiques, des particules de métal non ferromagnétiques des particules non métalliques, des gouttelettes d'eau, des bulles d'air etc Les par- ticules ferromagnétiques sont attirées par la pièce polaire 31 de l'accumulateur 3,et certainesde ces particules sont colectées par cette pièce polaire Le faible moment d'inertie des petites par- ticules fait que celles-ci auront davantage tendance à être collectées 38 par l'accumulateur 3, tandis que les grosses particules sont directement 4- entraînées vers le détecteur 4 Lorsqu'une discontinuté passe dans le tronçon du conduit d'eau entouré par la bobine amont 40, elle provoque une modification de l'inductance de la bobine et engendre un déséquilibre dans le circuit formé par lesdeux bobines 40 et 41 avec l'oscillateur 42 Ceci provoque une modulation du signal de tension alternative sur l'entrée du démodulateur 44, qui est directement suivied'un autre signal engendré au moment du passage de la particule au travers du tronçon de conduit d'eau entouré par la bobine avak 41. La phase et l'amplitude des signaux transmis par le démodulateur 44 peut varier en fonction de la perméabilité de la résistivité, de la dimension et de la forme des discontinuités passant dans le chemin suivi par le flux d'huile, et peuvent également varier en fonction de. la fréquence de l'oscillateur Dans la présente application, l'appa- reil est utilisé pour fournir une indication relative à la durée de vie de la machine,et ceci s'effectue par la mesure de la quantité de petits débris ferromagnétiques présents dans l'huile de lubri- fication Cet appareil est par conséquent équipé pour compter sélec- tivement les particules ferromagnétiques et ignorer toutes les autres particules,telles que par exemple des bulles de gaz ou des particules de carbone Dans ce but, le démodulateur 44 est commandé par l'unité 45 qui est ajustéede manière à fournir un rapport signal/ bruit maximal pour les signaux d'entrées déphasés d'environ 300 par rapport au signal alternatif de l'oscillateur 33 A la fréquence de travail spécifié de l'oscillateur 33, le rapport signal/bruit maximal est produit lors du passage de particules ferromagnétique, tandis que le passage de particules non ferromagnétiques produit des si- gnaux qui sont déphasés d'environ 900 par rapport aux signaux précé- dents, et qui sont de ce fait fortement atténués par le démodulateur 44. Dans l'accumulateur 3, l'électro-aimant 30 est alimenté pendant une période suffisante pour qu'il puisse accumuler des particules en quantités suffisantes pour être détectées, par l'unité de détection 4, et on coupe l'alimentation pour libérer le groupe de particules collectées dans le flux d'huile transporté par le conduit d'eau. La bobine 32 de l'électro-aimant 30 peut être alimentée pendant 38 une période prédéterminée,et cette alimentation peut être commandée -5.- en réponse à la quantité de particules détectées Dans cette disposition, l'électro-aimant 30 reste alimenté jusqu'à ce que la quantité de parti- cules non collectées par l'accumulateur soit suffisante pour indiquer que la quantité de particules collectées serait suffisante pour une détection par l'unité détectrice 4 Alternativement, l'alimentation de l'électroaimant pourrait être commandée en réponse au changement d'inductance de la pièce polaire 31,étant donné que celle-ci varie lorsque des particules entrent en contact avec elle. La pièce polaire 31 pourrait être recouverte d'une enveloppe non magné- tisable, de telle manière que les particules puissent être rejetées plus facilement au moment de la coupure de l'alimentation de la bobine 32. Il n'est pas nécessaire que l'accumulateur soit partiellement logé à l'intérieur du conduit 2 Il pourrait avoir une forme annulaire disposée autour de ce conduit. L'accumulateur 3 n'est pas nécessairement du type magnétique On pourrait collecter les particules par des moyens électro-statiques Ceci serait particulièrement utile pour la détection de particules dans des conduits de gaz Selon une autre forme de réalisation, les particules pourraient être collectées dans un crible tourné périodiquement,de telle manière que les particules accumulées sur l'une des phases soient balayées par le-courant du flux en circulation Les moyens détecteurs de parti- cules ne doivent pas nécessairement être du type inductifmais pourraient par exemple comporter un système de détection capacitif ou un système de détection optique. Les appareils détecteurs de particules pourraient être utilisés dans d'autres applications, par exemple dans des usines de traitement de matièresminéralesou chimiques, des systèmes de chauffage à distance, des usines de traitement des eaux ou pour l'analyse des eaux de rivièresou de canaux. 6 - Revendications 1 Appareil détecteur de particules comportant un détecteur de particu- les disposé en un point le long d'un chemin suivi par le flux de parti- cules, caractérisé en ce que l'appareil comporte un accumulateur ( 3) disposé en un autre point le long dudit chemin ( 2), en amont du détec- teur de particules ( 4), et en ce que l'accumulateur collecte au moins quelques unes des particules circulant le long dudit chemin et trans- met périodiquement ces particules collectées au détecteur. 2 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'accumu- lateur ( 3) relâche les particules collectées en réponse à un signal de sortie du détecteur ( 4). 3 Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caracté- risé en ce que le détecteur de particules ( 4) est sensible au électriquement conductrices. 4 Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, carac- térisé en ce que le détecteur de particules ( 4) est un détecteur induc- tif. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que les détecteurs de particules ( 4) comportent deux bobines d'induction ( 40,41) espacées l'une de l'autre et disposées le long du chemin suivi par le flux de particules ( 2). 6 Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, ca- ractérisé en ce que l'accumulateur ( 3) comporte un aimant ( 30) pour collecter les particules magnétiques. 7 Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'aimant est un électro-aimant ( 30), et en ce que les particules sont transmises lorsqu'on cesse d'alimenter l'électro-aimant. 8 Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'accumulateur ( 3) est disposé dans le chemin 38 suivi par le flux de particules ( 2). 2 508168 7 - 9 Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, carac- térisé en ce que le chemin suivi par le flux de particules est un con- duit d'amenée d'huile.