CN115667873A - 润滑装置油监控 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于检测机械的润滑油中的颗粒的检测装置(25)，包括颗粒分离器(24.1，24.5，24.6)；至少一个颗粒检测器(25.2，25.3)；用于颗粒集中油的旁路导管(25.1)，其流体连接到颗粒分离器(24.1，24.5，24.6)的油出口(24.7)，从而集中颗粒；并且其中至少一个颗粒检测器(25.2，25.3)可操作地安装在旁路导管(25.1)上，以便能够检测所述旁路导管中的颗粒。

Description

润滑装置油监控
技术领域
本发明涉及润滑领域，更具体地涉及涡轮机械(尤其是飞机)中的润滑，更具体地涉及润滑油的监控。
背景技术
公布的专利文献EP 3 150 265 A1公开了一种涡轮机械油箱，其在入口处配备有旋转除气器。载有空气的油横向到达位于油箱上部的入口。该入口通向容纳转子的空腔，该转子构造成由载有空气的油的流动驱动。转子的旋转将油颗粒甩到空腔的侧壁上，然后这些油颗粒在重力作用下流向储器。从油颗粒中分离出来的空气被排到位于转子上方的排气口。
公布的专利文献FR 2 443 691 A1公开了一种基于电阻测量的用于检测油中可磁化颗粒存在的检测器。永久磁体被放置在检测器中，以便吸引和聚集包含在油中并在检测器附近循环的铁磁颗粒。铁磁颗粒的这种聚集形成了导电桥，改变了测量的电阻。该检测器旨在穿过油槽的下壁安装。
公布的专利文献WO 2007/088015 A1公开了一种在管道中循环的油流中的铁磁颗粒的检测器。检测原理基于具有发射器线圈和接收器线圈的磁性，并且只能对铁磁颗粒起作用。然而，潜在的大油流量使检测变得困难和潜在的不确定性。
公开的专利文献EP 3 220 168 A1公开了一种涡轮机械的润滑油中的铁磁颗粒的检测器，其基于具有发射器线圈和接收器线圈的磁性，类似于之前的教导(WO 2007/088015A1)。检测器被设计成布置在润滑油在其中循环的管道的侧面。检测器包括吸引铁磁颗粒的永磁体，它们的积累改变了由接收器线圈测量的磁场。
这些不同的检测器具有仅检测铁磁颗粒的缺点，并且可能无法检测某些颗粒，这是由于永磁体缺乏这些颗粒的积累或者由于尺寸和/或浓度太低而无法检测(WO 2007/088015 A1)。
发明内容
技术问题
本发明的目的是克服上述现有技术的至少一个缺点。更具体地，本发明的目的是要改进涡轮机械的润滑油中颗粒的检测。
技术解决方案
本发明的目的是一种用于检测涡轮机械的润滑油中的颗粒的装置，包括颗粒分离器；至少一个颗粒检测器；值得注意的是，所述装置还包括用于集中颗粒的油的旁路导管，该旁路导管流体连接到颗粒分离器的油出口；并且至少一个颗粒检测器可操作地安装在旁路导管上，以便能够检测所述旁路导管中的颗粒。
可以提供机械支撑旁路导管的支架(bracket)。它可以刚性地连接到颗粒分离器。
根据本发明的有利实施例，颗粒分离器包括油沉降箱，油出口是所述油沉降箱的流体出口。
根据本发明的有利实施例，颗粒分离器包括用于朝向油沉降箱的油的流出壁(runoff wall)。
根据本发明的有利实施例，流出壁是圆形的，并形成用于油和空气的混合物的旋风分离器。
根据本发明的有利模式，颗粒分离器形成在空气/油分离器中。
根据本发明的有利实施例，空气/油分离器是旋风型的，具有用于载有空气的油的入口、空气出口和排出空气的油出口，油沉降箱流体地位于载有空气的油入口和排出空气的油出口之间。
根据本发明的有利模式，至少一个颗粒检测器包括能够检测非铁磁颗粒的光学检测器。
根据本发明的有利实施例，至少一个颗粒检测器包括至少一个能够检测铁磁颗粒的磁检测器。
根据本发明的有利实施例，旁路导管是第一旁路导管，并且颗粒分离器的油出口是第一油出口，所述检测装置包括至少第二旁路导管，该第二旁路导管流体连接到颗粒分离器的第二油出口，用于集中颗粒，并且至少一个颗粒检测器中的至少一个可操作地安装在第二旁路导管上，以便能够检测所述旁路导管中的颗粒。
根据本发明的有利实施例，油沉降箱是第一油沉降箱，颗粒分离器包括第二油沉降箱，第二油出口是所述第二油沉降箱的流体出口。
有利地，每个旁路导管具有的平均截面小于或等于700mm2，优选600mm2，更优选500mm2。
有利地，检测装置被配置成使得油在旁路导管或每个旁路导管中的流动速度小于或等于2m/s，优选1m/s，更优选0.5m/s。
有利的是，旁路导管与颗粒分离器分离。有利的是，旁路导管在颗粒分离器的外部。有利地，旁路导管包括来自颗粒分离器的单独的流体出口，以便能够连接到从颗粒分离器到外壳的主流，或者直接连接到所述外壳。有利的是，旁路导管形成U形回路。
本发明还涉及一种用于涡轮机械、特别是飞机的润滑系统的润滑油储器，包括:用于润滑油的外壳；用于检测润滑油中颗粒的装置，其布置在用于润滑油的外壳的上游；显著之处在于检测装置是根据本发明的。
根据本发明的一个有利实施例，颗粒分离器与外壳相距一定距离，导管将所述颗粒分离器流体地连接到所述外壳。
根据本发明的有利实施例，检测装置通过支撑件刚性地固定到外壳。
根据本发明的有利模式，颗粒分离器集成到外壳中。
有利的是，旁路导管将来自颗粒分离器的主油流结合到外壳，或者直接结合到外壳。
有利的是，颗粒检测装置位于外壳的上部，优选位于外壳上方。
本发明还涉及一种用于涡轮机械特别是飞机的润滑系统，包括用于供应和返回润滑油的导管；导管中的至少一个润滑油循环泵；与导管和至少一个泵流体连接的润滑油储器；显著之处在于润滑油储器是根据本发明的。
本发明还涉及一种涡轮机械，特别是用于飞机的涡轮机械，包括用于检测润滑油中的颗粒的装置，其特征在于，所述检测装置是根据本发明的。
本发明还涉及一种包括用于润滑系统的润滑油储器的涡轮发动机，其特征在于所述润滑油储器是根据本发明的。
本发明还涉及一种包括润滑系统的涡轮机械，其特征在于，所述润滑系统是根据本发明的。
本发明的优点
本发明的措施是有利的，在于它们能够实现检测润滑油中的颗粒的很好检测。检测更好，在于无论颗粒的形态如何，都能更可靠地检测到颗粒。
颗粒的形态确实会对其检测产生重大影响。颗粒的形态可以通过质量/表面比来表征，在颗粒接近球形的情况下，质量/表面比直接取决于平均直径，或者在颗粒为非球形的情况下，直接取决于最大尺寸和最小尺寸之间的比率，并且还取决于它们材料的密度。
检测质量取决于颗粒在颗粒分离器处的分离，也取决于它们在旁路管道中的检测质量。在颗粒分离器的出口处提供旁路导管允许后者逐渐排空，从而避免积聚和饱和。由于较低的流量，旁路导管中的流量允许稳定和受控地输送浓度显著高于主流中浓度的颗粒。这种方法使得有可能克服检测特定形态颗粒的困难，例如特别是低质量/表面比的颗粒。
旁路导管的优点还在于，它可以沿着所讨论的导管提供几个串联的颗粒检测器。这意味着颗粒分离器对颗粒的分离以及它们以受控速度和更高浓度的运动被用于这几个颗粒检测器。
能够提供几个颗粒检测器的事实使得有可能以低的附加成本检测不同的材料，例如特别是非铁磁材料和非金属材料。事实上，现在普遍提供能够产生陶瓷材料颗粒的滚动轴承或由陶瓷材料制成的轴承。
附图说明
图1是涡轮发动机的纵向联接示意图，示出了涡轮发动机的润滑系统。
图2是图1的润滑系统的储器部分的液压表示，详细示出了根据本发明的用于检测润滑油中的颗粒的装置。
图3是如图2示意性示出的带有颗粒检测装置的空气/油分离器的透视图。
图4是如图2中示意性示出的具有颗粒检测装置的空气/油分离器的截面图，该颗粒检测装置集成到涡轮机械的润滑油储器中。
具体实施方式
在图1中，示出了飞机发动机4的润滑系统。润滑系统2主要包括油储器6、连接到供给泵10的出口导管8。导管12将润滑泵排出的油输送到位于发动机4前部和后部的待润滑轴承14和16的不同外壳中。然后通过回收导管18以及回收泵20在这些外壳的底部回收油。然后，该载有空气的油经由导管22被重新引导至储器6。后者包括外壳26，空气/油分离器24设置在外壳26的上部并连接到回油管22。储器6还可以包括用于正常液位的视觉检查的窗口28、液位检测器30以及附加的液位检测器31。储器6的外壳26的上部也通过管道32连接到发动机的一个或多个外壳14和16，这是为了允许空气从回收泵中排出，然后该空气从油中分离出来。
供给泵10和回收泵20优选为容积式的，并由马达的主轴驱动。当发动机停机时，润滑外壳以及供油和回收管路中的机油会流回储器6。
空气/油分离器24联接到用于检测油中的颗粒的装置25。
图2详细示出了图1的润滑回路的储器部分，特别是用于检测油中的颗粒的装置25。
在这种情况下，空气/油分离器24是旋风型的，即被构造成与载有空气的油的流动形成旋风，以便将油颗粒喷射到圆形壁上，并引导和分离这样排出的空气中的油颗粒。更具体地，对于图2的空气/油分离器24，后者包括封闭的圆形壁24.1，在这种情况下通常为圆柱形，具有用于由管道22输送的载有空气的油的流动的侧入口24.2，在这种情况下中心的用于从油中分离的空气的出口24.3，以及在这种情况下中心的用于从空气中分离的油的出口24.4。空气出口24.3和油出口24.4沿着圆形壁24.1的纵向轴线相对。油出口24.4位于较低的位置，以便能够收集通过重力从空气中分离的油，后者沿着圆形壁24.1流动。空气出口24.3位于相对较高的位置。
圆形壁24.1有利地在邻近中心油出口24.4的下部具有锥形轮廓。空气/油分离器24包括内壁24.5，内壁24.5与圆形壁24.1一起形成油沉降箱24.6，用于从空气中分离并沿着圆形壁24.1流动的油。该箱特别令人感兴趣，在于它允许包含在油中的颗粒积聚在油沉降箱24.6中，同时允许油通过溢流经由中心油出口24.4流向储器的外壳26。
用于检测润滑油中的颗粒的装置25包括旁路导管25.1，该旁路导管25.1流体连接到油沉降箱24.6的出口24.7，以便形成平行于从空气/油分离器24朝向储器的外壳26的主油流的减少的油流。旁路导管25.1结合主油流或直接结合外壳26。用于检测润滑油中的颗粒的装置25还包括一个或多个颗粒检测器25.2和25.3。这些检测器中的每一个可操作地联接到旁路导管25.1，以便检测包含在旁路导管25.1中循环的油中的任何颗粒。
颗粒检测器可以是不同类型的。第一种类型可以用于检测金属颗粒，例如由
Figure BDA0003960952560000061
公司销售的名为
Figure BDA0003960952560000062
的检测器，特别是MS1000系列，或者甚至由
Figure BDA0003960952560000063
公司销售的名为
Figure BDA0003960952560000064
的检测器。第二种类型可以用于检测非金属颗粒，例如光学或振动检测器。
颗粒检测器25.2和25.3有利地电连接到控制和/或评估单元28，使得可以产生关于油中颗粒存在的结构化信息，例如特别是颗粒的性质(金属的、非金属的)、它们的浓度和/或数量(例如质量)。
旁路导管25.1中的油流低于从空气/油分离器24到储器的外壳26的主流。这种流动可以通过重力和/或通过例如以流体方式布置在旁路导管25.1中的泵(未示出)来产生。它可以是低流量泵，例如计量泵。
沿着旁路导管25.1的减少的流动特别有利于颗粒的检测，无论是金属的还是非金属的。与主管道相比，旁路导管25.1的减小的截面和在所讨论的导管内有限的移动速度允许每个颗粒检测器在旁路导管25.1的全部或几乎全部截面上在检测水平上有效，并且以更高的可靠性检测在旁路导管25.1中循环的任何颗粒。旁路导管25.1的平均通道截面有利地小于或等于700mm2、600mm2或甚至500mm2。油在旁路导管25.1中的运动速度有利地小于或等于2m/s、1m/s或甚至0.5m/s
图3是如图2示意性示出的带有颗粒检测装置的空气/油分离器的透视图。
可以观察到，空气/油分离器24通过支撑件32刚性地固定在外壳26上。后者包括刚性固定到外壳26的上板的杆32.1。在这些杆的远端固定有支撑件32的板32.2。空气/油分离器24固定在支撑件32的板32.3上。
支撑件32还包括臂32.3，该臂32.3相对于储器6的纵向轴线基本上径向延伸，被配置成支撑颗粒检测装置25的旁路导管25.1。在这种情况下，臂32.3从板32.2延伸。它包括用于固定旁路导管25.1连接的凸缘。在这种情况下，存在单个颗粒检测器25.2。它被放置在臂32.3的固定凸缘和空气/油分离器24的圆形壁24.1之间。
还可以观察到连接空气/油分离器24的中心油出口和外壳26的管道30。它在相对于外壳26的中心位置基本上纵向延伸。
图4是如图2中示意性示出的具有颗粒检测装置的空气/油分离器的截面图，该颗粒检测装置集成到涡轮机械的润滑油储器的外壳中。图1至图3的附图标记用于表示相同的元件，但是这些附图标记增加了100。还参考与图1至3相关的这些元件的描述。
可以观察到，空气/油分离器124的圆形壁124.1部分地集成到储器106的外壳126的壁中。油出口124.4然后直接通向外壳126，而不必穿过导管或管道。
还可以观察到，圆形壁124.1通常是圆柱形的，没有如图2所示的锥形下部。沉降箱124.6的底部通常是平的，并且围绕限定沉降箱124.6的内壁124.5呈环形。
类似于图2，用于检测润滑油中的颗粒的装置125包括旁路导管125.1，旁路导管125.1流体地连接到沉降箱124.6，以便形成平行于从空气/油分离器124到储器的外壳126的主油流的减少的油流。
一般来说，可以想到提供几个旁路导管，其流体地连接到相同的润滑回路，更具体地，连接到相同的油储器或者甚至连接到相同的空气/油分离器。颗粒分离器然后包括几个出口，每个出口分别连接到一个旁路导管。颗粒分离器的多个出口可以被配置成分离不同类型和/或尺寸的颗粒。然后，每个旁路导管可以被配置成专门检测这些类型的颗粒之一和/或这些尺寸的颗粒之一。在颗粒分离器由具有油流出壁的旋风型空气/油分离器形成的情况下，该壁可以包括沿着所述壁的纵向方向在不同高度的几个出口。然后，可以在所述壁上的不同高度处设置不同的油沉降箱，以便保留并因此分离专门投射到该高度和上部相邻高度之间的壁上的颗粒。

Claims (16)

1.一种检测装置(25；125)，用于检测涡轮机械特别是飞机的润滑油中的颗粒，包括:
-颗粒分离器(24.1，24.5，24.6；124.1,124.5,124.6)；
-用于集中颗粒的油的旁路导管(25.1；125.1)，与颗粒分离器(24.1，24.5，24.6；124.1，124.5，124.6)分离并流体地连接到所述颗粒分离器(24.1，24.5，24.6；124.1，124.5，124.6)的油出口(24.7；124.7)，以便能够形成平行于主油流的减少的油流，从而集中颗粒；和
-至少一个颗粒检测器(25.2，25.3；125.2，125.3)可操作地安装在旁路导管(25.1；125.1)上，以便能够检测所述旁路导管中的颗粒；
其特征在于，所述颗粒分离器(24.1，24.5，24.6；124.1，124.5，124.6)包括油沉降箱(24.6；124.6)，油出口(24.7；124.7)是所述油沉降箱(24.6；124.6)的流体出口。
2.根据权利要求1所述的检测装置(25；125)，其中所述颗粒分离器(24.1，24.5，24.6；124.1，124.5，124.6)包括流出壁(24.1；124.1)，用于油流向所述油沉降箱。
3.根据权利要求2所述的检测装置(25；125)，其中所述流出壁(24.1；124.1)是圆形的并形成用于将油与空气混合的旋风分离器。
4.根据权利要求1-3之一所述的检测装置(25；125),其中颗粒分离器(24.1，24.5，24.6；124.1，124.5，124.6)形成在空气/油分离器(24；124)中。
5.根据权利要求1-3之一以及根据权利要求4所述的检测装置(25；125)，其中空气/油分离器(24；124)是旋风型的，具有用于载有空气的油的入口(24.2；124.2)、空气出口(24.3；124.3)和用于排出空气的油的出口(24.4；124.4)，油沉降箱(24.6；124.6)流体地位于载有空气的油的入口(24.2；124.2)和用于排出空气的油的出口(24.4；124.4)之间。
6.根据权利要求1-5之一所述的检测装置(25；125)，其中所述至少一个颗粒检测器(25.2，25.3；125.2，125.3)包括能够检测非铁磁颗粒的检测器，优选为光学检测器。
7.根据权利要求1-6之一所述的检测装置(25；125)，其中所述至少一个颗粒检测器(25.2，25.3；125.2，125.3)包括至少一个能够检测铁磁颗粒的磁检测器。
8.根据权利要求1-7之一所述的检测装置(25；125)，其中旁路导管(25.1；125.1)是第一旁路导管，并且颗粒分离器的油出口是油的第一出口，所述检测装置包括至少第二旁路导管，该至少第二旁路导管以流体方式连接到颗粒分离器(24.1，24.5，24.6；124.1，124.5，124.6)的第二油出口，从而集中颗粒，并且至少一个颗粒检测器中的至少一个可操作地安装在第二旁路导管上，以便能够检测所述旁路导管中的颗粒。
9.根据权利要求2-4之一以及根据权利要求8所述的检测装置(25；125)，其中所述油沉降箱(24.6；124.6)是第一油沉降箱，所述颗粒分离器包括第二油沉降箱，第二油出口是所述第二油沉降箱的流体出口。
10.一种润滑油储器(6；106)，用于涡轮机械润滑系统，特别是飞机，包括:
-用于润滑油的外壳(26；126)；
-用于检测润滑油中的颗粒的装置(25；125)，布置在用于润滑油的外壳(26；126)的上游；
其特征在于
检测装置(25；125)是根据权利要求1至9之一的检测装置。
11.根据权利要求10所述的润滑油储器(6)，其中所述颗粒分离器(24.1，24.5，24.6)远离所述外壳(26)，导管(30)将所述颗粒分离器(24.1，24.5，24.6)流体地连接到所述外壳(26)。
12.根据权利要求11所述的润滑油储器(6)，所述检测装置(25)通过支架(32)刚性地附接到所述外壳(26)。
13.根据权利要求10所述的润滑油储器(106)，其中所述颗粒分离器(124.1，124.5，124.6)被集成到所述外壳(126)中。
14.根据权利要求10-13之一所述的润滑油储器(106)，其中所述旁路导管(25.1；125.1)将来自颗粒分离器(24.1，24.5，24.6；124.1，124.5，124.6)的主油流结合到外壳(26；126)，或者直接结合到外壳(26；126)。
15.一种特别是飞机的涡轮机械润滑系统，包括:
-用于供应和返回润滑油的导管(8，12，18，22)；
-用于管道(8，12，18，22)中的润滑油的至少一个循环泵(10，20)；
-流体地连接到导管(8，12，18，22)和至少一个循环泵(10，20)的润滑油储器(6)；
其特征在于
润滑油储器是根据权利要求10至14之一所述的润滑油储器。
16.一种涡轮机械(2)，特别地用于飞机，包括用于检测润滑油中的颗粒的检测装置(25)，其特征在于，所述检测装置是根据权利要求1至9之一所述的检测装置。
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