JPS63501743A - 液体中の磁性粒子測定機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 液体中の磁性粒子測定機器 技術分野 油のような潤滑剤が、トランスミッション、ギヤボックス、水力機械のような機 械部分、及び飛行機、ヘリコプタ−１船、機関車、トラック、自動車、固定エン ジン、ポンプに使用されているエンジンを操作するさいに、通常摩耗を最小にす るため使用されていることはよく知られて３／）る、然しなから、潤滑作用にか かわらず、研摩表面及びベアリング表面から粒子が出て、そして潤滑剤中に混入 する。これら摩耗粒子の量及び形についての知識が機あ 械の状態に関する価値哄る情報を与ええることは以前から認められている。特に 、金属摩耗粒子の存在は、異常な摩耗状態の存在の指示であることが認識されて いる。多（の場合、１０ミクロンミクログラム以下とはいえ、大変少量に存在す る。それ故、該粒子を検出する敏感な技術が、該異常摩耗状態の初期警告を与え るため要求されている。

最近の機械では、高応力が加えられる研摩及びベアリング表面は、通常鋳鉄又は 鋼で作られている。それで、これら表面からの摩耗粒子は鉄を含んでいる。

背景技術 使用された潤滑剤において、鉄を含んでいる摩耗粒子を分析するため、多くの技 術が使用されている。現行の一方法は、周期的に潤滑剤を試料としてとり、それ を分光器による実験解析をすることである。然しなから、分光器は、酸化物のよ うな鉄の他の形から鉄及び鋼を区別しないそして該摩耗状態にともなわれていな い腐蝕生成物を区別しない、加えて、分光器は８ミクロンより大きい粒子に感度 がわるい、更に、それは高価な実験装置を要し、したがって多くの機械操作者に 有効でない。

金属鉄及び鋼は強い磁性体であるので、特定の磁性技術が金属鉄及び鋼の摩耗粒 子を検出するため使用されている。そのような技術の１つにおいて、粒子が磁性 的に硝子スライド上に析出される。適切な洗浄、固定化後、析出量が析出物の光 学密度から決定されている。然しながら、金属鉄及び鋼より磁性の小さい他の材 料、例えば炭素質の燃焼生成物、塩基性硫酸塩、酸化物、腐蝕生成物及び類似物 、も析出し、光学密度に寄与する。従って光学密度は金属鉄及び鋼の摩耗粒子の 量測定には貧弱な測定である。

ある機械は、通過している循環潤滑剤から鉄及び鋼の摩耗粒子を集める潤滑剤貯 槽に、磁性チップ検出器を含んでいる。然しなから、これらの検出器は約１００ ミクロンより小さい粒子に感度がわるく潤滑剤における金属鉄及び鋼粒子の量の 定量的測定を提供しない、勿論それらは、既に設置されている機械にのみ有用で ある。

流体中の磁性粒子量を測定する方法が日本公開特許出願第５９−５４９５６　（ ５４９５６／１９８４）号公報に記されている。

この方法は、磁性粒子をあつめるための磁性集合部分及び集められた量を測定す るための磁束センサー（ｓｅｎｓｏｒ）により特徴づけられている。然しなから 、電気磁性フィルターの耐久度を測定するのに適してはいるが、記されたように 、方法は、異常摩耗状態の初期警告を与える目的のため機械からの潤滑剤の試料 における鉄及び鋼の摩耗粒子の量を測定することに対し充分な感度と精度をもた ない。

発明の開示 本発明の目的は、機械からの潤滑剤の試料における金属鉄及び鋼の摩耗粒子のよ うに、液体中における磁性粒子の量を測定するための敏感で精度のよい方法及び 機器を提供することである。

本発明の別の目的は、機械からの潤滑油試料中の金属鉄及び鋼摩耗粒子のような 、液体中における磁性粒子を測定することにおける使用のために、日本特許出願 公開第５９−５４９５６（５４９５６／１９８４）号公報に記された方法に、改 良を提供することである。

これら及び他の目的は、該磁性粒子を実質的に完全に磁化するため充分な強さの 磁石の場に保持された強磁性繊維の床（ｂｅｄ　）で達せられる。少（とも０． １５テスラ（ｔｅｓｌａ　）の場が、例えば、鉄及びＮ摩耗粒子に好まれる。磁 束センサーが該磁石の極面と、線法との間に位置されており、該センサーからい ちばん遠い線法における繊維への距離が、約６ｆｌより大きくない、該センサー は感受した磁束の量を記録する既知の方法を含んでいる。線法からの磁束は、第 １の磁束値をえるため測定される。該液体の量が測定され、液体の該測定量は充 分に遅い流速で線法を通して流され、該液体と線法との間に接触時間を与え、該 磁性粒子を繊維に移行させ、該繊維により実質的完全に捕獲させる。少くとも０ ．１秒の接触時間が、例えば、鉄及び鋼の摩耗粒子に好まれる。該液体は、該液 体の粘度を減するため、それにより該粒子の該繊維への移動を増加するため、線 法に接触する前適切な溶媒と混合されるであろう、少（とも約２センチボイズの 粘度が、例えば、鉄及び鋼の摩耗粒子に好まれる。該捕獲粒子をもつ線法からの 磁束が該センサーで測定され、第２の磁束値をえる。゛該第１の磁束値が第２の 磁束値から引かれ、液体の該測定量における磁性粒子の量を示す差をえる。線法 を移動すること、第１の磁束値をえるため磁束を測定すること、線法の場所に磁 性粒子の既知量を挿入すること、第２の磁束値をえるため磁束を測定すること、 該第１の磁束値を該第２の磁束値から引くこと、それによりえられた差は磁性粒 子の既知量を示していることにより、該センサーは補正される。

図面の簡単な説明 第１図は本発明の装置の平面図の流れ図である。

第２図は液体流の方向に垂直な第１図の平面２−２における断面である。

第３図は液体流及び磁界の方向に併行な第２図の平面３−３における断面である 。

発明を実施する最良の形態 液体流の方向は、第１及び第３図において矢によりて示されており、液体の入口 は床の頂上と名づけられ、液体の出口は床の底と名づけられるであろう。

磁束センサーによる磁束の検出の増強及び、例えば日本特許出願公開第５９−５ ４９５６号（５４９５６／１９８４）公報に記された流体における磁性粒子を測 定する方法を使用している装置の感度における相当の改良が、繊維床、該磁束セ ンサー及び磁石の極面の間を幾何学的に配列することで達成されることが発見さ れている。そのような１つの配列が第１．２及び３図に記されている。管６０に 繊維１２の床が、極面間に磁界Ｈをもつ磁石１４の、Ｎ、Ｓで示された北極及び 南極面間の液体流通路７２におかれた。床１２の垂直寸法Ａは好ましくは約２ｆ ｉである。床１２は流体通路７２の方向に垂直に寸法Ｂをもっている、それでセ ンサー１５及びセンサー１５からもつともはなれた床１２における繊維からの距 離Ｃは約６ｆｉより大きくはない、磁界Ｈの方向は、流体通路７２の軸に垂直で ある。磁束センサー１５は床１２及び磁石１４の極面の１つ、例では北極面、の 間におかれている。センサー１５の垂直寸法りは、好ましくは床１２の垂直寸法 Ａより大であるが、床１２の垂直デイメンシタンＡの約２倍より小さい。

センサー１５はワイヤ（ｗｉｒｅ）　４４で設えられ、感知された磁束の強さを 既知装置に伝達し、感知された磁束の量を記録する。

（示されていない）、床１２は、流体通路７２の軸に垂直な環状横断面をもつで あろう、該環状横断面の寸法Ｂは好ましくは約２ｎで、約６Ｎより大きい場合は ない。

床１２は、磁石１４の極面間に延びている長方形の横断面の短軸と流体通路７２ の軸に垂直な長方形横断面をもつであろう。咳長方形横断面はセンサー１５に近 い多（の粒子の捕獲を生じる。

そしてそれにより更に感度が増加する。該長方形の横断面の寸法Ｂは、好ましく は約２１１１で、約６絹より大きい場合はない。センサー１５の寸法Ｇは、好ま しくは該長方形横断面の寸法Ｅに等しいが、該寸法Ｅの約２倍より小さい、磁界 Ｈに併行な方向におけるセンサー１５の厚さは、好ましくは約ＩＲ以下である。

粒子は、床１６の頂上表面１６で優先的に捕獲される。従って表面１６は、好ま しくはセンサー１５の頂上１７の下にあるがセンサー１５の中心１８の上にある 。センサー１５は、好ましくはセメント７５で磁石１４の極面に結合されている 。シアノアクリルセメントが適切なセメントであると発見されている。管６０は 、好ましくは、プラスチックのような熱的＆！！縁物でみたされた空間１９でと りまかれている。空間１９は磁界Ｈに併行な方向に、好ましくは約Ｑ、　’ｌ　 ｓｓ巾である。床１２はいかなる適当な強磁性材料からでも作られえる。繊維７ ０の間に開口部６９をもつ低炭素及びフェライト系鋼毛は、例として適切な材料 である。線毛は、好ましくは捕獲される最小粒子の平均主寸法の約２化の直径を をする繊維７０を有している６該繊維７０の長軸は、好ましくは実質的に磁界Ｈ に垂直である。床１２は、例えば、約２０−／−から約３００ｋｇ／−の範囲の 圧力で［６０に線毛を圧縮することにより作られえる。該圧力ｊ大、繊維７０の 間の開口部６９の大きさを変えるため使用されえる。より大きな開口部６９は、 より小さい開口部６９をふざぐであろう、非磁性粒子を通過するのに望まれてい る。より小さな開口部６９は、磁性粒子のより多い捕獲を生じる。セメント７１ で繊維７０を接合することにより、液体を流す開繊維７０の移動を抑制すること が望ましいと一般に発見されている。セメント７１は液体に不溶であるべきで、 粒子の除去が望まれるなら、粒子に粘着性であるべきでない、潤滑油との使用に 適しているそのようなセメントの１つは、アセトンにおけるトコ（Ｄｕｅｏ）セ メントの混合物である。トコセメントは入手可能なブチルアセテートセメントの 商標である。使用されるセメント７１の量は、繊維７０を接合するに充分である べきであるが、開口部６９をふさぐべきでない、管６０の内部横断面は、床１２ の横断面への対応でえらばれる。管６０の壁厚は好ましくは約０．３ｎ以下であ る。管６０は、好ましくは非磁性材料、例えば黄銅、アルミニウム又はプラスチ ック、で作られる。

目盛り７３をもつビユレット６１が入口バルブ６４をもつ管６０の頂上に付着さ れている。管６０はクランプ（ｃｌａ■ｐ）６３で位置に保持されている。クラ ンプ６３は、黄銅、アルミニウム、又はプラスチックのような適切な非磁性材料 で作られている。受は器６２が装置をとおって流れた液体をうけるよう備えられ ている。受は器６２は、流量を制御するよう出口バルブ６５で、管６０の底につ けられている。

測定される液体試料が、閉じた入口バルブ６４をもつビユレット６１に注がれる 。該試料の測定された量は、目盛７３を使ってえられる。磁束はセンサー１５で 測定され、第１の磁束値をえる。

入口バルブ６４が開けられ、該試料は、管６０、床１７をとおって流体通路７２ に沿って流れる。そして圧力、減圧又は重力を使う方法で、受は器６２に入る。

（示されていない、）床１２を通る該試料の流速は、出口バルブ６５で制御され 、該試料と床１２の間に少くとも約０．１秒の接触時間を与える。全測定試料が 床１２に接触したあと磁束がセンサー１５で測定され、第２磁束値をえる。該第 １磁束値が該第２磁束値から引かれ、該試料中位性粒子の量を示す差をえる。磁 性粒子の線量は試料の該測定量によりねられ、該液体における磁性粒子の量をえ る。

産業上の利用可能性 例】。

異常バルブ動きによる摩耗状態を経験していた１９６７ジープワゴナー（Ｊｅｅ ｐ　’ｐｊａｇｏｎｅｅｒ　）のエンジンのクランクケース（ｃｒａｎｋｃａｓ ｅ）からエンジン操作後すぐにえられた使用された潤滑油試料が、等量の石油溶 剤と混合された。該混合物は、オストワルド粘度計で１．９７センチボイズの粘 度をもっと発見された。該混合物の２８ｃｆｆｌがビユレット６１に注がれ、混 合物の測定された量をえた。管６０は黄銅で作られ、２．５鶴の内径の環状横断 面をもっていた。壁厚は０．３１である。管６０は、アセトン中１５％トコセメ ントの混合物の５滴と等級ｏｏｏｏ低炭素鋼毛の１４■を１８０ｋｇ／−の圧力 で圧縮することで作られ、１６時間乾燥された繊維１２の床を含んでいた０等級 ００００鋼毛は直径１５ミクロンの繊維１５を持っている。床１２は、４．８Ｎ の極面間距離で、０．１６テスラの極面間磁界強さＨをもつ永久磁石１４の極面 間に位置された。該磁界は金属鉄及び鋼摩耗粒子を実質的に完全に磁化するに要 求されると知られている磁界より０．Ｏｌテスラ大である。２日に等しい寸法り とｌｖａに等しい寸法Ｇ及び０．５　ｆｌに等しい厚さをもつホール発生器（Ｈ ａｌｌ　ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）タイプの磁束センサー１５が、磁石１４の北極面 と床１２をもつ管６０の間に置かれた。それで床１２の頂上はセンサー１５の頂 上１７の０．５寵下であった。磁束がセンサー１５で測定され第１の磁束値をえ た。該混合物の測定された量が、減圧ポンプで（示されていない）、床１２に０ ．１秒より大きい接触時間を与える速度で床１２をとおし、て流された。該測定 された量が床１２をとおして流れる間に、約５ミクロンより大きい金属鉄及び鋼 摩耗粒子は移動し、繊維７０により実質的完全に捕獲された。全測定量が床１２ に接触したあと、磁束がセンサー１５で測定され、第２の磁束値をえた。

該第２の磁束値から該第１の磁束値が引かれ、金属鉄２８０■に対応した差をえ た。磁性粒子の該測定定量は、１４ｃｊに等しい使用された潤滑油の該測定量に より割られ、該使用された潤滑油における磁性粒子の量が１−あたり金属鉄２０ ■に等しいと与えられた。

例２゜ 使用された油の試料は、例１におけると同じ源からえられたが、油及びフィルタ 交換を含む該バルブ動きの修理後１，８２８マイルであった。該試料は、例１に おける試料と同じ方法で処理された。

該試料における磁性粒子の量は１−あたり金属鉄０．１■以下であると測定され た。

国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）磁石と、該磁石の磁界に支持された強磁性の繊維の床と、液体が該床を通 る時粒子を該床が捕獲し、さらに捕獲された粒子の磁束を測定する装置を含む液 体中の磁性粒子の量を測定する機器において、該機器が、該床を含む該液体のた めの通路を作る装置と、該床を通って該通路に沿って該液体の既知量を流す装置 を有し、該磁石は該床を極面間に支持し且つ該粒子を実質的完全に磁化するに充 分な強さを有し、該磁束を測定する装置が該磁石の極面と該床との間におかれた 磁束センサーを有し、該床が該センサーからもっとも離れた該床における繊維ヘ の距離が６ｍｍより大でないように寸法取りされていることを特徴とする液体中 の磁性粒子測定機器。 該磁石が少くとも０．１５テスラの磁界強さをもつ永久磁石である請求の範囲第 １項記載の機器。 該床が該磁石の極面の間に伸びている長方形横断面の短軸と該液体通路の軸に垂 直な長方形横断面をもっている請求の範囲第１項記載の機器。 該床の入口が該磁束センサーの頂上より下、中心より上におかれている請求の範 囲第１項記載の機器。 該繊維の直径が、捕獲される最小粒子の平均主寸法の２倍である請求の範囲第１ 項記載の機器。 （６）該床における繊維が２０ｋｇ／ｃｍ２から３００ｋｇ／ｃｍ２の圧力で圧 縮されている請求の範囲第１項記載の機器。 （７）該繊維がその場に接合されている請求の範囲第１項記載の機器。 （８）該繊維の長軸が実質的に該磁界に垂直である請求の範囲第１項記載の機器 。 （９）測定される該粒子を実質的に完全に磁化するに充分な強さの磁石の極面の 間の磁界に強磁性の繊維の床を保持すること；該磁石の極面と、該床の間該床か らの磁束を測定する装置を置くこと、こゝで該装置と該装置からもっとも離れた 繊維との間の距離は６ｍｍより大でない；該床からの磁束を測定して第１の磁束 値をえること；該床における繊維により該磁性粒子を実質的完全に捕獲するよう 充分遅い流速で該液体の測定された量を該床を通して流すこと；該床からの磁束 を測定して第２の磁束値をえること；該第２の磁束値から該第１の磁束値を引い て、該液体における磁性粒子の量を示す差をえることよりなっている、液体中の 磁性粒子の量を測定する方法。 （１０）該差異が、該床を移かすこと：磁束を測定して第１の磁束値をえること ；該床の場所に磁性粒子の既知量を挿入すること；磁束を測定して第２の磁束値 をえること；該第２の磁束値から該第１の磁束値を引いて磁性粒子の既知量を示 す差をえることにより、補正される請求の範囲第９項記載の方法。