用于检测金属颗粒的磁检测器的磁头和具有该磁头的磁检测器

文档序号:39177 发布日期:2021-09-24 浏览:24次 >En<

阅读说明:本技术 用于检测金属颗粒的磁检测器的磁头和具有该磁头的磁检测器 (Magnetic head of magnetic detector for detecting metal particles and magnetic detector having the same ) 是由 大卫·科索莱托 帕特里克·波旁 丹尼斯·辛德辛格 于 2020-01-21 设计创作,主要内容包括:所述用于检测液压回路中金属颗粒的磁检测器的磁头(11)包括轴向本体(14)、至少一个第一电极(17、18)以及用于电极的电连接的装置(C),轴向本体(14)内部包括至少一个磁体(15、16),第一电极(17、18)限定位于磁体所产生的磁场中的间隙区(E),使得回路在间隙区中形成颗粒的排列区。磁体是径向磁化的磁体。(The magnetic head (11) of a magnetic detector for detecting metal particles in a hydraulic circuit comprises an axial body (14), at least one first electrode (17, 18) and means (C) for electrical connection of the electrodes, the axial body (14) comprising internally at least one magnet (15, 16), the first electrode (17, 18) defining a gap zone (E) in the magnetic field generated by the magnet, so that the circuit forms an alignment zone of particles in the gap zone. The magnet is a radially magnetized magnet.)

用于检测金属颗粒的磁检测器的磁头和具有该磁头的磁检 测器

技术领域

本发明涉及用于可能存在于液压回路中的金属颗粒的磁检测器。

本发明特别涉及发动机或齿轮箱中的金属颗粒的磁检测。

本发明更具体地涉及一种安装在磁检测器中的磁头,以及一种具有这种磁头的磁检测器。

在本发明的一个特别有意义的应用中,磁检测器用于检测飞机液压回路中的金属颗粒,特别是通过分析来检测机械部件的可能磨损。

背景技术

在现有技术中,磁检测器使用磁头,该磁头一方面包括一个或多个磁体、至少两个电极,所述电极由导电材料制成彼此绝缘且靠近磁体设置,此类磁体的间隙位于磁体的磁化区,另一方面包括绝缘体,所述绝缘体确保电极的电绝缘。

绝缘体通常是管状的,并设置在磁体周围。电极与飞机的计算机电连接。

如果存在金属颗粒,则它们会被磁体吸引。如果间隙区域中存在足够数量的颗粒,则会使电极之间的电阻降低。飞机计算机检测到电阻下降并且其信号被传输给飞机飞行员。

图1表示常规的金属颗粒磁检测器的实施例。

例如,安装在油箱中的该检测器包括磁头1,该磁头1被安装在容器2中并包括两个磁体3和4,磁体3和4各自被管状电极5和6围绕并被间隙7隔开。

在图1的实施例中,间隙7是轴向间隙。

如图2所示,磁检测器同样是已知的,其头部设有径向间隙。

其实看得出来这里磁头包括环形磁体。一个电极5是轴向电极,另一个电极6设置在磁体周围。考虑到磁头的总轴线,间隙因此径向延伸。

现已证明通常称为Bouchons Magnétiques Electriques(BME)或英语称为“Electrical Chip Detectors”(ECD)的粒子磁检测器的总体效率非常低。

这种低效率是由于某些影响金属颗粒的捕获和检测的参数造成的。

问题特别在于湍流区域,油流出了检测器的磁场作用范围。或者一般来说,问题在于润滑系统的特性。

金属颗粒的低收集率也归因于磁体的固有特性以及磁头的总体积,后者限制了颗粒捕获的区域。

发明内容

因此,本发明的目的是克服根据现有技术存在于磁头使用中的全部或部分缺陷,特别是增加由磁体产生的磁场的功率,以便增加颗粒捕获比率和间隙中颗粒的浓度。

因此,根据第一方面,本发明提出了一种用于液压回路中金属颗粒的磁检测器的磁头,包括轴向本体、至少一个第一电极、以及用于电极的电连接的装置,轴向本体内部包括至少一个磁体,第一电极限定位于磁体所产生的磁场中的间隙区,使得回路在间隙区中形成颗粒的排列区。

磁体是径向磁化磁体。

这种径向磁化能够将最强的磁场区域,即磁极,定位在含有待捕获颗粒的流体区域中,并因此获得更高的颗粒捕获率。

在一个实施例中,磁头包括至少两个径向磁化磁体以及至少两个电极,所述径向磁化磁体轴向排列在彼此的延伸部内并彼此间隔开,使得一个磁体的磁极与另一个磁体的相反磁极相对设置,所述电极分别设置在磁体周围。

在各种实施例中,电极中的至少一个被螺钉固定在轴向本体上。

在另一个实施例中,电极围绕磁体并且包括一组槽口,所述每个槽口都包括两个面对的导电区域、且每个槽口都划定出间隙的范围。

磁体可以是导电体并构成磁头的一个电极。

在另一个实施例中,每个电极都包括一组从支座轴向延伸的齿,这些电极绕磁体同轴地设置在彼此之中,使得一个电极的齿设置在另一个电极的齿之间、之间布置有绝缘体。

在各种实施例中,每个电极可以通过涂有绝缘材料的导电材料实现,并且在间隙区以及电极的电连接装置处具有不设绝缘体的导电区。

例如,绝缘通过绝缘材料的包覆成型形成。

在各种实施例中,优选地,磁头包括用于将磁头固定在容器上的固定装置和用于锁紧固定装置的锁紧装置。

例如,固定装置包括卡接固定装置,锁紧装置包括能够防止卡接固定装置旋转的锁紧环。

优选地,磁体是由钕铁硼(NdFeB)制成的永磁体。

本发明的目的还在于提供一种液压回路中金属颗粒的磁检测器,包括如上定义的磁头和容纳所述磁头的容器。

在一个实施例中,容器包括端盖,在端盖中容置所述磁体。

例如,容器的端盖构成磁检测器的一个电极并且包括一组槽口,每个槽口都限定了间隙的范围,每个槽口包括两个面对的导电区域。

优选地,所述端盖包括被偏置到闭合状态的阀,阀可在磁头的作用下被致动到打开状态。

附图说明

本发明的其他发明目的、技术特征和技术效果通过以下说明内容是显而易见的,以下说明内容仅作为实施例,并参考说明书附图,其中:

图1、2已经提到,表示根据现有技术的磁检测器的两个实施例,分别具有轴向间隙和径向间隙;

图3表示根据本发明的磁检测器的第一实施例。

图4、5分别说明图3的检测器的磁头和容器。

图6是图3的磁检测器的剖视图。

图7表示具有图3的磁检测器的径向磁化磁体的实施示例。

图8、9分别是图7的磁体的侧视图和截面图,显示磁场线。

图10~14表示磁头在容器上的固定装置和固定装置的锁紧装置。

图15显示锁紧装置的细节。

图16a表示电极的实施示例。

图16b表示电极间绝缘体的实施示例。

图17表示根据第二实施例的磁头的另一实施例;

图18是图17的磁头的截面图。

图19是图17的磁检测器的放大截面图,显示电连接性路径。

图20表示根据本发明的磁头的另一个实施例。

图21是具有图20磁头的磁检测器的侧视图。

图22是图21的磁检测器的容器的剖视图。

图23是图21检测器的截面图,显示磁头和容器中的电连接性路径。

图24是图21磁检测器的透视图,其中存在金属颗粒。

图25是根据另一实施例的磁检测器的侧视图。

图26示出图25中检测器的磁头。

图27示出图26中磁头端部的详细视图,显示了磁体和电极的结构。

图28是图27中磁头的轴向剖视图。

图29、30显示图27中磁头的电极结构。

图31示出图27中磁头的端部,其中存在金属颗粒P。

具体实施方式

首先参考图3至15以及图16a和16b,表示根据第一实施例的金属颗粒磁检测器以及对应的磁头的第一实施例。

在设计的实施例中,磁检测器用于安装在飞机发电机系统的油箱中。然而,本发明不限于该应用,并且总体上涵盖液压回路中液体内金属颗粒的检测。

首先参考图3至图5,由总的编号10标记的磁检测器主要包括安装在容器12中的磁头11。如图所示,该组件通过设置在容器上的法兰13安装在壳体上,容器与设置在壳体上的螺母系统配合。当然,也可以改换使用其他紧固方式,例如螺栓方式。磁检测器也可以借助直接设置在容器外周表面上的螺纹安装在外壳上。

磁头11包括大体呈圆柱形的轴向本体14,其中安装有一个或多个径向磁化的磁体15和16、以及一个或多个相应的电极17和18。在图1至15和16a和16b所示的实施例中,磁头具有远端电极18以及主要在轴向本体14中延伸的近端电极17。

参考图7至图9,磁头包括两个径向磁化的圆柱形磁体,它们首尾相连,设置在彼此的延伸范围内,被轴向间隔开,并使得磁体中一个的N极对着另一个磁体的相反磁极S。

径向磁化磁体的这种布置能够在两个磁体之间的间隙中产生磁场,其中的磁力线引导粒子排列,这对于检测的改进而言是有利的。磁化的径向朝向/排列能够优化捕获,并且两个磁体相反放置能够改进对位于两个磁体之间的间隙中的颗粒的检测。

磁体实际上呈环形横截面、并固定在电极17和18之间。第一近端电极17包括通过螺纹紧固件固定到磁头本体的基座19和围绕第一磁体15的圆筒形外套20。

第二远端电极18也具有基座21和从基座延伸的圆筒形延伸部。它包括一个轴向杆22,用于通过螺纹紧固件固定到磁头的主体上。

每个电极的近端都设有与飞机计算机电连接的装置。如图所示,这些电连接装置可由端子C构成,所述端子插在螺纹孔T(图16a)中,所述螺纹孔设置在轴向杆22和近端电极17中。

容器12包括圆筒形主体23、端盖24以及弹簧27,所述圆筒形主体23中容纳有磁头,所述端盖24包括阀25,该阀例如通过压接件26固定在端盖24上,该阀通常是关闭的,但当磁头完全插入容器时能够在磁头的作用下打开,所述弹簧27设置于端盖24和容器之间。

参考图10至15,检测器还设有用于将检测头固定在容器中的固定装置和用于锁紧该固定装置的锁紧装置。

用于将磁头固定在容器中的固定装置包括卡接固定装置。与此对应,磁头包括至少两个径向销28,所述径向销分别嵌合在至少2个L形定位槽29中,所述定位槽设置在容器上。

所述锁紧装置由可旋转地安装在磁头上的锁紧环30构成,并且该锁紧环包括至少两个突出部31,所述突出部31嵌合在至少两个对应的固定槽32中,所述固定槽设置在容器上。

锁紧环在弹簧33的作用下将突出部31保持在凹口32中,从而防止磁头相对于容器的旋转。

从而,为了解锁磁头、避免磁头的任何无意的脱开,须要首先克服弹簧33施加的力向上拉动锁紧环30来释放该锁紧环30,然后旋转磁头,直到它可以从容器中拆卸出来。

如此设置同样可以避免磁头在容器中的任何错误安装,锁紧环在弹簧33的作用下的复位可以指引操作员:磁头被正确地安装在容器中。

参考图16a和16b,其中,相对较亮的区域Z1代表导电区域,相对较暗的区域Z2是绝缘区域,如前所述,磁头包括同轴的两个电极17和18。这些电极由覆盖绝缘体的导电材料制成。导电区Z1特别地面向间隙区设置。

例如,电极由铝制成,并覆盖通过硫酸硬质阳极氧化工艺处理形成的绝缘层,从而形成例如厚度在30-50微米之间的绝缘涂层,电极的某些区域随后被再次精整机加工(或在涂覆过程中保留)然后通过铝表面化学处理类型的化学转化处理,以确保电连接性。

当然,当电极由另一种材料制成或覆盖有另一种性质的绝缘层时,都不脱离本发明的范围。

例如,作为本实施例的变型,可以用绝缘材料覆盖电极并通过局部机加工制造导电区,或者在覆盖绝缘材料之前用清漆局部涂覆电极,这些清漆层随后被去除以留下裸露的区域作为导电区。

电极的导电区Z1设置于间隙区和电极的位于固定螺钉位置处的电连接区中。

如图16b所示,此处间隙包括例如由塑料制成的绝缘环B。

在如上所述实施例中,磁头包括设置在彼此延伸方向上的两个径向磁化磁体。

作为本实施例的变型,如图17至20,磁头也可以具有唯一的圆柱形磁体,该圆柱形磁体还构成磁头的电极之一。

在这种情况下,由附图标记35表示的磁体是导电磁体。它例如覆盖有一层镍。

第二电极36由另外的圆筒形构件构成,该圆筒形构件围绕磁体并且包括由导电材料限界的一组槽口37。这些槽口包括周向边缘、特别是彼此面对的导电的周向侧边。

在该实施例中,第二电极36可以通过密封垫片39保持在磁头上。

因此,只有构成电极之一的磁体通过螺纹紧固件固定在磁头的主体上。

虽然参照图3至15所述的实施例是有利的,因为磁体通过外罩——该外罩由位于彼此的延伸方向上的两个电极形成——得到保护,但是,由于省掉了一个电极,增大了磁体的体积,所以本实施例在这个方面是有利的。

参考图19,通过固定磁体(磁体本身是导电的)的中心螺钉实现了磁头内部的电连接,在间隙的另一侧通过第二电极36、电连接弹簧40和插入在磁体和磁头本体之间的导电圆筒组件41实现电连接。

当位于磁体和第二电极之间的间隙中存在金属颗粒、使得电流能够从导电区域流到磁头的电线路时,该回路闭合、或者在所有情况下其电阻降低。

在该实施例中,如上所述,磁体具有大的体积。本实施例还结构简单,容易实现其组装。

此外,第二电极36具有多个间隙,每个间隙位于磁体和槽口37之间,这增加了金属颗粒检测区的数量。

尽管在所述实施例中,磁头仅有一个,但作为本实施例的变型,也可以使用多个磁体。

最后,应值得注意,如图18所示,第二电极36在其端部区域包括部分地覆盖磁体端部的电绝缘环形边缘42,由此,在没有可拆装的电极36的情况下——例如在重新组装过程中出现遗漏时,在磁体和容器之间出现电连接,表明存在组装缺陷。

在参照图17至22描述的第二实施例中,磁头包括两个电极,一个由磁体构成,另一个由附接的电极36构成,该附接的电极36通过固定件——例如密封垫片39——安装在磁头的主体上。

在如图20至23所示的另一实施例中,从其中可知磁头11设有形成大致圆柱形的轴向本体14并配备有卡接固定装置和锁紧环30,并且从其中还可知径向磁化的磁体35构成磁头的一个电极,在该实施例中,第二电极形成在容器12中。

在弹簧27的作用下采取相对于主体14以滑动方式安装的容器端盖24在此设有一组槽口例如45,其纵向边缘是导电的,例如通过沉积绝缘涂层后进行机械加工实现。

该实施例是有利的,因为第二电极被容器端盖24代替、并且因此能够增加磁体的体积。

如图23所示,在该实施例中,电连接路径一方面在容器主体内沿轴向并顺着磁体的导电涂层穿过,另一方面沿着盖24、圆筒形组件部分40、然后通到内部端子46。

当金属颗粒P位于磁体和磁头端盖之间时,该电连接性回路闭合或其电阻降低。

与上述实施例一样,该实施例可以增加磁体的直径,从而增加其体积。

磁头的主体部分为圆柱形,便于在维护操作期间进行观察分析以便清除颗粒。

该实施例还具有多个间隙,增加了检测区的数量。

在该实施例中,磁头为单个磁体,在本实施例的变型中,也可以使用两个焊接的圆柱形磁体来聚集颗粒。

图25至31表示磁头和磁检测器的第四实施例。

该实施例与参照图20至24的上述实施例的不同之处在于磁头包括数个径向磁化的磁体。

例如48和49的电极围绕磁体成角度分布,中间设置有绝缘涂层,例如以弹性体、塑料或树脂等包覆,此包覆层一方面在电极和磁铁之间延伸,另一方面,在电极之间延伸。

电极48和49均制成一体,对于电极48和电极49其包括支座55,一组齿51从支座55延伸。如图29和30所示,电极48以同轴方式安装在另一个电极49中,使得一个电极的齿分别插入另一个电极的两个齿之间,随后一起被包覆成型。

在该实施例中,如图31所示,当磁性粒子P位于两个顺序的电极48和49之间时,电连接回路闭合。

如上所述,每个电极例如由覆盖有涂层的铝制成,该涂层起到防腐蚀保护并确保电绝缘的作用。例如,利用硫酸硬质阳极氧化工艺处理形成该涂层,部分电极经过机械加工以去除涂层并暴露铝。然后组装各构件。然后进行弹性体包覆成型。

当然,采用其他工艺如树脂涂敷等也不超出本发明的范围。然后可以进行机加工,局部去除绝缘涂层并在每个电极上获得导电区。

在已经描述的各实施例中,优选地磁体是钕磁体。例如,可以考虑45SH型钕铁硼,它耐高温(例如150℃高温)同时表现出强大功率。

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