JPS6341621B2 - - Google Patents

Description

気粒子検出器３０ を具備する機械的駆動装置の流体潤滑装置のため
の気体および欠損粒子分離装置。

【発明の詳細な説明】

本発明は、一般的にいえば、油などの流体を使
用する機械装置用の油圧装置や潤滑装置と共に用
いられる粒子検出器と泡分離器の組合せに関する
ものである。詳しくいえば、本発明は、上述の装
置類の油の中にある所定の大きさ以上の粒子を選
択的に除くものである。本発明はさらに流体から
空気その他のトラツプされた気体を除くのに適し
ている。

機械動力伝達装置は大きな相対速度で圧力を受
けている可動部分の接触によつて引起される磨摩
作用による摩損を受けやすい。これは多量の小粒
子を放出することになる。このような「摩損粒
子」（フアズ（fuzz：綿ごみ）ともいう）は一般
に２〜20ミクロンの大きさである。この大きさの
粒子は、重い潤滑油などの循環流体の中に懸濁さ
れると、一般に重力と慣性力に速座に反応しない
で、油と一緒に動く。しかし、一たび正常の「な
じみ」が生じると、そのような粒子の量が、大抵
の装置では適当なフイルタを用いて、または粒子
が鉄の性質のものであれば計画的に取付けた磁石
によつて装置から容易に取除かれる比較的低い値
に減少する。潤滑されている動力伝導装置の構成
要素が過負荷になるとき、または局部的領域が弱
くなるときは、事情は根本的に変わる。そのよう
な場合には、ずつと大きな粒子が、一般に高い面
圧力を受けている可動部分間の接触点で離れるよ
うになる。さらに、そのような粒子がはがれて表
面がいつたん変形して終うと、劣化速度が速まつ
て、ますます早い速度で粒子がつぎつぎにはがれ
るようになる。なお、発生する摩損粒子の量は著
しく増加する。欠損粒子は一般に100〜200ミクロ
ンの寸法範囲に入る。それらは質量が大きいた
め、潤滑流体に懸濁し難い。駆動列構成要素の構
造的故障は潤滑油の状態を監視することによりそ
のような故障の起る前に予知できることは周知の
ことである。そのような故障は、欠損粒子の寸法
範囲、すなわち100ミクロン以上、の金属粒子が
検出されるとき、または摩損粒子の量が著しく増
えるとき予示される。本発明は、上述のような粒
子を分離して取り出し、生じている事情を運転者
に警告する信号を提供する型式のものである。

従来技術は、欠損粒子のあることを検出する各
種の装置について十分に記載している。これらの
装置のあるものは、欠損粒子のあることを確認す
るように定期的に検査されるメツシユ寸法の変る
フイルタを用いている。この方法は、航空機の用
途には、飛行中の監視に適合しないので適当でな
い。他の装置は、欠損粒子によつて磁界または電
界が乱されることから欠損粒子を検出する電子装
置を用いている。そのような装置に関連する問題
は、摩損粒子の集積物が欠損粒子として検出され
て、偽りの指示を生ずることである。なお、その
ような磁気的検出器は、その装置全体の精度と能
力を決定するときに用いられるセンサに非常に左
右される。ボトステイバ（Botstiber）の米国特
許第2936890号（昭和35年５月17日認可）および
第3432750号（昭和44年３月11日認可）は磁気切
粉検出器の例である。ボトステイバの米国特許第
3317042（昭和43年５月２日認可）はフイルタを回
路完成型センサと組合せた装置の例である。

個々の粒子からなるくずを発生するほかに、動
力を加えることはまた、潤滑油のある程激しい撹
拌を生じて、非常に安定なことが多い泡を生ずる
結果になりがちである。多くの装置では、体質で
等量の空気が油と混ざる。なお他の高速度用途、
例えばガスタービンの潤滑系統などでは、体質で
空気４と油１の割合で混合することがある。この
ように油が薄まることは、潤滑を必要とする表面
に接触する油を少くして、油の潤滑効果を減らす
ので、明らかに望ましくない。なお、油の冷却効
果も著しく減少する。これが過熱および摩損の加
速を起り易くする。空気を潤滑流体から除く種々
の機構が従来技術によつて開示されている。しか
し、これらの「消泡器」はいずれも同時にくず粒
子を除くように設計された装置と組合されていな
い。従つて、必然的に、そのような設備の重量と
複雑さの両方を増大する個別の装置を用いなけれ
ばならない。これは航空機の用途に特に望ましく
なく、かつ不利益である。

本発明は欠損粒子を摩損粒子と機械的に分離し
て、従来の検出装置による欠損粒子の検出の信頼
性と精度を高める。本発明はさらに、空気および
他のトラツプされた気体を流体から除く機構を設
けるのに適している。

本発明は、１つの外側円筒ハウジングによつて
囲まれ、それに連結された２つの内側円筒管を含
んでいる。これらの管の中の第１は、ハウジング
の頂部から入つて、ハウジングの底に向つてほん
の少しの距離だけ伸びている。これは空気出口と
して働く。第２の内側管は、ハウジングの底から
入つて、油出口となつている。潤滑油は、ハウジ
ングの頂部に切線方向に入り、両方の内側管の周
りをハウジングの底までらせん状流れ模様で龍巻
状に進み、次にそこから第２の管の頂部へ上昇し
てそこへ入り、流体は第２の管からハウジングの
外へ出て行く。この第２の管の頂部は、油が気体
出口に事実上逃げないように覆われている。

ハウジングはさらに、その周囲またはその近く
の底に形成された検出孔を欠損粒子を受けるため
に持つている。流体に浮遊している正常な摩損粒
子が流体とともに動くが、重い欠損粒子は遠心力
によつてハウジングの内面に押しつけられ、次に
ハウジングの底まで下り、そこで検出孔に押し込
まれる。この孔には普通の磁気粒子検出装置があ
るが、その孔もまた問題の欠損粒子のあることを
示すようになつている。

油の龍巻運動もまた気体をより分ける働きをす
る。これは、泡が比重が油より小さいので、受け
る遠心力が著しく小さいから起るのである。従つ
て、油が上部内側円筒の周りを回転するとき、気
体はハウジングの中心に柱を作つて、気体収集器
によつて捕獲される。気体は外部圧力弁を用いて
吐き出されて、潤滑系統の圧力を維持できる。

従つて、本発明の目的は、欠損粒子を摩損粒子
から分離し、かつ機械的駆動装置用潤滑装置の流
体の中に捕獲された気体を分離する装置を提供す
ることである。

本発明のもう１つの目的は、欠損粒子を摩損粒
子と潤滑装置の流体に捕獲された気体から遠心力
を用いて分離する機構を提供することである。

本発明のさらにほかの目的および利点は図面お
よび以下の説明から明らかになるであろう。

第１，２および３図を参照すると、本発明によ
る粒子と気体の組合せ分離装置１０の好ましい実
施を例示する図が示されている。この好ましい実
施例では、一体蓋１４を有する中空円筒ハウジン
グ１２を含んでいる。その蓋に油入口１６が組込
まれ、それは油圧装置（図示なし）から流体を受
けその流体を前記中空ハウジングの滑らかな内壁
１８に切線方向に入射するように作られている。

蓋１４はさらに内部チヤネル２２を通して短い
中空円筒管２４に接続された気体放出口２０を持
つており、中空円筒管２４はハウジング１２と同
心になつている。管２４はまた内壁１８と協動し
て円筒環状部を形成しており、その環状部は以下
に説明するように、こゝで説明する装置の全体動
作に重要である。管２４は、その頂部に分離され
た気体と泡を次に装置から放出するための入口と
して働く孔２５をただ１個持つているだけであ
る。

蓋１４にはまた、中空ハウジング１２の全長の
横側にあつて、磁気粒子検出器３０を入れるのに
適する室２８に通じる孔２６がある。室２８の底
に出口孔３２があり、分離された粒子がその出口
孔３２を通して検出器３０の磁石３４によつて引
つけられる。第２図に示すように、最大粒子捕獲
効率は、前記磁石がハウジング１２の縦方向に沿
つて出口孔３２と同じ基準点に置かれることによ
つて達せられる。室２８の中の油圧はＯリング３
３または同様な種類のシーリング素子で保たれ
る。

ハウジング１２は、板３６で底を閉じられ、板
３６は、好ましい実施例では、ハウジング１２の
突出部４０にねじ込まれた複数のボルトで所定の
位置に保持されている。前記板には流体出口４２
が組込まれており、前記出口には管２４と同様に
ハウジング１２と同心であるがハウジングの中空
内部に上に向つて伸びている第２の中空管４４が
取付けられている。この管４４は、板３６から遠
い端に近い側面にある複数の孔４６を通して前記
中空内部に通じており、孔４６は浄化された流体
を次の放出のために受入れる。管４４の頂端は、
浄化された流体を入れて孔４６に送り込むのに適
した平らな蓋付円筒囲い板４８で覆われている。
また底３６には、分離された固体粒子を磁石３４
で収集するために孔３２および室２８に導く作用
をする切削されたチヤネル５０がある。

使用時には、この装置は気体と流体と固体粒子
との間の質量の差を利用する。異なる質量の成分
からなる流動混合物が回転して流れると、遠心力
場を生ずる。そのような場では、加速されている
粒子の達成した外向き遠心速度は、他のすべての
要素が同じであれば直接に質量で変る。従つて、
そのような場では、比較的重い固体粒子は、最も
速く動き、回転の中心から最も遠くへ離れ、一
方、泡の形になつた非常に軽い気体泡粒は、最も
遅く、外側への移動が最も少い。本発明の構成
は、そのような力場を作つて質量の差を利用する
ように設計されている。好ましい実施例において
は、前述のように、浄化される流体が流入口１６
を通つて室１２の内部に切線方向に注入される。
油入口１６は蓋１４および中空管２４，４４と協
動して、滑らかな内壁１８と前記２つの中空管と
の間にある環状空間内に下向きの龍巻状らせん流
れ模様を生ずるように設計されている。この龍巻
状流れは、重い固体粒子を前記流れ模様の外側区
域に迅速に押しやり、一方同時に気体の泡粒が模
様の中心で合体できるようにするに必要な遠心力
を作り出す。第２図に示したように、囲い板４８
の平らな上面５４はハウジング１２の内部に十分
遠く伸びて、合体した泡粒がらせん状に進んでい
る流体と一緒にハウジングの縦方向に非常に遠く
下方に進めないようにしている。これは泡粒を管
２４の孔２５に押し込んでチヤネル２２と気体放
出口２０を通して装置から最終的に放出する。系
の圧力を維持するように、放出口２０は気体の圧
力が系の圧力を超えるときだけ開く圧力弁（図示
なし）につながつている。そうすることによつ
て、集められた泡および気体と一緒に偶然に連れ
出されて終うかもしれない油が少しでもあれば、
それを、回収して再使用するために、泡が壊れる
につれて分離して排出できる。

このらせん状に回転する流体は、囲い板の延長
部によつて影響されず、金属切粉とともに下向き
模様のままである。流れ模様が底板３６に達する
と、その模様は反転して管４４に沿つてほぼ上向
きの径路をとつて囲い板４８の中に流れ込む。こ
れは、前述のように、孔４６を通して流れを中空
管４４、流体出口４２に導き、次いで装置に戻す
（図示なし）。流れ模様が反転すると、それは分離
された粒子をハウジング１２の底３６に押し下げ
て、それらの粒子を底に留める第２の遠心力を作
り出す。龍巻状流れ模様の回転は、粒子が、それ
らを磁石３４によつて集めるために孔３２を通る
ように向ける切削チヤネル５０の中に入るまで、
粒子を底板３６の周囲を引きずるのに役立つてい
る。好ましい実施例の設計は、本質的に、2.26×
10^-5ｇ（直径200ミクロンの鋼球に等しい）を超
える質量を有するすべての粒子を、処理されてい
る流体から効果的に除くようになつている。より
小さい摩損粒子は、２つの遠心力場によつてそれ
ほど大して影響されず、これらの比較的無害な粒
子は、欠損粒子を流体中の一般の問題にならない
質量の小粒子材料から選り分けて分離する有効な
手段を考慮している処理装置から排出される。検
出器３０は、任意の普通の設計のものであつても
よい。好ましい実施例においては、検出器は、１
つ以上の粒子によつて橋絡されたときコネクタ５
８を介して電気信号を送出して、装置のどこかに
多分重大な問題が発生していることを運転者に警
報するギヤツプ５６のある形式のものである。そ
のような警報によつて破滅的な故障が発生する前
に有効な保守と修理が可能になる。

本発明をこゝに述べた特定の実施例を参照して
説明したが、この開示は、例としてだけなされた
のであつて、構成の詳細において多くの変更を本
発明の精神と範囲からそれることなくなし得たこ
とが分る。従つて、本発明は、前述の発明の詳細
な説明によつて限定されないで、特許請求の範囲
によつてのみ限定されるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による粒子および気体分離器の
平面図、第２図は第１図の線２−２に沿う垂直断
面側面図、第３図は第２図の線３−３に沿つた水
平断面図である。 １０……粒子および気体分離装置、１２……ハ
ウジング、１４……蓋、１６……油入口、１８…
…内壁、２０……気体放出口、２２……内部チヤ
ネル、２４……中空円筒管、２６……孔、２８…
…室、３０……磁気粒子検出器、３２……欠損粒
子の出口孔、３４……磁石、３６……底板、４２
……流体出口、４４……中空円筒管、４６……中
空円筒管４４の先端側面の孔、４８……囲い板、
５０……チヤネル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 頂部に一体蓋を有し、滑らかな内壁を有する
   円筒形ハウジング１０、 前記ハウジングの上部に流体を切線方向に注入
   する流体入口１６、 前記ハウジングの前記蓋にある気体放出口２
   ０、 前記ハウジング内にありハウジングと同心的で
   前記気体放出口から下方に垂れ下つていて、先端
   に第１の孔２５を有する第１の中空筒管２４、 前記第１の中空円筒管を前記気体放出口に接続
   する内部チヤネル２２、 流体出口４２を有し、前記ハウジングの下部に
   固着手段によつて取付けられる底板３６、 前記流体出口から前記ハウジングの中に前記ハ
   ウジングと同心的に上方に伸び、平らな屋根をつ
   けた円筒形囲い板を上端に有し、前記囲い板の屋
   根の下面近くの側面に複数の孔を有する第２の中
   空円筒４４、 前記ハウジングの側面に沿つて伸び、下端が出
   口孔３２を通して前記ハウジングの下部に接続さ
   れた室２８、および 前記室の中に取付けられ下端に磁石を備えた磁