УСТРОЙСТВО И СПОСОБ УЛАВЛИВАНИЯ МАГНИТНЫХ ЧАСТИЦ, ЗАДЕРЖАННЫХ НА МАГНИТНОЙ ПРОБКЕ
APPARATUS AND METHOD OF TRAPPING MAGNETIC PARTICLES HELD ON MAGNETIC PLUG

Изобретение относится к устройству и способу улавливания магнитных частиц, которые задерживаются на магнитной пробке, предназначенной для удержания посредством магнита магнитных частиц, которые доставляются жидкостью и образуются в результате изнашивания деталей, например вращающихся деталей, расположенных в корпусе с оборудованием или в двигателе летательного аппарата.
Известно, что магнитная пробка размещена в потоке жидкости (как правило, масла, охлаждающей жидкости или топлива) внутри корпуса, содержащего движущиеся детали, такие как шестерни или подшипники, которые погружены в упомянутую жидкость.
В целом поток жидкости позволяет осуществлять смазывание и (или) охлаждение движущихся деталей (как правило, вращающихся деталей). Случается, что движущиеся детали изнашиваются в процессе их эксплуатации, например, вследствие трения в результате контакта двух шестерен или подшипников, или также вследствие ударов или интенсивного трения вращающихся деталей друг о друга, обусловленного сильными и необычными вибрациями, которые происходят в корпусе. Независимо от его причины, изнашивание деталей приводит к образованию частиц, которые отделяются от деталей и переносятся жидкостью в потоке жидкости. Поскольку вращающиеся детали, как правило, металлические, частицы, образуемые в результате изнашивания деталей, являются токопроводящими и представлены обычно в виде металлических опилок. Более того, детали чаще всего выполнены из металла ферромагнитного типа, такого как железо, т.е. который может быть притянут магнитным элементом, таким как магнит.
Известно, и как это схематично изображено на фиг.1, магнитная пробка 1 содержит оконечную головку или держатель 2 и постоянный магнит, образованный магнитным стержнем 3, находящимся в потоке жидкости; причем упомянутый стержень 3 притягивает металлические частицы 4 во время циркуляции жидкости.
Операторы на месте должны, таким образом, периодически проверять состояние этих магнитных пробок, удалять частицы, задержанные магнитным стержнем, и производить анализ этих частиц, например, путем анализов типа сканирующей электронной микроскопии MEB и спектроскопии энергетической дисперсии EDS (англ. - Energy Dispersive Spectroscopy). На основе этих анализов представляется возможным определить свойства и геометрическую форму взятых на анализ частиц; причем в зависимости от места выведения пробки имеется возможность описать, таким образом, элемент или элементы, подверженные воздействию изнашивания, и принять меры, которые обеспечат целостность аппарата и безопасность полета. Будет отмечено, что магнитные пробки чаще всего объединены с фильтрами; причем последние служат для задерживания неферромагнитных частиц.
Известны различные технические приемы, позволяющие оператору удалять частицы, задержанные магнитной пробкой.
Первый технический прием заключается в применении клейкой ленты, которую оператор приводит в контакт с магнитным стержнем пробки.
Такое решение не является полностью удовлетворительным, поскольку частицы остаются прилепленными на клеящем веществе, и представляется сложным их удалить (путем растворения) для проведения анализа. Таким образом, сохраняется остаток непригодных для эксплуатации частиц для проведения анализа, что приводит к потере информации. Кроме того, клеящее вещество может привести к загрязнению поверхности частиц, которое способно исказить результаты анализа предмета изучения.
Второй технический прием заключается в применении материи для удаления частиц на магнитном стержне.
Такое решение также создает определенные сложности. Действительно, представляется необходимым очистить материю, погрузив ее в растворитель, затем отфильтровать полученное изделие для улавливания частиц. Кроме того, использование материи делает сложным рекуперацию всей совокупности частиц; следовательно, для проведения анализа больше не находится вся совокупность частиц, а на магнитном стержне присутствует остаток частиц, причем этот остаток способен исказить показания загрязнения во время последующего контроля. И наконец, применение потенциально загрязненной материи может вызвать сомнения в постороннем загрязнении.
Третий технический прием может заключаться в непосредственном удалении частиц, находящихся на стержне, при помощи магнита, более мощного, чем магнит магнитного стержня.
Вместе с тем такое решение является сложно осуществимым, поскольку оно создает опасность повреждения магнитной пробки в результате изменения остаточного поля последней.
Таким образом, задачей изобретения является, в частности, устранение вышеперечисленных недостатков. В этом контексте настоящее изобретение направлено на предоставление устройства, позволяющего осуществлять быструю, надежную и полную рекуперацию магнитных частиц, задержанных на магнитной пробке.
Для решения задачи предлагается устройство улавливания магнитных частиц, задерживаемых на магнитной пробке; причем упомянутая магнитная пробка содержит оконечный держатель и намагниченный элемент, предназначенный для удерживания магнитных частиц, которые приносятся жидкостью и являются результатом изнашивания деталей, с которыми упомянутая жидкость находилась в контакте; причем устройство улавливания содержит: средства намагничивания; камеру, включающую в себя: отверстие; причем в упомянутой камере упомянутая магнитная пробка может располагаться через упомянутое отверстие таким образом, что упомянутый намагниченный элемент будет размещен внутри упомянутой камеры, а упомянутый оконечный держатель будет находиться снаружи упомянутой камеры; причем упомянутое отверстие рассчитано таким образом, что упомянутый оконечный держатель закрывает упомянутое отверстие;
- по меньшей мере, одно сопло инжектора, которое может вводить под давлением газообразную среду внутрь упомянутой камеры; причем упомянутое сопло ориентировано таким образом, что поток газообразной среды удаляет магнитные частицы, задержанные на упомянутом намагниченном элементе, в направлении дна упомянутой камеры; причем упомянутые средства намагничивания расположены для задерживания путем намагничивания упомянутых частиц, удаленных на дно упомянутой камеры.
Благодаря изобретению, применяется ввод газа под давлением (предпочтительно, сжатого, отфильтрованного и без содержания масла, вводимого, например, под давлением 6 бар), по меньшей мере, через одно сопло. Поток газа позволит отделить магнитные частицы, расположенные на магнитной пробке, и направить эти частицы на дно камеры устройства. Наличие средств намагничивания, расположенных, предпочтительно, рядом с дном камеры и снаружи камеры, позволят осуществлять захват этих частиц (то есть частицы не смогут вновь подняться, поскольку они удерживаются средствами намагничивания). Устройство, согласно изобретению, представляет собой, таким образом, инструмент, предназначенный для операторов и позволяющий надежно рекуперировать совокупность магнитных частиц; причем последние отрываются от магнитной пробки под воздействием воздушной струи, когда пробка размещена в технической камере.
Кроме отличительных признаков, перечисленных в предыдущем параграфе, устройство, согласно изобретению, может содержать одно или множество нижеуказанных дополнительных отличительных особенностей, которые рассматриваются в отдельности или в любых технологически возможных сочетаниях:
- устройство, согласно изобретению, содержит множество сопл инжектора, установленных на упомянутой камере;
- упомянутый намагниченный элемент упомянутой магнитной пробки является магнитным стержнем; причем упомянутая камера рассчитана таким образом, чтобы упомянутый магнитный стержень размещался внутри упомянутой камеры, а упомянутые сопла располагались сбоку на упомянутой камере таким образом, чтобы они размещались с одной и другой стороны упомянутого стержня, когда этот последний находится внутри упомянутой камеры;
- каждое из упомянутых сопл наклонено под углом 45° относительно оси стержня, когда последний находится внутри упомянутой камеры;
- упомянутые средства намагничивания расположены снаружи упомянутой камеры рядом с дном упомянутой камеры;
- упомянутые средства намагничивания установлены съемным образом на внешней стороне дна упомянутой камеры;
- упомянутые средства намагничивания расположены на расстоянии от 2 до 5 см от упомянутого элемента намагничивания, когда этот последний находится внутри упомянутой камеры;
- устройство, согласно изобретению, содержит средства уплотнения, такие как уплотнительное кольцо, способное обеспечить герметичность между упомянутым оконечным держателем и упомянутым отверстием, когда упомянутый оконечный держатель закрывает упомянутое отверстие.
Задачей изобретения также является способ улавливания магнитных частиц, задержанных на магнитной пробке при помощи устройства, согласно изобретению; причем упомянутый способ содержит следующие этапы:
- установку магнитной пробки в устройстве улавливания через отверстие в камере таким образом, чтобы намагниченный элемент пробки, удерживающий магнитные частицы, был расположен внутри камеры, а оконечный держатель пробки был размещен снаружи камеры для закрытия отверстия камеры;
- впрыск сжатого, предпочтительно, отфильтрованного воздуха через одно сопло инжектора или сопла инжектора таким образом, чтобы частицы, удерживаемые на магнитном элементе, были перемещены на дно камеры;
- захват частиц, перемещенных на дно камеры, посредством упомянутых средств намагничивания;
- улавливание частиц, задержанных упомянутыми средствами намагничивания.
Предпочтительно, этап улавливания частиц содержит следующие этапы:
- извлечение магнитной пробки и средств намагничивания, установленных съемным образом под дном камеры;
- улавливание частиц посредством намагниченного стержня, установленного продольно перемещающимся в трубке.
Другие отличительные особенности и преимущества изобретения станут отчетливо видны из описания, приводимого ниже в качестве примера, не носящего ограничительного характера, со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг.1 схематично изображает магнитную пробку;
Фиг.2 схематично изображает устройство улавливания частиц, согласно изобретению;
Фиг.3-7 изображают различные этапы способа улавливания частиц, согласно изобретению;
фиг.8 изображает последовательность этапов, показанных на фиг.3-7.
В интересах наглядности без соблюдения масштаба и схематично изображены только те элементы, которые используются для понимания изобретения. Кроме того, одинаковые элементы, расположенные на различных фигурах, имеют одинаковые цифровые позиции.
Описание фиг.1 было уже приведено со ссылкой на достигнутый уровень техники.
На фиг.2 схематично изображено устройство 100 улавливания магнитных частиц, согласно изобретению.
Устройство 100, согласно изобретению, содержит:
- Т-образную камеру 101, которая содержит отверстие 102 в ее верхней части и по существу цилиндрический относительно вертикальной оси OO' приемник 108;
- средства уплотнения 103 в виде уплотнительного кольца, расположенного вокруг отверстия 102;
- множество сопл инжектора 104, проходящих сквозь боковые части камеры 101;
- держатель 105, размещенный контактирующим с внешней поверхностью дна камеры 101;
- цилиндрический магнит 106, установленный съемным образом в основании 105;
- вытяжную трубку 107.
Каждое из сопл 104 наклонено под углом 45° относительно вертикальной оси 00'.
Камера 101 может быть выполнена из прозрачного пластического материала.
Мы проведем описание со ссылкой на фиг.3-7 примера способа улавливания ферромагнитных частиц, задержанных на магнитной пробке 1, как это изображено на фиг.1, при помощи устройства улавливания 100, согласно изобретению, как это показано на фиг.2. На фиг.8 изображена последовательность этапов 201-205 способа 200. Будет отмечено, что эти этапы 201-205, предпочтительно, будут осуществлены на месте оператором.
Согласно первому этапу 201, изображенному на фиг.3, магнитная пробка 1, после улавливания оператором для проведения анализа задержанных частиц 4, установлена в устройстве 100. Если быть более точным, то магнитный стержень 3 (на котором удерживаются магнитные частицы 4) вставлен в камеру 101, а оконечный держатель 2 (или головка) пробки 1 закрывает отверстие 102. Таким образом, отверстие 102 устройства должно быть рассчитано таким образом, чтобы ее диаметр был меньше диаметра головки 2 пробки 1.
Уплотнительное кольцо 103 обеспечивает герметичность между оконечным держателем 2 и отверстием 102.
Согласно второму этапу 202, изображенному на фиг.4, в течение нескольких секунд через сопла 104 происходит впрыск сжатого воздуха, отфильтрованного и не содержащего масел (для недопущения какого-либо загрязнения частиц 4), внутрь камеры 101. Наклон сопл 104 под углом 45° относительно вертикальной оси позволяет направлять струю сжатого воздуха на конец магнитного стержня 3, на котором удерживаются частицы 4. Совокупность частиц 4, находящихся на стержне 3, удаляется, таким образом, на дно камеры 101 и улавливается магнитом 106, который является достаточно мощным для их удерживания на дне камеры 101 и недопущения, чтобы они вновь поднимались наверх камеры.
Поскольку впрыск сжатого воздуха осуществляется на уровне камеры 101, установка атмосферного давления обеспечивается посредством вытяжной трубки 107 для недопущения избыточного давления.
Предпочтительно, будет выбран магнит 106, обладающий более сильным намагничиванием (как правило, от 50 до 100 A/м), чем постоянный магнит пробки (как правило, от 25 до 30 A/м). Кроме того, высота камеры 101 регулируется таким образом, чтобы расстояние d, разделяющее магнит 106 от конца магнитного стержня 3, составляло от 2 до 5 см; причем это расстояние d является достаточным для того, чтобы намагничивание магнита 106 не мешало намагничиванию стержня 3, которое должно оставаться по существу постоянным для последующего использования.
Согласно этапу 203, изображенному на фиг.5, магнитная пробка 1 удаляется из устройства 100, согласно изобретению, затем извлекается магнит 106 из основания 105 (в качестве напоминания: магнит 106 установлен съемным образом на основании 105), причем частицы 4 всегда находятся на дне камеры 101.
Этап 204, изображенный на фиг.6, будет заключаться в улавливании частиц 4 на дне приемника 101. Для этого используется, например, медный цилиндр 112, продольно перемещающийся в стеклянной трубке 111 и содержащий на своем нижнем конце магнит 110. Погружая ко дну камеры 101 цилиндр 112, вставленный в трубку 111, частицы 4 намагничиваются посредством магнита 110.
Согласно этапу 205, изображенному на фиг.7, частицы 4 собираются в пластиковый пакет 113 путем перемещения вверх (в направлении, показанном стрелкой) цилиндра 112 в трубке 111; причем поднимание цилиндра 112 устраняет магнитное поле, образуемое магнитом 110, на частицы 4. Пакет 113 может быть затем передан оператором в лабораторию для производства анализа частиц 4.
Безусловно, изобретение не ограничивается способом практической реализации, описание которого было только что сейчас приведено.
В частности, этап улавливания частиц на дне камеры устройства, согласно изобретению, было описано в контексте применения цилиндра, продольно перемещающегося в трубке. Также представляется вполне возможным улавливать частицы, поворачивая устройство, согласно изобретению, для перемещения частиц (которые более не удерживаются магнитом 106, который предварительно был извлечен) непосредственно в пакет.
Также описание было приведено конкретнее к съемному магниту 106. Можно также использовать несъемный электромагнит, намагничивание которого будет контролироваться в зависимости от того, имеется или не имеется желание удерживать уловленные частицы.
Кроме того, даже если устройство содержит, предпочтительно, множество сопел, рассредоточенных вокруг камеры, можно также рассматривать вариант использования только одного сопла инжектора, поворачивая пробку внутри устройства, согласно изобретению, таким образом, чтобы струя сжатого воздуха обдувала всю поверхность стержня, на котором удерживаются частицы.
Устройство согласно изобретению, описание которого было приведено, находит наиболее интересное применение в использовании с магнитными пробками, используемыми во всех аппаратах, для которых важно иметь возможность обнаруживать изнашиваемость, в частности в авиационных турбомашинах. В последних использование множества магнитных пробок в различных системах жидкой смазки может позволить быстро локализовать деталь, имеющую признаки начала изнашиваемости.