СИГНАЛИЗАТОР СТРУЖКИ
CHIP DETECTOR

Изобретение относится к машиностроению, а именно к сигнализаторам наличия магнитной металлической стружки в масле, например, в маслосистемах авиационных двигателей или редукторов, а также к способу изготовления основной сборочной единицы конструкции сигнализатора.
Известны сигнализаторы наличия магнитной металлической стружки в масле:
1. «Датчики термостружкосигнализаторов. Отраслевой стандарт (ОСТ 1 14273-82)»; 2. «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.202б (ближайший аналог). Сигнализатор стружки включает магнитную пробку-сигнализатор и встроенный в корпус агрегата клапан. Пробка-сигнализатор содержит корпус, установленный в корпусе постоянный магнит цилиндрической формы, на рабочем конце которого концентрически с ним установлены изолирующая втулка и наружный или внешний контакт, причем магнит и наружный контакт являются электрическими контактами и подключены к источнику постоянного напряжения.
Наличие постоянного магнитного поля приводит к накапливанию в рабочей торцевой зоне головной части устройства как относительно крупных и тяжелых, так и относительно мелких частиц магнитной стружки с размерами, характерными для разрушения металлических деталей, и с размерами, характерными для нормального износа (истиранием).
Накапливание в рабочей зоне торцевой части магнита продуктов износа и продуктов разрушения деталей, изготовленных из магнитных материалов, приводит к замыканию электрической цепи светосигнального табло, оповещающего экипаж летательного аппарата, водителя наземного транспортного средства или оператора, управляющего каким-либо агрегатом, о процессе износа или разрушения деталей агрегата, изготовленных из магнитных материалов.
Сигнализаторы стружки, упомянутые выше в руководствах по технической эксплуатации вертолетов, снабжены клапаном, который встроен в корпус агрегата и позволяет при извлечении магнитной пробки-сигнализатора (для проверки, очистки или при срабатывании сигнализатора стружки) не допустить вытекания масла из агрегата.
Ближайшим аналогом заявляемому техническому решению является сигнализатор стружки ПС-1, содержащий клапан и устанавливаемую в корпус клапана пробку-сигнализатор, которая при взаимодействии с подпружиненным элементом клапана обеспечивает доступ рабочей среды агрегата к рабочему торцу магнита и наружного кольцевого контакта. Корпус пробки-сигнализатора выполнен из алюминиевого сплава. Наружный контакт пробки-сигнализатора выполнен из магнитного сплава и имеет положительную полярность, а корпус клапана изготовлен из алюминиевого сплава (для обеспечения его минимальной массы) и имеет отрицательную полярность.
Недостатком конструкции устройства-аналога является возможность ложного срабатывания сигнализатора при замыкании электрической цепи немагнитными металлическими частицами (частицами из магниевых, алюминиевых, бронзовых сплавов), для определения наличия которых сигнализатор стружки не предназначен. Ложное срабатывание происходит в том числе вследствие того, что наружный контакт имеет положительную электрическую полярность, а корпус клапана, в который установлена пробка-сигнализатор, имеет отрицательную электрическую полярность, и в зазор между ними могут механически попадать немагнитные частицы и замыкать при этом электрическую цепь светосигнального табло.
Другим недостатком данной конструкции устройства является электрохимическая эрозия (разъедание) наружных поверхностей наружного контакта, возникающая вследствие разной электрической полярности корпуса клапана и наружного контакта, разных материалов наружного контакта и корпуса клапана и наличия примеси воды или водяного пара в масляно-воздушной или газо-воздушной среде в полости агрегата.
Другая причина ложных срабатываний сигнализатора может быть обусловлена применением в устройстве деталей из разных материалов, с различными значениями коэффициентов линейного расширения этих материалов, скрепленных эпоксидным клеем. Это может приводить к растрескиванию эпоксидного клея, увеличению зазоров между деталями и проникновению рабочей среды агрегата в смеси с мельчайшими металлическими частицами от нормального износа деталей в зазоры между наружным контактом и магнитом и далее в полость штепсельного разъема.
Целью изобретения является повышение надежности работы сигнализатора и исключение его ложных срабатываний за счет изменения конструкции и материалов элементов устройства и изменения полярности его электрических контактов для предотвращения накапливания немагнитных частиц и пыли, механически замыкающих контакты сигнализатора.
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, постоянный магнит, размещенный в корпусе и служащий внутренним контактом пробки-сигнализатора, изолятор и наружный контакт из магнитного материала, установленные концентрично с магнитом со стороны рабочего торца пробки-сигнализатора, и провода, соединяющие наружный контакт и постоянный магнит с контактами штепсельного разъема, при этом клапан выполнен в виде корпуса и тарелки, подпружиненной относительно донышка корпуса и взаимодействующей с рабочим торцем магнита пробки-сигнализатора, причем корпус пробки-сигнализатора зафиксирован относительно корпуса клапана с помощью фиксирующего штифта при сжатом положении пружины тарелки, при котором обеспечен доступ рабочей среды агрегата через окна в корпусе клапана к рабочему торцу пробки-сигнализатора, в соответствии с изобретением - изолятор выполнен в виде стакана и охватывает поверхность постоянного магнита, изолируя его от корпуса пробки-сигнализатора, наружный контакт расположен в проточке корпуса пробки-сигнализатора, так что торец наружного контакта, торец изолятора и торец постоянного магнита расположены заподлицо с торцем корпуса пробки-сигнализатора, а их клеевое соединение выполнено клеем-герметиком, при этом корпус пробки-сигнализатора изготовлен из немагнитного материала, одинакового с материалом корпуса клапана, постоянный магнит подключен к положительному контакту штепсельного разъема, а наружный контакт - к его отрицательному контакту, при этом наружный контакт имеет одинаковую полярность с корпусом пробки-сигнализатора и корпусом клапана, а тарелка клапана со стороны, взаимодействующей с торцом постоянного магнита, снабжена изолирующим элементом.
Поскольку полярность магнита изменена на положительную, то есть магнит через провод подключен к положительному контакту штепсельного разъема (в отличие от отрицательного контакта в ПС-1), то для того, чтобы исключить контакт магнита с корпусом магнитной пробки-сигнализатора, имеющим отрицательную полярность, изменена конструкция изолятора, который теперь выполнен с цилиндрической полостью, в виде стакана, и изолирует магнит от корпуса. Для улучшения центрирования наружного контакта относительно оси корпуса магнитной пробки-сигнализатора и обеспечения его соосности с магнитом - наружный контакт устанавливается в ступенчатую проточку, выполненную в верхней части корпуса. Замена консольного крепления наружного контакта в аналоге (требующего его жесткого присоединения) на размещение его в проточке верхней части корпуса пробки-сигнализатора позволит использовать для соединения деталей не эпоксидный, а эластичный клей, не подверженный растрескиванию при температурном расширении. Провод, соединяющий постоянный магнит с положительным контактом штепсельного разъема, подведен к нижнему участку постоянного магнита.
Наружный контакт, изолятор и магнит устанавливаются в корпус пробки-сигнализатора на эластичном клее или эластичном герметике. Это позволяет исключить растрескивание клеевого слоя и проникновение рабочей жидкости (масла) агрегата в корпус пробки-сигнализатора. Внутренняя полость корпуса пробки-сигнализатора стружки (полость штепсельного разъема) герметична и для обеспечения большей коррозионной стойкости контактов штепсельного разъема и долговечности заполняется эластичным клеем или герметиком. Установка наружного контакта, магнита и изолятора на эластичном клее или эластичном герметике наружными торцами заподлицо с наружным торцем корпуса обеспечивает лучшую герметичность внутренних полостей пробки-сигнализатора (благодаря эластичности клея или герметика), а также способствует сохранению его целостности при температурном изменении величины зазоров между деталями. Сокращено число наружных переходных поверхностей между контактом, изолятором и корпусом, улучшена защита наружной поверхности наружного контакта от электрохимической эрозии (по сравнению с сигнализатором стружки ПС-1). Замена эпоксидного клея в заявляемой конструкции на более эластичный клей или эластичный герметик возможна, так как крепление наружного контакта к изолятору, магниту и корпусу происходит во внутренней полости корпуса, и эти детали не подвергаются воздействию при эксплуатации и опасности разрушения герметика.
Благодаря выполнению изолятора с цилиндрической полостью, охватывающей поверхность магнита, а корпуса пробки-сигнализатора - с кольцевой проточкой под установку наружного контакта, эти элементы расположены со стороны рабочего торца сигнализатора заподлицо с магнитом. Сокращение числа переходных поверхностей в рабочем зазоре (при расположении элементов конструкции заподлицо) обеспечивает легкость обслуживания при удалении с рабочей поверхности смеси рабочей среды агрегата с продуктами износа и разрушения его деталей.
Для исключения контакта между магнитом, имеющим положительную полярность, и корпусом клапана сигнализатора, имеющим отрицательную полярность, и обеспечения работоспособности данной конструкции сигнализатора, тарелка клапана снабжена изолирующим элементом, соединенным с ней, например, методом горячего прессования.
Благодаря предлагаемому техническому решению сигнализатора стружки повышается достоверность срабатывания сигнализатора.
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 - место С фиг.2.
На фиг.5 - разрез А-А фиг.1.
На фиг.6 - вид В фиг.2.
На фиг.7 - вид А фиг.3.
На фиг.8 - разрез Б-Б фиг.7.
Пробка-сигнализатор содержит корпус 1, выполненный из немагнитного материала, например из алюминиевого сплава, в торцевой полости которого установлен постоянный магнит 2, заключенный в изолятор 3, выполненный в виде стакана, с цилиндрической полостью для магнита (фиг.1). В кольцевую проточку корпуса 1 установлен наружный или внешний (относительно магнита) контакт 4, расположенный концентрически с магнитом 2 и с изолятором 3, так что торец наружного контакта 4, торец изолятора 3 и торец магнита 2 расположены заподлицо с наружным торцем корпуса 1 сигнализатора. Наружный контакт 4 пробки-сигнализатора стружки изготавливается из магнитного сплава и расположен в магнитном поле постоянного магнита 2. Рабочий зазор «А» сигнализатора стружки (т.е. расстояние между торцевой поверхностью «М» магнита и торцевой поверхностью «Т» наружного контакта) подбирается таким образом, чтобы через наружный контакт 4 проходили магнитные силовые линии постоянного магнита 2, служащего внутренним контактом, поддерживая намагниченность наружного контакта 4 (фиг.2, 4). В полость корпуса 1 магнитной пробки-сигнализатора со стороны другого торца входят провода 5 и 6, подсоединяемые через штепсельный разъем 7 к источнику постоянного напряжения (не показан). В цепь входит также сигнальная лампа сигнализатора (не показана). Провод 5, соединенный с положительным контактом штепсельного разъема 7, пропущен через отверстие в изоляторе 3 и припаян к нижнему участку магнита 2, который является одним из контактов (внутренний контакт) цепи (фиг.2, 4). Провод 6, соединенный с отрицательным контактом штепсельного разъема 7, пропущен в продольной канавке изолятора 3 и подсоединен к язычку или усику наружного контакта 4 в выемке изолятора 3. Полости «И» и «Ж» в местах соединения проводов 5 и 6 (фиг.2, 4) заполнены эластичным клеем или эластичным герметиком (например, типа «герметик-прокладка») для обеспечения коррозионной стойкости и долговечности устройства.
Клапан сигнализатора стружки выполнен в виде корпуса 8 и тарелки 9, подпружиненной относительно донышка 10 корпуса 8 с помощью пружины 11. Для исключения контакта между магнитом 2 и тарелкой 9, имеющими разную полярность, тарелка 9 со стороны, обращенной к магниту 2 (фиг.1, 3), снабжена изолирующим элементом 12. Снаружи на участке корпуса 8 клапана выполнена резьба «В» (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 8 клапана, при этом магнит своим торцем отжимает пружину 11 тарелки 9. Корпус 1 пробки-сигнализатора, снабженный уплотнительными кольцами 13, в рабочем положении удерживается относительно корпуса 8 с помощью штифта 14 (фиг.1, 5), для которого в корпусе 8 клапана выполнены пазы 15 и установлены два ограничительных штифта 16 (фиг.7, 8). При этом рабочий зазор «А» сигнализатора стружки расположен в масляно-воздушной или газо-воздушной среде агрегата (фиг.4), свободно поступающей в полость корпуса 8 клапана через его круглые окна 17. Для монтажа корпуса 1 пробки-сигнализатора относительно корпуса 8 клапана (сопровождающегося сжатием пружины 11 подпружиненной тарелки 9 и поворотом корпуса) на поверхности «Б» фланца корпуса 1 выполнены крупные круговые проточки «Д», обеспечивающие лучший захват корпуса 1 рукой и лучшую передачу усилия руки (фиг.6). На этой же фигуре можно видеть штепсельный разъем 7, присоединенный к корпусу с помощью винтов 18, снабженных контровочной проволокой 19, стопорящей винты 18, и контакты штепсельного разъема 20. Полость штепсельного разъема герметична и заполнена эластичным клеем или эластичным герметиком до окончательного монтажа штепсельного разъема.
Сигнализатор стружки работает следующим образом.
Корпус 8 клапана сигнализатора стружки на резьбе «В» устанавливают в корпус агрегата, при этом подпружиненная тарелка 9 клапана перекрывает доступ к рабочей среде агрегата. Корпус 1 магнитной пробки сигнализатора стружки устанавливают в корпус 8 клапана путем сжатия рабочим торцем магнита 2 пружины 11 тарелки 9 клапана и поворота корпуса 1 в соответствующее положение для фиксации штифта 14 в пазах 15. При этом рабочий зазор «А» сигнализатора стружки располагается в масляно-воздушной или газо-воздушной среде агрегата, которая проходит к рабочему торцу сигнализатора через круглые окна 17 в боковых стенках корпуса 8 клапана.
Омывая работающие части агрегата и рабочую зону сигнализатора стружки, рабочая среда способствует накапливанию между магнитом 2, служащим внутренним электрическим контактом, и наружным контактом 4 - магнитных частиц, являющихся продуктами износа или разрушения взаимодействующих частей агрегата. По мере их накопления зазор «А» сигнализатора стружки заполняется магнитными продуктами износа или разрушения деталей агрегата, замыкая при этом электрическую цепь светосигнального табло, оповещающего, например, экипаж летательного аппарата о процессе 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 и разработана с возможностью сохранения габаритных и присоединительных размеров для замены находящихся в эксплуатации сигнализаторов стружки.