СИГНАЛИЗАТОР СТРУЖКИ

Полезная модель относится к средствам контроля наличия стружки в масле или иной жидкости, циркулирующей по трубопроводам различных пневмо- и гидросистем, а также температуры масла или жидкости и может быть использована в маслосистемах авиационных двигателей и промышленных газотурбинных установок, предназначенных для перекачки нефтепродуктов, газа или для выработки электроэнергии.
Известен сигнализатор магнитных продуктов износа в маслосистеме, содержащий корпус, расположенные в нем коаксиально с зазором друг относительно друга электрический контакт в виде полой детали из проводящего материала и постоянный магнит с выемкой, например, полусферической формы на торце, электрическую цепь с источником питания и электропроводами, один их которых подключен к электрическому контакту, а другой - к соответствующему полюсу магнита. Другие концы электропроводов выведены на контакты электрического разъема. В зазоре между магнитом и электрическим контактом расположена втулка из проводящего материала, например, ферромагнитного, с образованием зазора относительно магнита. Корпус состоит из металлической части и части, выполненной из диэлектрического материала. При этом электрический контакт не имеет контакта с металлической частью корпуса. Сигнализатор также оснащен элементом, реагирующим на повышение температуры масла и способного замыкать электрическую цепь, выполненным в виде вставки из плавкого электропроводного материала, подобранного в соответствии с заданной предельной температурой масла и установленным в зазоре между электрическим контактом и магнитом с возможностью замыкания электрической цепи при повышении температуры масла. В качестве материала для вставки обычно используют материал, температура плавления которого 195-205°С. Сигнализатор может быть установлен в трубопроводе откачки масла от двигателя торцом навстречу направлению движения масла.
В случае разрушения трущихся поверхностей деталей, например, подшипникового узла, ферромагнитые частицы износа, например стружка, движущиеся совместно с маслом, в зоне торца магнита попадают под действие магнитного поля и устремляются в зазор между магнитом и электрическим контактом. При накоплении в зазоре определенного количества стружки происходит замыкание электрической цепи, в результате чего выдается сигнал в систему управления самолета и далее в многофункциональный цифровой индикатор для выдачи сообщения «Стружка в масле».
В случае, когда температура масла превышает предельно установленную величину, происходит расплавление плавкого элемента, что приводит к замыканию электрической цепи, в результате чего и регистрируется сигнал перегрева масла.
(см. патент РФ на полезную модель №98525, кл. F16N 29/00, 2010 г.).
В результате анализа выполнения сигнализатора необходимо отметить, что его недостатками является возможность загрязнения зазора между контактами поверхностей электрического контакта и магнита неметаллическими и токонепроводящими частицами, из-за чего сигнализатор теряет чувствительность и требует довольно частой периодической очистки поверхностей контактов для восстановления работоспособности. По этой причине возможно несрабатывание сигнализатора, что может привести к аварийной ситуации. Кроме того, данный сигнализатор не обеспечивает очистку жидкости от немагнитного шлама.
Известен сигнализатор наличия металлических частиц в масле или иной жидкости, содержащий полый корпус с входным и выходным патрубками, установленный в корпусе фильтр. В нижней части корпуса установлен шаровой кран с проходным отверстием. Снизу к корпусу прикреплен стакан, в котором размещен датчик наличия металлических частиц, содержащий контакты и две изолирующие втулки. Контакты датчика выполнены в виде магнитной пробки и втулки. Магнитная пробка (контакт) и втулка (контакт) соединены с электрической цепью системы сигнализации (не показана). Изолирующие втулки изолируют втулку (контакт) от магнитной пробки.
При работе сигнализатора шаровой кран находится в открытом положении и поток жидкости (например, масла) поступает через входной патрубок в полость корпуса и через проходное отверстие шарового крана попадает на магнитную пробку. Из корпуса поток жидкости через фильтр отводится через выходной патрубок. При наличии в жидкости металлических частиц они притягиваются магнитной пробкой и концентрируются в кольцевом зазоре между контактами датчика (пробкой и втулкой).
Изолирующие втулки изолируют втулку (контакт). После накопления достаточного количества металлических частиц происходит замыкание через них контактов датчика электрической цепи системы сигнализации и на пульт поступает сигнал о наличии в системе металлических частиц. Для проверки причины срабатывания сигнализатора, закрывают шаровой кран, что обеспечивает возможность демонтажа стакана датчика и осмотр металлических частиц, вызвавших срабатывание сигнализатора. По результатам анализа причин появления металлических частиц принимается решение либо о проведении ремонта, либо после очистки контактов датчик устанавливают на штатное место, открывают шаровой кран и продолжают эксплуатацию двигателя.
(см. патент РФ №2270394, кл. F16N 29/04, 2006 г.) - наиболее близкий аналог.
В результате анализа известного сигнализатора необходимо отметить, что его использование позволяет обеспечить контроль или очистку датчика без демонтажа сигнализатора, что повышает удобство его эксплуатации и обслуживания, а также позволяет обнаружить начало износа механизмов еще до срабатывания сигнализатора. Такая конструкция сигнализатора позволяет также выяснить причину появления сигнала о наличии металлических частиц без остановки машины и, уже обладая достоверной информацией, решить: продолжить работу или срочно остановить машину.
Однако недостатком данного сигнализатора является значительное время между появлением продуктов износа в масле и выдачей сигнала «стружка в масле» из-за необходимости накопления значительного количества продуктов износа (стружки) в зазоре между электрическим контактом и магнитной пробкой, что приводит к низкой эффективности контроля состояния контактирующих поверхностей (например, подшипникового узла). Кроме того, чувствительность срабатывания такого сигнализатора практически невозможно регулировать, поэтому при эксплуатации сигнализатора, вполне вероятны ложные срабатывания, когда наличие небольшого количества стружки не является результатом разрушения деталей двигателя, а следствием нормальной приработки его деталей или попадания стружки, оставшейся в каналах и полостях после изготовления двигателя. Известный сигнализатор также не обеспечивает контроля температуры жидкости, повышение которой, как известно, является следствием повышенного износа контактирующих поверхностей деталей, что снижает эффективность контроля наличия стружки в жидкости.
Техническим результатом настоящей полезной модели является повышение эффективности работы сигнализатора за счет исключения ложных срабатываний и обеспечения контроля температуры жидкости, а также за счет настройки чувствительности сигнализатора.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в сигнализаторе стружки, содержащем полый корпус, в котором установлен фильтр, входной и выходной патрубки для циркуляции жидкости через корпус, изолированные друг от друга контакты, связанные с разъемом, один из контактов выполнен в виде втулки из электропроводного материала, в другой - в виде установленного в ней с зазором сердечника из магнитного материала, новым является то, что сигнализатор оснащен пластиной, установленной в фильтре со стороны входного патрубка с возможностью настроечного перемещения для регулирования зазора с сердечником и оснащенной контактом, выполненным в виде стержня, размещенного в отверстии сердечника и изолированного относительно него, при этом сигнализатор может быть оснащен он оснащен плавкой вставкой из электропроводного материала, размещенной в отверстии сердечника без контакта в твердом состоянии со стрежнем пластины, при этом, пластина имеет возможность электрического соединения с разъемом
Сущность заявленной полезной модели поясняется графическими материалами, на которых:
- на фиг.1 - сигнализатор стружки, продольный разрез;
- на фиг.2 - фильтр с размещенной в нем пластиной.
Сигнализатор стружки содержит полый корпус 1 с выходным 2 и входным 3 патрубками. На корпусе съемно закреплена верхняя крышка 4. В полости корпуса установлен фильтр 5, с окнами «б», для прохода жидкости, обтянутыми сеткой. На фильтре 5 со стороны входного патрубка имеется кольцо 6, на внутренней образующей кольца выполнена резьба, в которую с возможностью настроечного перемещения ввинчена пластина 7, имеющая контакт 8. В пластине 7 выполнены входные окна «а». Пластина выполнена из немагнитного, но электропроводного материала.
В корпусе 1 изолированно от него закреплен кольцевой контакт 9, выполненный из электропроводного материала, в котором изолированно от него посредством проставок 10 установлен магнитный сердечник 11, с нижнего торца сердечника выполнено осевое отверстие (позицией не обозначено), в котором размещены плавкая вставка 12, выполненная из электропроводного материала, и контакт 8. Для плавкой вставки используют материал, температура плавления которого 195-205°С. Данные материалы широко известны и для специалистов не представляет сложности их выбор. Плавкая вставка в твердом ее состоянии не соприкасается с контактом 8, который изолирован от сердечника 11. Кольцевой контакт 9 и сердечник 11 соединены с установленным на крышке 4 разъемом 13 проводами 14. Наружная поверхность сердечника 11 и внутренняя кольцевого контакта 9 образуют зазор «А». Верхняя плоскость пластины 7 и нижняя сердечника 11 образуют зазор «Б». Пластина 7 электрически соединена с разъемом. Данное соединение может быть осуществлено через электропроводные детали корпуса или посредством отдельного контакта (не показан)
Сигнализатор стружки работает следующим образом.
Работу сигнализатора рассмотрим на примере его установки в системе смазки газотурбинного двигателя самолета, например, в трубопроводе откачки масла от двигателя.
Перед работой осуществляют настройку зазора «Б» на наперед заданную величину, характеризующую накопление магнитной стружки, соответствующее началу разрушения двигателя. Для этого вращают контактную пластину 7, которая при вращении совершает осевое перемещение относительно кольца 6, перемещаясь по его резьбе.
В процессе работы двигателя масло поступает через входной патрубок 3 и окна «а» пластины 7 в полость фильтра 5 и через окна «б» фильтра 5 поступает в полость корпуса 1 и отводится из корпуса через выходной патрубок 2. Фильтр 5 очищает масло от немагнитных включений.
В процессе работы сигнализатора находящаяся в масле стружка притягивается магнитом 11 и постепенно скапливается в зазоре «А». Когда зазор «А» заполнится стружкой, замыкаются сердечник 11 и кольцевой контакт 9, в результате чего сигнал через провода 14 и разъем 13 поступает к находящемуся в кабине летчика указателю, который сигнализирует о наличии стружки в масле системы. Данный сигнал указывает на то, что в системе имеется небольшое количество стружки в масле, которое может быть обусловлено не повышенным износом или началом разрушения деталей двигателя, а приработкой контактирующих деталей и не является критичным для работы двигателя. Это позволяет избежать ложных срабатываний сигнализатора о начале разрушения деталей двигателя.
При продолжении эксплуатации сигнализатора и при наличии в системе стружки, она постепенно скапливается в зазоре «Б». При заполнении данного зазора стружкой, пластина 7 перемыкается с кольцевым контактом 9 и информация о значительном количестве стружки, которое может свидетельствовать о начале разрушения детали двигателя, поступает через разъем 13 на указатель в кабине летчика и свидетельствует об аварийной ситуации.
Контроль целостности деталей может быть осуществлен по температуре масла, в том числе и параллельно с контролем наличия стружки в масле.
При повышении температуры масла выше температуры плавления вставки 12, она плавится и замыкает контакт 8 пластины 7 и сердечник 11 и сигнал о повышенной температуре масла поступает через разъем 13 на указатель, с которого соответствующая информация выдается в электрическую систему управления самолета и далее в многофункциональный цифровой индикатор для выдачи сообщения о повышении температуры масла сверх допустимой.
Из уровня техники известно, что начало разрушения какой-то детали двигателя, кроме наличия стружки, как правило, сопровождается повышением температуры масла. Контролируя наличие стружки и температуры жидкости, можно более точно определить момент начала разрушения двигателя. При установке нескольких сигнализаторов на разных линиях откачки из разных масляных полостей (например, на линии откачки из опоры компрессора, опоры турбины и из полости редуктора) можно определить так же место его разрушения. Размещение сигнализатора стружки в системе смазки в одном узле с датчиком температуры масла позволяет более точно определять момент начала разрушения и уменьшить вероятность ложного срабатывания сигнализатора.