CN106442245A - 一种油液污染度的主动检测装置 - Google Patents
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Abstract
一种油液污染度的主动检测装置，主要包括：进油端盖、圆形壳体、15um颗粒的过滤活塞、5um颗粒的过滤活塞、复位弹簧、扰流板、节流阀杆、出油端盖、压力传感器；圆形壳体内设置有15um颗粒的过滤活塞、5um颗粒的过滤活塞和扰流板且通过两根节流阀杆连接；节流阀杆设置有两个圆锥形阀芯，分别与相应活塞的阀孔配合；15um颗粒的过滤活塞与扰流板之间以及5um颗粒的过滤活塞与出油端盖之间设置有复位弹簧；根据油液污染度的大小获取压力传感器压力值得明显变化时间间隔，与数据库的结果进行比较，获取待检测油液的污染度。本发明能使油液与颗粒污染物混合均匀，不堵塞滤布，检测操作简单、数据可靠有效，减小了人为误差。
Description
技术领域
本发明涉及一种油液污染度的主动检测装置，特别涉及润滑油中颗粒物污染的检测领域。
背景技术
油液在运行过程中不可避免地受到系统内部或外部的颗粒物污染，给用油设备造成堵塞、表面划伤以及改变油液的理化性能，严重的情况下会酿成重大的生产事故。
因而致力于研究一种油液污染度的检测装置的努力一直是油液控制领域的重点方向之一，以期利用合理的检测装置对生产设备润滑油的污染度进行检测，掌握设备用油的污染状态，对开展设备故障的智能诊断、提高设备元件使用寿命以及控制油液污染等方面有着非常重要的意义。
“一种油液污染物综合检测系统及检测方法”（公开号：101093191）,公开了由油液进样系统、显微系统、图像采集分析系统组成的一种油液污染物综合检测系统及检测方法,其特征在其传感器(3)基片(12)上刻蚀有由总流道(14)、第一分流道(15)及第二分流道(16)组成的整体呈Y型的微管道,交汇处为沉积区(17),永磁体(11)靠近沉积区(17)。利用这套系统可以检测油液的污染度,区分铁磁性污染物和非铁磁性污染物,并对这两种颗粒详细的分类和进行浓度计算。该装置的缺点在于检测污染度的大小关键在于沉积区的磁场对污染物的分类和累积，但与铁谱仪一样会受到油液中污染物种类、尺寸等因素的影响，检测精度不高，且检测结果需要显微系统、图像采集分析系统等，系统复杂，操作不便。专利号CN201034909公开了一种在线油液污染自动检测装置基于滤膜堵塞原理，由取样部、测试部、控制部构成；取样部由测试液压管路1、换向阀2、取样油缸3、柱塞4、配重5、行程开关6构成；测试部由滤膜8、位移传感器9、测试油缸10、行程开关11、活塞杆12、换向阀14构成；控制部通过微型计算机控制电磁阀的开启和关闭。同样该装置结构复杂，操作繁琐，涉及的液压元件较多，使受污染的油液的污染程度得到不同程度的放大，从而检测的结果会偏离真实值。
还有利用光学原理设计的检测装置（例如基于双光路的在线油液监测传感器,CN1595112，以及油液颗粒污染检测仪，公开号2383066等）它们的检测对象由于装置原理而受限，如对透光性不好的污染油液就失去作用。
发明内容
综上，目前有关油液受颗粒物污染的检测方法可根据油液不同的压差、光学等特性设计出多种多样的装置，但是这些装置或多或少存在一些问题，在实际工程应用中没能得到推广。因此针对现有的油液污染检测装置存在结构复杂、操作难度大、成本高以及检测方法具有选择性和针对性等普适性不足的问题，本发明根据ISO4406的油液污染度检测标准体系，利用流体力学的基本原理提出一种油液污染度的主动检测装置，主要由进油端盖、圆形壳体、15um颗粒的过滤活塞、5um颗粒的过滤活塞、复位弹簧、扰流板、节流阀杆、出油端盖、压力传感器组成；其特征在于所述的进油端盖、圆形壳体和出油端盖组成本发明的油液污染度实现主动检测的封闭腔体，进油端盖和出油端盖的中心区域设置为阶梯形圆孔，在进油端盖、出油端盖与圆形壳体之间设置有密封垫片；所述的圆形壳体内设置有15um颗粒的过滤活塞、5um颗粒的过滤活塞和扰流板，15um颗粒的过滤活塞、5um颗粒的过滤活塞分别设置在圆形壳体的进油端盖、出油端盖的一侧，扰流板设置在圆形壳体的中部，位于15um颗粒的过滤活塞和5um颗粒的过滤活塞之间，15um颗粒的过滤活塞、5um颗粒的过滤活塞和扰流板通过两根节流阀杆连接；所述的节流阀杆设置有两个圆锥形阀芯，分别位于阀杆的一端端部和2/3阀杆长度处，阀杆的另一端通过螺纹与出油端盖连接；所述的扰流板是圆形，固定在节流阀杆的1/3长度处，且扰流板与圆形壳体之间留有间隙，扰流板中部设置有圆孔；所述的15um颗粒的过滤活塞和5um颗粒的过滤活塞分别安装在节流阀杆有节流阀芯的一端端部和2/3阀杆长度处，且都设置有对称的两个节流阀孔以及中心圆孔，节流孔与节流阀杆的节流阀芯配合，中心圆孔上分别安装有15um、5um 的滤布；15um颗粒的过滤活塞与扰流板之间以及5um颗粒的过滤活塞与出油端盖之间设置有复位弹簧，每个复位弹簧的弹性系数k按照k = △PA/△x进行设置，△P为相应滤布的压力损失，A为相应活塞的有效截面积，△x为复位弹簧移动的距离；在进油端盖与15um颗粒的过滤活塞之间、15um颗粒的过滤活塞与5um颗粒的过滤活塞之间、5um颗粒的过滤活塞与出油端盖之间的圆形壳体壁面上分别设置有压力传感器。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：受颗粒污染物污染待检测的油液在一定的动力源作用下从进油端盖进入进油端盖、圆形壳体和出油端盖组成的封闭腔体内，首先受到进油端盖阶梯形圆孔的边界层扰动，使油液和其中的颗粒污染物混合均匀后，接触到15um颗粒的过滤活塞；由于15um颗粒的过滤活塞与扰流板之间的复位弹簧的作用，15um颗粒的过滤活塞的两个对称分布的节流阀孔与节流阀杆端部的节流阀芯相配合，在15um滤布两侧的压力损失不足以克服15um颗粒的过滤活塞与扰流板之间的复位弹簧的预紧力时，油液只能通过15um颗粒的过滤活塞的中心圆孔的15um滤布实现分离；结果是粒径大于15um颗粒污染物被15um滤布隔离，而粒径小于15um的颗粒污染物则顺利通过15um颗粒的过滤活塞的中心圆孔的15um滤布；然后含有粒径小于15um的颗粒污染物的油液进入扰流板所在的腔室，并在扰流板的作用下，油液的紊流程度进一步加剧，接触到5um颗粒的过滤活塞；同理由于5um颗粒的过滤活塞与出油端盖之间的复位弹簧的作用，5um颗粒的过滤活塞的两个对称分布的节流阀孔与节流阀杆2/3长度处的节流阀芯相配合，在5um滤布两侧的压力损失不足以克服5um颗粒的过滤活塞与出油端盖之间的复位弹簧的预紧力时，油液只能通过5um颗粒的过滤活塞的中心圆孔的5um滤布实现颗粒污染物与油液的进一步分离；则粒径大于5um颗粒污染物被5um滤布隔离，而粒径小于5um的颗粒污染物则顺利通过5um颗粒的过滤活塞的中心圆孔的5um滤布，最后通过出油端盖排出，完成一次油液中颗粒污染物粒径的过滤循环。
再按照ISO4406标准经过多次实验获取不同污染度的油液通过本发明的装置设置在进油端盖与15um颗粒的过滤活塞之间、15um颗粒的过滤活塞与5um颗粒的过滤活塞之间、5um颗粒的过滤活塞与出油端盖之间的圆形壳体壁面上的压力传感器的压力值的明显变化的时间间隔，所述的各个压力传感器的压力值的明显变化是指本发明技术方案中15um颗粒的过滤活塞和5um颗粒的过滤活塞设置的两个对称节流阀孔与在节流阀杆上的两个阀芯脱离后引起的压力变化；从而建立油液不同污染度与各个压力传感器压力明显变化时间间隔之间的关系数据库；
利用本发明检测油液污染度是通过设置在进油端盖与15um颗粒的过滤活塞之间、15um颗粒的过滤活塞与5um颗粒的过滤活塞之间、5um颗粒的过滤活塞与出油端盖之间的圆形壳体壁面上的压力传感器输出各个压力值，与按照ISO4406标准经过实验所建立油液不同污染度与各个压力传感器压力明显变化时间间隔之间的数据库的结果进行比较，获取待检测油液的污染度。
而本发明的油液污染度的主动检测就体现在本发明的以上技术方案中，进一步说明如下：
（1）当油液污染度较小时，待检测油液通过本发明的装置将油液中含有15um、5um粒径的颗粒污染物分离出来，同时起到净化油液的作用；这些分离出来的颗粒污染物给15um、5um滤布造成的压力损失不足以克服它们对应的复位弹簧预紧力时候，设置在进油端盖与15um颗粒的过滤活塞之间、15um颗粒的过滤活塞与5um颗粒的过滤活塞之间、5um颗粒的过滤活塞与出油端盖之间的圆形壳体壁面上的压力传感器的压力值没有明显变化，则各个压力传感器压力明显变化时间间隔大，与建立的油液不同污染度与各个压力传感器压力明显变化时间间隔之间的数据库的结果进行比较，获取待检测油液较小的污染度；
（2）当油液污染度较大时，待检测油液通过本发明的装置将油液中含有15um、5um粒径的颗粒污染物分离出来，给15um、5um滤布造成的压力损失能够克服它们对应的复位弹簧预紧力时，15um颗粒的过滤活塞和5um颗粒的过滤活塞设置的两个对称节流阀孔与在节流阀杆上的两个阀芯实现脱离，油液通过每个活塞上设置的对称的两个节流阀孔在相应活塞两侧连通，设置在进油端盖与15um颗粒的过滤活塞之间、15um颗粒的过滤活塞与5um颗粒的过滤活塞之间、5um颗粒的过滤活塞与出油端盖之间的圆形壳体壁面上的压力传感器的压力值出现明显变化，则各个压力传感器压力明显变化时间间隔就小，与建立的油液不同污染度与各个压力传感器压力明显变化时间间隔之间的数据库的结果进行比较，获取待检测油液较大的污染度；
（3）本发明设置的进油端盖、出油端盖设置了阶梯形圆孔，扰流板与圆形壳体之间留有间隙及其中部设置有圆孔的这些技术方案按照流体力学基本原理能够使待检测油液的边界层产生扰动，使油液和其中的颗粒污染物混合均匀，不致于使颗粒污染物在检测过程中沉降或集聚，堵塞滤布，造成检测结果不准确。
本发明的有益效果是：本发明技术方案中15um颗粒的过滤活塞和5um颗粒的过滤活塞设置的两个对称节流阀孔与在节流阀杆上的两个阀芯脱离后引起的压力变化明显，利用这个明显的压力变化时间间隔来实现油液污染度的主动检测数据可靠有效，且这个压力变化时靠本发明装置自主完成的，没有人的参与，减小了人为误差；采用ISO4406 标准相对应的粒径尺寸 5μm、15μm的滤布进行油液污染度检测，检测结果是污染度等级，结果简单明了。按照流体力学基本原理设置的本发明的进油端盖、出油端盖设置了阶梯形圆孔，扰流板与圆形壳体之间留有间隙及其中部设置有圆孔的技术方案能够使待检测油液和其中的颗粒污染物混合均匀，不堵塞滤布，检测结果准确可靠。本发明通过反向通入油液的方式实现反冲洗，从而检测操作简单。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图中1—进油端盖，2—密封垫片，3—圆形壳体，4—15um滤布，5—节流阀杆端部的节流阀芯，6—密封圈，7—15um颗粒的过滤活塞，8—15um颗粒的过滤活塞与扰流板之间的复位弹簧，9—扰流板，10—扰流板的固定螺母，11—节流阀杆，12—5um滤布，13—节流阀杆的2/3长度处的阀芯，14—5um颗粒的过滤活塞，15—5um颗粒的过滤活塞与出油端盖之间的复位弹簧，16—出油端盖，17—压力传感器，18—出油端盖与圆形壳体的连接螺钉，19—固定滤布的均布螺钉，20—15um颗粒的过滤活塞上对称的节流阀孔，21—15um滤布。
图2是本发明15um颗粒的过滤活塞的结构侧视图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明的具体工作过程作详细说明。
本发明一种油液污染度的主动检测装置，主要由进油端盖1、圆形壳体3、15um颗粒的过滤活塞7、5um颗粒的过滤活塞14、复位弹簧8、15、扰流板9、节流阀杆11、出油端盖16、压力传感器17组成；将本发明与待检测的油液系统并联，具有一定压力的待检测油液从进油端盖1进入进油端盖1、圆形壳体3和出油端盖16组成的封闭腔体内，首先接触到15um颗粒的过滤活塞7；由于15um颗粒的过滤活塞7与扰流板9之间的复位弹簧8的作用，15um颗粒的过滤活塞7的两个对称分布的节流阀孔20与节流阀杆端部的节流阀芯5相配合，在15um滤布21两侧的压力损失不足以克服15um颗粒的过滤活塞7与扰流板9之间的复位弹簧8的预紧力时，油液只能通过15um颗粒的过滤活塞7的中心圆孔的15um滤布21实现分离，则粒径大于15um颗粒污染物被15um滤布21隔离，而粒径小于15um的颗粒污染物则顺利通过15um颗粒的过滤活塞7的中心圆孔的15um滤布21；然后含有粒径小于15um的颗粒污染物的油液进入扰流板9所在的腔室，接触到5um颗粒的过滤活塞14；5um颗粒的过滤活塞的结构与15um颗粒的过滤活塞的结构不同之处在于其中心圆孔上安装有5um 的滤布，其他结构特征与15um颗粒的过滤活塞一致；同理由于5um颗粒的过滤活塞14与出油端盖16之间的复位弹簧15的作用，5um颗粒的过滤活塞14的两个对称分布的节流阀孔与节流阀杆2/3长度处的节流阀芯13相配合，在5um滤布两侧的压力损失不足以克服5um颗粒的过滤活塞14与出油端盖16之间的复位弹簧15的预紧力时，油液只能通过5um颗粒的过滤活塞14的中心圆孔的5um滤布实现颗粒污染物与油液的进一步分离，粒径大于5um颗粒污染物被5um滤布隔离，而粒径小于5um的颗粒污染物则顺利通过5um颗粒的过滤活塞14的中心圆孔的5um滤布，最后通过出油端盖16排出，完成一次油液中颗粒污染物粒径的过滤循环。这种状态下设置在进油端盖1与15um颗粒的过滤活塞7之间、15um颗粒的过滤活塞7与5um颗粒的过滤活塞14之间、5um颗粒的过滤活塞14与出油端盖16之间的圆形壳体3壁面上的压力传感器17的压力值没有出现明显变化。
当15um滤布21和5um滤布造成的压力损失能够克服它们对应的复位弹簧8、15预紧力时，15um颗粒的过滤活塞7和5um颗粒的过滤活塞14设置的两个对称节流阀孔与在节流阀杆11上的两个阀芯5、13实现脱离，油液通过15um颗粒的过滤活塞、5um颗粒的过滤活塞上设置的对称的两个节流阀孔连通，设置在进油端盖1与15um颗粒的过滤活塞7之间、15um颗粒的过滤活塞7与5um颗粒的过滤活塞14之间、5um颗粒的过滤活塞14与出油端盖16之间的圆形壳体3壁面上的压力传感器17的压力值出现明显变化。
按照ISO4406标准经过多次实验获取不同污染度的油液通过本发明的装置设置在进油端盖1与15um颗粒的过滤活塞7之间、15um颗粒的过滤活塞7与5um颗粒的过滤活塞14之间、5um颗粒的过滤活塞14与出油端盖16之间的圆形壳体3壁面上的压力传感器17的压力值的明显变化的时间间隔，建立油液不同污染度与各个压力传感器17压力明显变化时间间隔之间的关系数据库；
将设置在进油端盖1与15um颗粒的过滤活塞7之间、15um颗粒的过滤活塞7与5um颗粒的过滤活塞14之间、5um颗粒的过滤活塞14与出油端盖16之间的圆形壳体3壁面上的压力传感器17输出各个压力值，与按照ISO4406标准经过实验所建立油液不同污染度与各个压力传感器17压力明显变化时间间隔之间的数据库的结果进行比较，获取待检测油液的污染度。
本发明一种油液污染度的主动检测装置，采用ISO4406 标准相对应的粒径尺寸 5μm滤布、15μm的滤布进行油液污染度检测，检测结果简单明了；能够使待检测油液和其中的颗粒污染物混合均匀，不堵塞滤布，且可以通过反向通入油液的方式实现反冲洗，从而使油液污染度检测操作简单；利用设置的压力传感器明显的压力变化时间间隔来实现油液污染度的主动检测，数据可靠有效，减小了人为误差。
Claims (2)
1.一种油液污染度的主动检测装置，主要由进油端盖、圆形壳体、15um颗粒的过滤活塞、5um颗粒的过滤活塞、复位弹簧、扰流板、节流阀杆、出油端盖、压力传感器组成；其特征在于所述的进油端盖、圆形壳体和出油端盖组成本发明的油液污染度的主动检测的封闭腔体，进油端盖和出油端盖的中心区域设置阶梯形圆孔，在进油端盖、出油端盖与圆形壳体之间设置有密封垫片；所述的圆形壳体内设置有15um颗粒的过滤活塞、5um颗粒的过滤活塞和扰流板；15um颗粒的过滤活塞、5um颗粒的过滤活塞分别设置在圆形壳体的进油端盖、出油端盖的一侧，扰流板设置在圆形壳体的中部，位于15um颗粒的过滤活塞和5um颗粒的过滤活塞之间，15um颗粒的过滤活塞、5um颗粒的过滤活塞和扰流板通过两根节流阀杆连接；所述的节流阀杆设置有两个圆锥形阀芯，分别位于阀杆的一端端部和2/3阀杆长度处，阀杆的另一端通过螺纹与出油端盖连接；所述的扰流板设置为圆形，固定在节流阀杆的1/3长度处，且扰流板与圆形壳体之间留有间隙，扰流板中部设置有圆孔；所述的15um颗粒的过滤活塞和5um颗粒的过滤活塞分别安装在节流阀杆有节流阀芯的一端的端部和2/3阀杆长度处，且都设置有对称的两个节流阀孔以及中心圆孔，节流阀孔与节流阀杆的节流阀芯配合，中心圆孔上分别安装有15um的滤布、5um 的滤布；15um颗粒的过滤活塞与扰流板之间以及5um颗粒的过滤活塞与出油端盖之间设置有复位弹簧，每个复位弹簧的弹性系数k按照k = △PA/△x进行设置，其中△P为相应滤布的压力损失，A为相应活塞的有效截面积，△x为复位弹簧移动的距离；在进油端盖与15um颗粒的过滤活塞之间、15um颗粒的过滤活塞与5um颗粒的过滤活塞之间、5um颗粒的过滤活塞与出油端盖之间的圆形壳体壁面上分别设置有压力传感器。
2.根据权利要求1所述的一种油液污染度的主动检测装置，其特征在于按照ISO4406标准经过多次实验获取不同污染度的油液通过获取本发明的装置设置在进油端盖与15um颗粒的过滤活塞之间、15um颗粒的过滤活塞与5um颗粒的过滤活塞之间、5um颗粒的过滤活塞与出油端盖之间的圆形壳体壁面上的压力传感器的压力值的明显变化的时间间隔，所述的各个压力传感器的压力值的明显变化是指本发明技术方案中15um颗粒的过滤活塞和5um颗粒的过滤活塞设置的两个对称节流阀孔与在节流阀杆上的两个阀芯脱离后引起的压力变化；从而建立油液不同污染度与各个压力传感器压力明显变化时间间隔之间的关系数据库，再根据各个压力传感器压力明显变化时间间隔与数据库的结果进行比较，获取待检测油液的污染度。
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| CN106442245B (zh) | 2017-10-24 |
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