Устройство для определения количества ферромагнитных частиц в жидкости

й Федерации Комитет Рассийс по патентам и то тт тм знакам Н ЕНТУ К ИСАНИЕ И 30 1(76) Вязниковцев Евгений Васильевич; Розенберг Генрих Шоломович; Зуев Вячеслав Николаевич (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА ФЕРРОМАГНИТНЫХ ЧАСТИЦ В ЖИДКОСТИ(57) Изобретение относится к исследованию магнитных параметров жидкости, в частности смазоч - ного масла, и может быть использовано для диагностики технического состояния механического оборудования. Сущность: устройство для определения количества ферромагнитных частиц в жид 19) ИБ (1 Ц 200308851) 5 001 Х 27 74 кости, содержащее компрессор 11, капилляр 1 с жидкостью, излучатель 6 и приемник 21, счетчик- индикатор 9, дополнительно содержит электромагнитный блок 3, состоящий из нескольких электромагнитов, расположенных вдоль капилляра, сердечники электромагнитов имеют общее основание, а к обмоткам электромагнитов через блок 3 коммутаторов и реверсивный кольцевой счетчик 4 подключен генератор 5 импульсов, к выходу приемника 21 через усилитель 7 подключен блок 8 обработки сигнала, выходы которого соединены со счетчиком-индикатором 9. 5 - 4 - 3 - 2; 21 - 7 - 8- 9, 1 з.п, ф-лы,2 ил.стидля получения феррогрвммот продуктов 30 износа о образце машинной смазки, Это устройство предназначено для применения о лабораторных услооиях, требует использования ряда дополнительных приборов, выполнение одного анализа требует значи тельного времениЗа прототип принято устройство, которое предназначено для определения количества ферромагнитных частиц в жидкости и состоит из капилляра, через который по ступает проба масла, капилляр расположен в верхней части постоянного магнита, градиент магнитного поля которого различен по длине капилляра, Устройство содержит также две оптические трубки, с одной сторо ны которых расположен источник света - лампа, подсвечивающая капилляр с осажденными частицами, расположенный с другой стороны оптических трубок. Имеется фотодетектор, блок обработки и счетчик. 60 Вследствие переменного градиента магнитного поля ферромагнитные частицы разных размеров осаждаются в капилляре в различных местах. Таким образом это устройство позволяет оценить количество ферромаг нитньх частиц различного размера. Это позволяет более точно определить состояние механизма, Но проба масла перед проведе.- нием измерений должна быть обработана:. снижена вязкость, добавлены вещества,Изобретение относится к исследованию магнитных параметров жидкости, в частности смазочного масла, и может быть использовано для диагностики технического состояния механического оборудования, 5Известно устройство для контроля степени износа машинного оборудования, которое основано на анализе магнитных параметров жидкости и которое содержит канал для жидкости, датчик, коллектор фер ромагнитных частиц и электрическую цепь, Часть канала выполнена иэ немагнитного материала. Радиочастотный генератор датчика имеет катушку индуктивности, намо- . танную на магнитную часть канала, 15 Отклонение частоты выходного сигнала от, основной частоты пропорционально массе ферромагнитных частиц, осажденных в канале, Это устройство позволяет определить массу ферромагнитных частиц, но не позво ляет оценить их количество и размер, Это не дает возможности точно оценить степень износа оборудования.Известно устройство для определения износа также основанное на анализе маг о нитных параметров. жидкости, в котором получают на подложке осадок частиц из жидкого носителя с последующим анализом этих частиц оптическим методом, в частнорастворяющие сажистые и другие загрязнения; после проведения анализа пробы необходимо промывать капилляр или заменить его, т,е, высока трудоемкость подготовительных работ. Кроме того, на внутреннюю поверхность капилляра оседают кроме ферромагнитных частиц еще и нераствореннце загрязнения, пузырьки воздуха. Это снижает точность определения количества ферромагнитных частиц в пробе масла посредством полученных феррограмм, Точность определения количества ферромагнитных частиц при анализе масла уменьшается также по мере увеличения количества ферромагнитных частиц в пробе, т,е. все частицы оседаот в капилляре под действием постоянного магнитного поля и диаметр капилляра уменьшается; достоверный предел количества частиц примерно 300 ед.Цель изобретения - повышение точности.Укаэанная цель достигается тем, что устройство для определения количества ферромагнитных частиц в жидкости, содержащее капилляр с.жидкостью, датчик и счетчик-индикатор, дополнительно содержит электромагнитный блок, состоящий из й электромагнитов, расположенных вдоль капилляра, сердечники электромагнитов имеют общее основание, а к обмоткам электромагнитоо через блок коммутаторов и реоерсивный кольцевой счетчик подключен генератор импульсов, к выходу датчика через усилитель подключен блок разделения количества частиц по размерам. выходы которого соединены со счетчиком-индикатором.По сравнению с прототипом предлагаемое техническое решение содержит новые существенные признаки, Следовательно, оно соответствует критерию изобретения "новизна",В известных науке и технике технических.решениях нами не обнаружено совокупности отличительных признаков, проявляющих аналогичные свойства и позволяющих получить положительный эффект, который находит свое отражение в поставленной нами цели. Следовательно, оно соответствует критерию изобретения "существенные отличия".Положительный эффект при использовании заявляемого технического решения проявляется при наличии совокупности всех существенных признаков (как новых, так и известйых), Заявляемая нами совокупность всех существенных признаков позволяет обеспечить поставленную нами цель, а именно: повысить точность и уменьшитьтрудоемкость при анализе пробы жидкости.Таким образом, и редлагаемое техническоерешение соответствует критерию изобретения "положительный эффект".На фиг.1 изображена блок-схема предлэгаемого устройства; на фиг.2 - вариантвыполнения блока 8 разделения количествачастиц по размерам,Устройство состоит из капилляра 1 сисследуемой жидкостью, который расположен над электромагнитным блоком 2, который через блок коммутаторов 3 иреверсивный кольцевой счетчик 4 подключен к выходу генераторов импульсов 5. Устройство содержит также датчик 6, 15например, датчик инфракрасного (ИК) диапазона. При этом излучатель расположеннад капилляром, а приемник - с противоположной стороны, Выход датчика 6 соединенчерез усилитель 7 с блоком 8 обработки 20сигнала, выходы которого соединены сосчетчиком-индикатором 9. Один конец капилляра 1 опущен в сосуд 10 с исследуемойжидкостью, в который с помощью компрессора 11 по трубке 12 подается воздух. Использование ИК диапазона в датчикевызвано достаточной проницаемастью длянего материала капилляра и жидкости, вчастности, смазочного масла,Предлагаемый вариант выполнения 30блока 8 состоит из соединенных последовательно первого компаратора 13, интегратора 14, второго компаратора 15, выходкоторого соединен с первым. входом ВЯтриггера 16; последовательно соединенных 35третьего компаратора 17, вход которого соединен с выходом интегратора 14, диффе-,ренциэтора 18 и коммутатора напряжейия19, второй вход которого соединен с выходом йЗ-триггера 16, второй вход которого 40соединен с выходом третьего компаратора17, а третий вход - с выходом первого кампаратора 13. Электромагнитный блок 2 состоит иэ И электромагнитов (например, Й =15); сердечники которых имеют общее основание и расположены вдоль капилляра.Каждая обмотка й электромагнитов подключена к блоку коммутаторов. Все блокиустройства могут быть выполнены на стандартных элементах (микросхемах типа 50140 УД 6 - блоки 7,14,18, типа 521 САЗ - блоки 13,15,17; типа 176 ЛАТ - блок 16, 284 КН 1- блок 19. Датчик 6 - светодиод Д 107 ифотодиад АОД 111).Устройство работает следующим абраэом,Проба масла в количестве 1 - 3 мл, разбавленная до определенной вязкости, пропускается через стеклянный капилляр 1 под .действием небольшого избыточного давления воздуха в пробирке с пробой, создаваемого компрессором, например, аквариумным миникомпрессором.Исследуемое масло, проходя по капилляру 1, попадает в зону действия электромагнитов и датчика 6, выполненного на диодах ИК диапазона, с помощью цепи, состоящей из генератора 5 импульсов, реверсивного кольцевого счетчика 4 и блока коммутаторов 3 поочередно запитываются обмотки электромагнитов электромагнитного блока 2. Возникающий магнитный поток замыкается по цепи; сердечник эапитаннога электромагнита - воздушный зазор - капилляр с маслом и (если таковые в данный момент имеются) ферромагнитными частицами - воздушный зазор - сердечник соседнего электромагнита - основание (общее для всех электромагнитов) - сердечник зэпитанного электромагнита. При этом если очередность подклачения обмоток совпадает с направлением движения масла в капилляре, то ферромагнитные частицы проходят от первого до М-го электромагнитна, попадая поочередно в датчик 6 (режим "транспортера"), Если очередность подключения обмоток противоположна направлению движения масла в капилляре, то ферромагнитные частицы задерживаются на входе капилляра (режим "фильтр"). Переключение электромагнитного блока в режим работы "фильтра" может осуществляться реверсированием счетчика, Режим "транспортера" обеспечивает транспортировку ферромагнитных частиц через капилляр при "чистой" пробе масла (отсутствие сажевых частиц); в случае "грязной" пробы масла (большае количество сажевых частиц) электромагнитный блок, работая в режиме "фильтра, задерживает ферромагнитные частицы нэ входе капилляра, исключая их прохождение через датчик, Таким образом, сажевые частицы удаляются, после чего в пробирку добавляется разбавитель (поскольку масло пробы вместе с сажевыми частицами удалено из пробирки), электромагнитный блок переводится в режим "транспортер" и осуществляется выявление ферромагнитных частиц,Ферромагнитные частицы проходят через датчик 6, при этом уменьшается фототок фатодиода, причем, чем больше частица, тем длительнее уменьшение фототока. Усиленное изменение фатотока поступает на блок 8 разделения количества частиц по размерам, где в зависимости от длительности импульса уменьшения сигнала фатодиада производится разделение по разным выходам импульсов, соответствующих частицам больших (.,более 5 мкм) и малых (Я,2003088 10 20 25 35 5 мкм и менее) размеров. Подсчет и индикация количества частиц "большого" и "малого" размеров производится следующим блоком 9. Блок 9 может быть выполнен, например, на микросхемах серии К 176 и цифровых индикаторах ИВ - 22.Предлагаемый вариант блока 8 частиц работает следующим образом, Усиленное изменение фототока поступает на первый компаратор 13, который вырабатывает импульсы. по длительности соответствующим длительности уменьшения, фототока, и нормированные по амплитуде, Далее эти импульсы поступают на интегратор 14, где происходит преобразование длительности в амплитуду. Настройка первого компаратора 13 и интегратора 14 осуществляет выбор чувствительности схемы по большим и малым частицам. Второй компаратор 15 позволяет варьировать размерами "больших" частиц, третий компаратор 17 - размерами малых частиц. Дискриминация "малых" частиц осуществляется с помощью триггера 16, дифференциатора 18 и коммутатора напряжения 19.В результате использования предлагаемого устройства Определяется количество "больших" и "малых" ферромагнитных частиц в пробе масла. Затем по известным зависимостям можно оценить степень износа оборудования.Технико-экономические преимущества предлагаемого устройства по сравнению с прототипом заключаются в следующем:1. Повышается точность определения количества ферромагнитных частиц. Используя датчик (излучатель и приемник) с диафрагмой, можно создать узкий световой Формула изобретения1, УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА .ФЕРРОМАГНИТНЪХ ЧАСТИЦ В ЖИДКОСТИ, содержащее капилляр, по обе стороны которого размещены излучатель и приемник, блок обработки сигнала, выходы которого соединены с входами счетчика-индикатора. отличающееся тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено компрессором, электромагнитным блоком, генератором импульсов, реверсивным кольцевым счетчиком, блоком коммутаторов, усилителем, при этом выход генератора импульсов через реверсивный кольцевой счетчик подключен к входу блока коммутаторов, выходы которого подключены к соответствующим электромагнитам электромагнитного блока, сердечники которых выполнены с общим основанием, электромагниты расположены вдоль ка(ИК) поток, под который попадут только ферромагнитные частицы, перемещающиеся под действием электромагнитного поля не хаотично, а линейно, с максимальным приближением к приемнику (по внутренней нижней образующей стеклянной трубки - капилляра), при этом частицы не оседают на внутренних стенках капилляра, а проходят через него. В результате производится подсчет каждой частицы, проходящей через датчик, причем с разделением подсчета по размерам частиц. Кроме того, исключается уменьшение внутреннего диаметра капилляра из-за, оседания большого количества 15 частиц, Т.к, устройство может работать в режимах "фильтр" и "транспортер", исключается ложный подсчет сажевых частиц, что также повышает точность,Предлагаемое устройство позволяет также при необходимости варьировать размерами "больших" и "малых" частиц с помощью компараторов блока разделения 8 количества частиц по размерам.2, Уменьшается трудоемкость анализа пробы масла, т,к, исключаются подготовительные операции (подогрев для снижения вязкости, введение растворителей для растворения сажистых и других загрязнений); можно изменять увеличивать) скорость прохождения пробы с помощью миникомпрессора; исключается необходимость замены капилляра.Таким образом, предлагаемое устройство создает положительный эффект, 56) "Реггодгар 1 у: МасЫпегу-юеаг апаузз Мй а ргес 3 стаЫе тошге", Роаег Маратпе, ос., 1982. 40;пилляра, причем выход приемника черезусилитель подключен к входу блока обработки сигнала,2, Устройство по п,1, отличающеесятем, что блок обработки сигнала выполнениз последовательно соединенных первогокомпаратора, интегратора и второго комп аратора, выход которого подключен кпервому выходу блока обработки сигнала ик первому входу ВБ-триггера, второй входкоторого соединен с выходом третьегокомпаратора и входом дифференциатора,вьход которого подключен к первому входу коммутатора напряжения, второй вход которого соединен с выходом ВЯ-триггера, 55 третий вход которого подключен к входуинтегратора, выход которого соединен с входом третьего компаратора, при этом выход коммутатора напряжения подключен к второму выходу блока обработки сигнала,2003088 Составитель Е.ВяэниковцевРедактор Н.Семенова Техред М.Моргентал Корректор М.Тка Тираж Подписн НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 з згз оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101