CN107387500A - 用于检测流体中颗粒状污染物的检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于检测流体中颗粒状污染物的检测系统，其包括液压件：其包括测试液压油箱、蠕动泵、出油截止阀、热交换器、光阻粒子计数器、单向阀、介电谱传感器、第一旁路截止阀、第二旁路截止阀、过滤器、第三截止阀、污染物截止阀、污染物液压泵、回油截止阀、以及混合污染物油箱；以及管路系统：其包括第一主路、颗粒物支路、单向支路、第一支路、第二支路、回油支路、回油主路、以及污染物管路；本发明设计合理、结构紧凑且使用方便。

Description

用于检测流体中颗粒状污染物的检测系统

技术领域

本发明属于液压元件技术领域，涉及一种用于检测流体中颗粒状污染物的检测装置。

背景技术

目前，液压动力系统技术的发展带动了复杂高压系统的快速发展，这些系统的可靠运行依赖于高品质的清洁液压油。在液压系统中，颗粒状污染物是影响油液清洁度的一个主要因素。当液压油中的杂质达到一定水平时，不仅仅会导致液压系统运行效率下降，还会造成系统失效。统计资料表明，液压系统百分之七十左右的失效是液压油污染造成的。监测液压油含有的杂质的多少及其变化过程，能够为预测液压系统零部件的潜在失效提供线索。为了保持液压系统稳定工作并防止管路堵塞和执行元件的颗粒磨损，通常需要将颗粒物从液压系统中清除出去。通常情况下，液压系统中的油液清洁度检查采用离线方式检测油液中的颗粒物，此过程中液压系统暂停使用，浪费大量时间和停机费用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题总的来说是提供一种用于检测流体中颗粒状污染物的检测系统；详细解决的技术问题以及取得有益效果在后述内容以及结合具体实施方式中内容具体描述。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

一种用于检测流体中颗粒状污染物的检测系统，包括液压件：其包括测试液压油箱、蠕动泵、出油截止阀、热交换器、光阻粒子计数器、单向阀、介电谱传感器、第一旁路截止阀、第二旁路截止阀、过滤器、第三截止阀、污染物截止阀、污染物液压泵、回油截止阀、以及混合污染物油箱；

以及管路系统：其包括第一主路、颗粒物支路、单向支路、第一支路、第二支路、回油支路、回油主路、以及污染物管路；

其中：测试液压油箱与蠕动泵的进口连通，蠕动泵的出口连接第一主路，在第一主路上安装热交换器， 在第一主路与介电谱传感器的一端口之间并联颗粒物支路与单向支路，在颗粒物支路上安装光阻粒子计数器，在单向支路上安装单向阀，在介电谱传感器的另一端口与回油支路之间并联第一支路与第二支路，在第一支路上安装第一旁路截止阀，在第二支路上串联安装第二旁路截止阀、过滤器、以及第三截止阀，回油支路分两路，一路通过回油主路连接测试液压油箱，另一路通过污染物管路连接混合污染物油箱，在污染物管路上串联污染物截止阀与污染物液压泵，在回油主路上安装回油截止阀，第一主路连接出油管路，在出油管路上安装有出油截止阀。

作为上述技术方案的进一步改进：

介电谱传感器包括壳体、分别设置在壳体内腔两端且用于连接管路的液压管接头、安装在壳体内腔中的外导体、分别设置在外导体轴向两端的介电环、以及安装在对应介电环外侧的金属保护环；

金属保护环、介电环以及外导体组成电容套，在电容套外侧壁上套装有绝缘套，在绝缘套外侧壁上套装有管状金属层，在管状金属层与壳体内壁之间以及在管状金属层与绝缘套之间设置有隔离层；

电容套、绝缘套、管状金属层、隔离层组成中间单元；

在中间单元两端分别安装有内支撑垫圈，在对应内支撑垫圈外侧安装有支撑架，在对应支撑架与液压管接头之间安装有外支撑垫圈，外导体为圆柱套结构，在支撑架之间固定安装有与外导体同轴的中心杆，在管状金属层与绝缘套之间设置有金属弹簧，在壳体设置有用于外接地且内接与内支撑垫圈的第一电缆接头，在壳体设置有用于内接管状金属层的第二电缆接头，外导体与中心杆组成用于检测流体的电容器，在壳体设置有用于内接外导体且外接电缆的第三电缆接头。

中心杆的两端头为尖端结构。

当需要初始检测作为测量基准的纯净油液时候，通过调节各个截止阀使得液体流向为测试液压油箱-蠕动泵-第一主路-单向阀（当需要二次校准的纯净液压油粒子数，打开颗粒物支路的截止阀图中未标记，液体通过光阻粒子计数器）-介电谱传感器-第二支路-回油支路-回油主路-测试液压油箱，介电谱传感器将液体的纯洁度（清洁度）转为电子数据，作为比较的初始值。

当需要测量污染物液压油的时候，通过调节各个截止阀使得液体流向为混合污染物油箱-污染物管路（污染物液压泵）-第一支路-介电谱传感器-光阻粒子计数器-第一主路-出油截止阀-排出，由于液体存在颗粒物，其产生的电容值与初始值作比较，从而可以检测到污染物液体内部情况，从而提高量化的直观的数据。

本发明的有益效果不限于此描述，为了更好的便于理解，在具体实施方式部分进行了更加详细的描述。

附图说明

图1是本发明的液压测试回路。

图2是本发明介电谱传感器的爆炸示意图。

图3是本发明介电谱传感器的剖面结构示意图。

其中：1、测试液压油箱；2、蠕动泵；3、出油截止阀；4、热交换器；5、光阻粒子计数器；6、单向阀；7、介电谱传感器；8、第一旁路截止阀；9、第二旁路截止阀；10、过滤器；11、第三截止阀；12、污染物截止阀；13、污染物液压泵；14、混合污染物油箱；15、第一主路；16、颗粒物支路；17、单向支路；18、第一支路；19、第二支路；20、回油支路；21、回油主路；22、污染物管路；23、壳体；24、液压管接头；25、外支撑垫圈；26、内支撑垫圈；27、管状金属层；28、绝缘套；29、介电环；30、金属保护环；31、外导体；32、支撑架；33、中心杆；34、第一电缆接头；35、第二电缆接头；36、第三电缆接头；37、金属弹簧；38、隔离层；39、回油截止阀。

具体实施方式

如图1所示，本实施例的用于检测流体中颗粒状污染物的检测系统，包括液压件：其包括测试液压油箱1、蠕动泵2、出油截止阀3、热交换器4、光阻粒子计数器5、单向阀6、介电谱传感器7、第一旁路截止阀8、第二旁路截止阀9、过滤器10、第三截止阀11、污染物截止阀12、污染物液压泵13、回油截止阀39、以及混合污染物油箱14；

以及管路系统：其包括第一主路15、颗粒物支路16、单向支路17、第一支路18、第二支路19、回油支路20、回油主路21、以及污染物管路22；

其中：测试液压油箱1与蠕动泵2的进口连通，蠕动泵2的出口连接第一主路15，在第一主路15上安装热交换器4， 在第一主路15与介电谱传感器7的一端口之间并联颗粒物支路16与单向支路17，在颗粒物支路16上安装光阻粒子计数器5，在单向支路17上安装单向阀6，在介电谱传感器7的另一端口与回油支路20之间并联第一支路18与第二支路19，在第一支路18上安装第一旁路截止阀8，在第二支路19上串联安装第二旁路截止阀9、过滤器10、以及第三截止阀11，回油支路20分两路，一路通过回油主路21连接测试液压油箱1，另一路通过污染物管路22连接混合污染物油箱14，在污染物管路22上串联污染物截止阀12与污染物液压泵13，在回油主路21上安装回油截止阀39，第一主路15连接出油管路，在出油管路上安装有出油截止阀3。

当需要初始检测作为测量基准的纯净油液时候，通过调节各个截止阀使得液体流向为测试液压油箱1-蠕动泵2-第一主路15-单向阀6（当需要二次校准的纯净液压油粒子数，打开颗粒物支路16的截止阀图中未标记，液体通过光阻粒子计数器5）-介电谱传感器7-第二支路19-回油支路20-回油主路21-测试液压油箱1，介电谱传感器7将液体的纯洁度转为电子数据，作为比较的初始值。

当需要测量污染物液压油的时候，通过调节各个截止阀使得液体流向为混合污染物油箱14-污染物管路22（污染物液压泵13）-第一支路18-介电谱传感器7-光阻粒子计数器5-第一主路15-出油截止阀3-排出，由于液体存在颗粒物，其产生的电容值与初始值作比较，从而可以检测到污染物液体内部情况，从而提高量化的直观的数据。

作为核心件，如图2-3所示，介电谱传感器7包括壳体23、分别设置在壳体23内腔两端且用于连接管路的液压管接头24、安装在壳体23内腔中的外导体31、分别设置在外导体31轴向两端的介电环29、以及安装在对应介电环29外侧的金属保护环30；

金属保护环30、介电环29以及外导体31组成电容套， 在电容套外侧壁上套装有绝缘套28，在绝缘套28外侧壁上套装有管状金属层27，在管状金属层27与壳体23内壁之间以及在管状金属层27与绝缘套28之间设置有隔离层38；

电容套、绝缘套28、管状金属层27、隔离层38组成中间单元；

在中间单元两端分别安装有内支撑垫圈26，在对应内支撑垫圈26外侧安装有支撑架32，在对应支撑架32与液压管接头24之间安装有外支撑垫圈25，外导体31为圆柱套结构，在支撑架32之间固定安装有与外导体31同轴的中心杆33，在管状金属层27与绝缘套28之间设置有金属弹簧37，在壳体23设置有用于外接地且内接与内支撑垫圈26的第一电缆接头34，在壳体23设置有用于内接管状金属层27的第二电缆接头35，外导体31与中心杆33组成用于检测流体的电容器，在壳体23设置有用于内接外导体31且外接电缆的第三电缆接头36。

优选，中心杆33的两端头为尖端结构。

具体而说，图1所示为液压测试回路，用于检测流体中颗粒状污染物。一般来说，流体内的液压油来自有颗粒污染物。测试系统主要包括以下主要元件：混合污染物油箱、测试油箱、蠕动泵、液压泵、截止阀、热交换器、单向阀、过滤器、颗粒计数器（光阻粒子计数器）和介电谱传感器。在测试回路中，选择蠕动泵作为动力源，便于液体输送，避免测试电路中引入额外的磨损粒子。同时，在测试回路中设置一个过滤器，以确保测试流体在实验开始时达到所要求的ISO清洁度。

在整个实验过程中，流体通过热交换器的恒温槽中的线圈保持稳定的流体温度。为了校准介电传感器，在测试电路中加入了一个在线的光阻粒子计数器。关闭阀和止回阀用于在实验过程中达到所需的流量。

为了避免液体产生大量气泡，蠕动泵在低压工况下进行测试工作。

此外，限制泵和油箱之间的距离，两者的距离降至最低，便于降低压力降，避免液体中的气泡析出和分解。

介电谱传感器包括三部分：壳体、传感器单元和液压管接头。图2-3中，壳体主要用于封装和保护传感器，并与液压管接头相互连接。同时，壳体采用分体设计的结构，便于传感器的电气连接。壳体流道尺寸和外壳的螺纹孔尺寸选择比较宽，与传感器单元的规格和液压接头尺寸相互匹配。传感器单元的壳体部尺寸设计为175 mm×90 mm×90 mm。

传感器单元是主要包括屏蔽管和电极组件，适合安装在分体式壳体所形成的腔体之中。传感器单元由许多的金属部件和介电部件所组成，便于对油液流动的测试。这种嵌入式传感器可与液压回路相连接，实现在线检测功能。

传感器单元的金属部件是由外导体、中心杆、金属保护环、保护罩和支撑架所组成。传感器单元的传感部分被设计成为圆柱形的电容器。其中，外导体和中心杆构成两个电容传感单元的主要电极。外导体是通过第二电缆接头连接到一个短的同轴电缆，用于接收输入电信号。中心杆安置于内侧，与外导体相互同轴，并通过金属支撑架实现接地功能。外导体的尺寸选择需要与液压管接头匹配，保证液体处于层流状态。中心杆的末端呈锥形，有利于流体平稳流过传感器。

图2-3中，在外导体的两侧，两个金属保护环同轴，并用薄片状的介电环将金属保护环与外导体相互隔离。薄片状的介电环可以减少外导体的边缘所产生的边缘效应，有利于集中获取传感器内腔中流体的电通量。其中，外导体和金属保护环被一种管状金属层所包裹，称它为屏蔽管。屏蔽管和金属保护环可以优选利用两个金属弹簧进行相互连接，确保两者之间的导电稳定性。一个短的同轴电缆通过第三电缆接头连接到屏蔽管上，确保与外导体的电压相同。传感单元中的电介质部分可以作为电绝缘体和物理隔离装置。这些组件是以氟化乙烯丙烯共聚物为介电材料所制备。选择氟化乙丙烯作为原料的原因是稳定的介电常数、低损耗因数、频率范围宽和兼容性强。

本发明设计合理、成本低廉、结实耐用、安全可靠、操作简单、省时省力、节约资金、结构紧凑且使用方便。

本发明充分描述是为了更加清楚的公开，而对于现有技术就不再一一例举。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；作为本领域技术人员对本发明的多个技术方案进行组合是显而易见的。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1.一种用于检测流体中颗粒状污染物的检测系统，其特征在于：包括液压件：其包括测试液压油箱(1)、蠕动泵(2)、出油截止阀(3)、热交换器(4)、光阻粒子计数器(5)、单向阀(6)、介电谱传感器(7)、第一旁路截止阀(8)、第二旁路截止阀(9)、过滤器(10)、第三截止阀(11)、污染物截止阀(12)、污染物液压泵(13)、回油截止阀(39)、以及混合污染物油箱(14)；

以及管路系统：其包括第一主路(15)、颗粒物支路(16)、单向支路(17)、第一支路(18)、第二支路(19)、回油支路(20)、回油主路(21)、以及污染物管路(22)；

其中：测试液压油箱(1)与蠕动泵(2)的进口连通，蠕动泵(2)的出口连接第一主路(15),在第一主路(15)上安装热交换器(4)， 在第一主路(15)与介电谱传感器(7)的一端口之间并联颗粒物支路(16)与单向支路(17)，在颗粒物支路(16)上安装光阻粒子计数器(5)，在单向支路(17)上安装单向阀(6)，在介电谱传感器(7)的另一端口与回油支路(20)之间并联第一支路(18)与第二支路(19)，在第一支路(18)上安装第一旁路截止阀(8)，在第二支路(19)上串联安装第二旁路截止阀(9)、过滤器(10)、以及第三截止阀(11)，回油支路(20)分两路，一路通过回油主路(21)连接测试液压油箱(1)，另一路通过污染物管路(22)连接混合污染物油箱(14)，在污染物管路(22)上串联污染物截止阀(12)与污染物液压泵(13)，在回油主路(21)上安装回油截止阀(39)，第一主路(15)连接出油管路，在出油管路上安装有出油截止阀(3)。

2.根据权利要求1所述的用于检测流体中颗粒状污染物的检测系统，其特征在于:介电谱传感器(7)包括壳体(23)、分别设置在壳体(23)内腔两端且用于连接管路的液压管接头(24)、安装在壳体(23)内腔中的外导体(31)、分别设置在外导体(31)轴向两端的介电环(29)、以及安装在对应介电环(29)外侧的金属保护环(30)；

金属保护环(30)、介电环(29)以及外导体(31)组成电容套， 在电容套外侧壁上套装有绝缘套(28),在绝缘套(28)外侧壁上套装有管状金属层(27),在管状金属层(27)与壳体(23)内壁之间以及在管状金属层(27)与绝缘套(28)之间设置有隔离层(38)；

电容套、绝缘套(28)、管状金属层(27)、隔离层(38)组成中间单元；

在中间单元两端分别安装有内支撑垫圈(26)，在对应内支撑垫圈(26)外侧安装有支撑架(32)，在对应支撑架(32)与液压管接头(24)之间安装有外支撑垫圈(25)，外导体(31)为圆柱套结构，在支撑架(32)之间固定安装有与外导体(31)同轴的中心杆(33)，在管状金属层(27)与绝缘套(28)之间设置有金属弹簧(37)，在壳体(23)设置有用于外接地且内接与内支撑垫圈(26)的第一电缆接头(34)，在壳体(23)设置有用于内接管状金属层(27)的第二电缆接头(35)，外导体(31)与中心杆(33)组成用于检测流体的电容器，在壳体(23)设置有用于内接外导体(31)且外接电缆的第三电缆接头(36)。

3. 根据权利要求2所述的用于检测流体中颗粒状污染物的检测系统，其特征在于: 中心杆(33)的两端头为尖端结构。