仪表化阻尼器以及包括该阻尼器的性能监控系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种仪表化阻尼器和包括该阻尼器的性能监控系统。
[0002]更具体地，本发明涉及一种阻尼器，所述阻尼器装备有使得能够监控该阻尼器在运行中的工作性能水平的装置。
[0003]这种阻尼器可被用于功能通过阻尼器件确保的应用中(阻尼器、悬架、连杆构件)，所述阻尼器件需要:便于维护操作、通过监控诸如载荷、位移、速度和温度之类的物理量来对运行中的工作性能水平进行监控。例如，铁路工业中的货车的缓冲器或悬架、油田勘探领域中的平台支架或使用在风力涡轮机中的系统，或直升飞机阻力阻尼器。
[0004]更具体地，本发明尤其适用于粘弹性阻尼器，S卩，阻尼器件包括弹性元件。
[0005]在下文的说明中，仅描述了作为直升飞机转子阻力阻尼器的应用，这个不对保护诉求构成限制。
【背景技术】
[0006]直升飞机转子阻力阻尼器是确保转子的稳定性所必须的系统。刚度和阻尼方面的工作性能水平必须被保证，以确保直升飞机的正确工作，并同时限制例如地面上共振的风险。在专利US3, 758，230，FR2592696和FR2818717中描述了这种装置。
[0007]在运行中，阻尼器(尤其是阻力阻尼器)承受巨大的静态和动态载荷，巨大的静态和动态载荷逐渐地导致阻尼器的工作性能水平(限定于刚度和阻尼方面)的劣化。
[0008]用于在运行中监控阻尼器的性能水平一个可行方案将在测试台上定期测量阻尼器的刚度和阻尼。但是，这种操作需要将阻尼器拆卸和重新组装，这与安装阻尼器的装置(货车、石油平台、风力涡轮机、直升飞机等)的工作限制不相容。
[0009]目前，以不拆卸阻尼器的方式进行维护监控，并且仅仅通过对阻力阻尼器定期目检来评价它们的健康状况。没有目视瑕疵被解读为标志着部件仍然具有其工作特性，而疲劳的标志(例如，弹性体的表面裂纹)的出现被认为是导致拆除阻尼器并安装新的部件以避免工作故障的警报阈值。在多种情况下，这导致工作性能可能仍满足要求的产品被报废。
[0010]与这种目视维护监控并行的是，提供了多个工序来在确定的飞行时间之后自动地更换阻尼器。考虑到现代阻尼器的制造质量，这些工序也导致工作性能可能仍满足要求的产品被报废。
[0011]目视维护监控仅仅是阻尼器的状况的质量检查，但是其不能获知在地面上的使用期间、飞行前检查期间(几乎是静态机械应力)和飞行中的使用期间(起飞、飞行、着陆?’动态机械应力)已经被施加到阻力阻尼器上的机械应力。
[0012]已经提出装备特定的直升飞机控制装置，所述直升飞机控制装置具有能够确保获得和发送经过这些控制装置的载荷测量数据的装置。例如，专利US7719416描述了用于获取和发送经过直升飞机的浆距控制装置的载荷测量数据。这一实施例描述了集成在直升飞机部件中的嵌入式测量系统的浆距控制装置，所述嵌入式测量系统自发智能节能(autonomous energy-wise)并且与基站通信以便发送所记录的数据。通过对结构部件抵抗的载荷引起的总损伤进行分析，基本上由施加到直升飞机浆距控制装置上的载荷的测量数据构成的数据可用于量化这一结构部件的累积损伤或剩余的潜在寿命。
[0013]但是，这种依赖于载荷的总量的分析不能精确地预测液压阻尼器(S卩，阻尼器的振动吸收单元由液体或流体构成)、弹性阻尼器(即，阻尼器的振动吸收单元由弹性体构成)或弹性-液压阻尼器(即，阻尼器的振动吸收单元由流体和弹性体的组合构成)的疲劳或劣化的状况。实际上，振动吸收单元(尤其是包括弹性材料的振动吸收单元)的疲劳行为的规律不仅取决于基于载荷的总损伤，还取决于(尤其是位移施加的)应力序列(sequencing of the stresses)的整个历史。
[0014]专利FR2867152和FR2961333描述了一种能够评价阻尼器的工作的方法，通过仅以动态工作中的转子的阻力频率分析形成阻尼器的两个框架的相对位移，所述方法不要求拆卸所述阻尼器。
[0015]然而，专利FR2867152和FR2961333都未描述能够实施其所描述的方法以及实现所述两个框架的相对位移的测量的装置。此外，所述两个框架的相对位移的单次测量不能够确保尽早检查出触发程序化维护的劣化的标志所必须的可靠性。
【发明内容】
[0016]因此，本发明旨在使得能够确保下述维护监控:所述维护监控可靠地允许尽早检测出劣化的标志以触发程序化维护，并同时限制监控系统的体积。
[0017]本发明提出一种仪表化阻尼器，所述仪表化阻尼器允许:对形成阻尼器并在阻尼器内限定出内部空间的两个框架的相对位移的精确测量，以及对阻尼器在使用期间承受的载荷和温度的测量。位移传感器、载荷传感器和温度传感器在阻尼器的内部空间中被布置于中空框架之内。
[0018]本文提出的发明使得能够确保对工作性能水平的监控并因此有利于阻尼器维护工作中的诊断工序。在阻力阻尼器的情况下，所提出的装置还能够在最初的飞行测试期间存取有助于限定飞行范围的关键数据(载荷和变形)。
[0019]为此，本发明的主题是一种振动阻尼器，所述振动阻尼器包括:
[0020]第一中空圆筒状框架，所述第一中空圆筒状框架关于纵向轴线(XX’ )对称并且在一个端部处封闭；
[0021]第二框架，所述第二内部框架关于纵向轴线(XX’ )对称并且被部分地位于所述第一框架之内；
[0022]振动吸收单元，所述振动吸收单元将第一框架和第二框架机械地联接在一起，
[0023]平行于所述纵向轴线(XX’)的臂，所述臂以悬臂的方式固定至所述第一框架和所述第二框架中的一个，并且臂设置有平行于纵向轴线(XX’)的南-北方向的磁偶极子；
[0024]至少一个3维(3D)霍尔效应磁传感器，所述至少一个3D霍尔效应磁传感器固定至未对设置有所述磁偶极子的臂加以支承的框架，所述3D霍尔效应磁传感器被布置成:面朝平行于所述纵向轴线(XX’)的磁偶极子，并通过确定的气隙与所述磁偶极子隔开；所述传感器能够产生关于两个框架的平行于纵向轴线(XX’)的相对位移的数据；
[0025]至少一个温度传感器，所述至少一个温度传感器布置成与所述振动吸收单元热接触，以便产生温度数据；
[0026]至少一个力传感器，所述至少一个力传感器布置成产生关于所述振动阻尼器承受的压力或载荷的数据；
[0027]所述3D霍尔效应磁传感器、温度传感器和力传感器产生的位移数据、温度数据和载荷数据的发送器；
[0028]供电电源，所述供电电源电连接至这些所述传感器和发送器。
[0029]根据另一实施例:
[0030]-所述发送器可以是无线发送器；
[0031]-所述数据可以由这些所述传感器连续地产生，或由这些所述传感器根据预定的时序优选地以定期的间隔产生；
[0032]-所述阻尼器可进一步包用于存储这些所述传感器产生的数据的存储器；
[0033]-所述电源可包括至少一个电池；
[0034]-所述电源可包括至少一个机械能收集系统；
[0035]-所述阻尼器可进一步包括数据处理单元，所述数据处理单元电连接到所述供电电源，并且能够在这些所述传感器产生的数据被发送器发送之前对进行这些数据进行处理；
[0036]-通过数据处理单元对数据的处理可在于对这些传感器产生的数据进行调节和/或采样；
[0037]-所述数据处理单元可以是微控制器；
[0038]-所述处理单元能够将经处理的数据与预定的阈值进行比较，并能够在超过阈值时产生报警信号，并且还能够将报警信号传送至所述发送器；
[0039]-振动吸收体可为液体，并且力传感器为液体压力传感器；
[0040]-振动吸收体可由至少一层弹性材料构成，其中，所述力传感器为布置在所述内部框架上的载荷传感器以产生关于所述第二框架所承受的载荷的数据，所述阻尼器包括两个3D霍尔效应磁传感器，所述两个3D霍尔效应磁传感器布置成面朝所述磁偶极子并相对于轴线(XX’)位于所述磁偶极子的两侧，并且每个所述3D霍尔效应磁传感器通过预定的气隙与所