CN107631160A - 油流量监测装置及其方法和空气/油润滑系统 - Google Patents

油流量监测装置及其方法和空气/油润滑系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了油流量监测装置、检测在管形元件(2)内部的空气/油流量的方法和空气/油润滑系统，油流量监测装置包括管形元件(2)，该管形元件与至少一个第一和一个第二光电传感器(3A、3B)连接，该第一和第二光电传感器分别沿第一和第二光学线(A、B)发射辐射，管形元件(2)对于所述辐射至少局部透明，第一和第二光电传感器安装在管形元件上，以使得第一和第二光学线(A、B)相互成角度。

Description

油流量监测装置及其方法和空气/油润滑系统
技术领域
本发明涉及一种监测与空气混合的油流量的装置和方法。
特别是，它涉及一种光电传感器油监测装置。
背景技术
如在空气/油润滑系统中已知，增压油的流与压缩空气的流混合。空气与油混合的流传送至机械部件上，从而获得降低部件温度和特别有效润滑的组合效果。
尽管当前润滑系统的部件极其可靠，但是在一些临界情况下，还需要“在线”监测由润滑系统传送的、与空气混合的油流量，因为特别是当油流速非常小时(微量润滑)，可能发生故障。
因此，已经设计了油流量的监测装置，该监测装置可以通过光电传感器来检测在导管内部的油流量。
这些装置在有连续油流动的情况下(没有空气)相当好地工作，但是它们几乎不可用于空气/油系统。
特别是，当油流速非常低时，如在微量润滑中的情况，已知装置的性能不可接受。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于监测与空气混合的油流量的油监测装置和方法，该油监测装置和方法克服了现有技术的技术缺陷。
本发明的还一目的是提供一种能够精确检测在空气/油润滑管线中的油流量的监测装置和方法。
这些和其它目的通过根据附加权利要求的技术教导来实施的装置和方法而实现。
附图说明
通过对装置的优选但非排他实施例的说明，将清楚本发明的其它特征和优点，该实施例通过在附图中的非限定实例来表示，附图中：
图1表示了根据本发明的装置的简化分解透视图；
图2表示了图1中的装置在装配时的简化剖视图；
图3A-3C表示了图1中的装置的操作原理的示意图；
图4表示了空气油润滑系统的示意图，其中，本发明的装置能够安装在该空气油润滑系统中。
具体实施方式
参考附图，图中表示了适用于监测与空气混合的油流量的空气监测装置，总体以参考标号1表示。油流量特别是微小的油流量。在本文中，微小的油流量的意思是非常低的流量，范围为从10mm3每分钟至100mm3每分钟，但优选是在30mm3和40mm3每分钟之间(每分钟一滴)。
装置包括壳体4或框架，该壳体4或框架支承布置于其中的多个元件。具体地说，壳体4有空心本体4B和盖4A，该盖4A通过合适螺钉或其它合适装置而附接在空心本体4B上。密封件4C可以置于空心本体4B和盖4A之间。
如由图1中可见，空心本体有两个通孔20，一对接头6A、6B固定在这两个通孔中，优选是自动类型，并设置成与普通的空气/油润滑管线连接。
在两个接头之间，在空心本体4B内部提供有管形元件2。
当接头与润滑管线(装置1安装在该润滑管线上)连接时，空气/油流量将流过管形元件2，该管形元件密封插入管线自身中(串联)。
能够有效使用装置1的润滑系统40的实例在图4中表示。它可以包括润滑剂储罐30(例如油)以及用于升高油压的装置31(例如泵)。
在一些实施例中，储罐30可以布置于压力下(例如通过气动系统)，因此油能够在储罐自身的出口处增压。
还提供了至少一个油流量调节器32(优选是有针阀)以及至少一个油与空气流的混合器33。该混合器使得空气和油混合，以便获得油颗粒在空气流中的良好分布，该空气流从导管34导向应用装置U(例如轴承)。
在图4所示的系统40中，增压空气通过压缩机35(例如附接有压缩空气储罐的交流电类型)来供给，该压缩机将在压力下的空气导入混合器33内，可选择由阀36来调节。
在一些情况下，系统的多个部件能够集成为单个模块式元件M，例如在专利文献EP2333395A1中所述，该文献被本文参引。
装置1可以通过接头6A和6B而串联地布置在导管34上，以便检测流入导管34自身内的、空气与油混合的流的存在。
再参考装置1的说明，可以看见，至少第一和第二光电传感器3A、3B与管形元件2连接。两个光电传感器基本相同，但是以轴向间隔开的方式(L)安装在管形元件上(以便能够阅读存在于该管形元件内的空气/油流量)，并相对于管形元件的轴线处于不同角度处。
具体地说，各传感器包括发射器E，该发射器E直接(或间接地)面向接收器R。发射器可以为LED类型，并可以发射波长在0.7μm和1mm之间的红外辐射，优选是在0.7μm和3μm之间(但是甚至更优选是在0.8μm和1μm之间)。在任何情况下，发射器必须发射辐射，管形元件2对于该辐射至少局部透明。优选是，管形元件由几乎透明的塑料来制造(例如PA 6，市场上的商标名为Rilsan，由Arkema制造)。这些管形元件也称为透明管。例如，管形元件可以有在1.5mm和7mm之间的外径。
接收器R可以是光电晶体管。
根据本发明，第一光电传感器3A和第二光电传感器3B与管形元件连接，以使得传感器的第一和第二光学线A、B相互成角度。第一和第二光学线A、B可以相对于管形元件成径向角度。
在本文中，术语光电传感器的光学线(视线)的意思是该空间区域的轴线A、B，在该空间区域中，发射器直接或间接地(当它是反射传感器时)面对接收器。
图3A至3C示意表示了光电传感器3A、3B相对于管形元件的定位。如很容易可见，(第一光电传感器3A的)第一光学线A与管形元件的第一直径D1对齐，而(第二光电传感器3B的)第二光学线B与管形元件的第二直径D2对齐。第一和第二直径D1、D2相互成角度α>0，优选是90°±5°。不过，角度α可以在30°±5°和90°±5°之间。
当有超过两个传感器时，例如三个，角度α可以优选是30°±5°。
传感器可以安装在管形元件2上，而没有干涉或者有很小的干涉，并可以直接或间接地由壳体4来支承。
传感器布置在管形元件2上将特别有利，因为已经证明，由空气推动的微量油(通常为小液滴P)沿带F布置在管形元件4中，该带F的高度为管形元件2的直径的大约1/4。
颗粒分布并没有沿管形元件的恒定图形，该图形也能够前进为沿管壁的螺旋形。带F的位置也可以在很大程度上取决于管形元件(因此装置1)的空间定向或者空气在该管形元件中的速度和压力，因此很难预先确定管壁的哪一部分受到油颗粒流的影响。
颗粒以不可预测的方式来分布，特别是当管形元件安装成竖直位置时(在润滑系统中经常这样)，在普通的监测装置中，这将引起很多读数误差。
存在两个(或三个等)光电传感器能够检测沿管壁行进的油痕迹，不管它在任何位置。
图3A-3C表示了油颗粒流P能够产生于管形元件2内的一些结构。
当由空气推动的油颗粒分布成图3A中的结构，即在管形元件的底部时，第一光电传感器3A提供了油在管形元件内部存在的精确读数。而第二传感器3B检测为很低或没有油通过。
实际上，由第一传感器的发射器E发射的辐射束由于存在油颗粒P而减少(该油颗粒P使得辐射偏离或者吸收辐射)。因此，第一传感器的接收器R接收的辐射量比发射的辐射量少得多，因此检测流入管形元件2内的油量。在该结构中，第二传感器不会产生这种情况。
这时只考虑由第一传感器3A提供的读数。
当颗粒P根据图3B中所示的结构来分布时，即沿管形元件的一侧时，正确的读数将是由第二传感器3B提供的读数。
在例如图3C中所示的情况下，读数将由两个传感器来获得，并将考虑由检测到更高油流量的传感器获得的读数。
基本上，通过存在如上述布置的至少两个光电传感器，获得的读数能够总是很好地指示在管形元件2内部由空气推动的油颗粒的流量。
因此，优选是传感器以“或”模式来工作，并考虑提供最高读数的传感器，而忽略其它传感器。
在所示实例中，光电传感器3A、3B与管理它们的读数的控制单元交接。
控制单元7可以直接容纳在提供于壳体内的印刷电路板50上，或者它可以通过有电连接器51的插口而与装置1连接。
在任何情况下，控制单元7可以设置成：
a)获得由第一传感器检测的、表示在管形元件中存在的油量的第一参数；
b)获得由第二传感器检测的、与在管形元件中存在的油量相关的第二参数；
c)根据该第一和/或第二参数来确定在管形元件中存在空气/油流量或没有空气/油流量。
大体上，装置1根据用于确定在管形元件2内部的空气/油流量的方法来工作，该方法包括：
-获得由具有第一光学线A的第一传感器检测的、表示在管形元件中存在的油量的第一参数；
-获得由具有第二光学线B的第二传感器检测的与在管形元件中存在的油量相关的第二参数，该第二光学线B在管形元件的径向上与该第一光学线A成角度；
-根据该第一和/或第二参数来确定在管形元件中存在空气/油流量或没有空气/油流量。
确定在管形元件内部存在油流量或没有油流量可以根据由检测到在管形元件中流动的最大油量的传感器所获得的参数。
具体地说，参数可以根据在预定时间中在单个传感器上产生的一系列读数而获得。
根据特别优选的实施例，参数根据在预定时间间隔(例如10秒)中在相同传感器上的多个连续读数的差的绝对值的总和而获得。
大体上，用于装置1的操作的算法能够每10秒对于在一个传感器或另外传感器上的读数进行轮换。相同的检测算法能够在两个传感器中的每一个上执行，具体地说，该检测算法能够用于：
-在10秒中计算100个连续读数(每100ms一个，经合适过滤)的差的绝对值的总和；
-当结果大于10秒之前在另外传感器上计算的结果时，该值更新为新计算的值；
-转换至另外的传感器。
这样，产生的值将总是两个传感器中更高的一个，且该值能够与设置的最小界限值(例如三个值)比较，以便当该值小于界限值时产生警报。
上述算法还能够检测油沿管形元件变化通路的情况。在该情况中，通路变化最多在10秒内检测(该10秒等于预定时间间隔)。
根据不同算法，能够产生两个传感器的读数的总和，但是在进行的测试中，这种算法比前面的算法更少进行，因为实际上似乎油总是经过一个或另一个传感器。
已经介绍了本发明的多个实施例，但是利用相同的发明构思可以设想其它实施例。

Claims (11)

1.油流量监测装置(1)，适用于监测与空气混合的微量油流量，包括管形元件(2)，该管形元件与至少一个第一光电传感器(3A)和一个第二光电传感器(3B)连接，该第一光电传感器和第二光电传感器各自包括一个辐射发射器(E)和一个接收器(R)，发射器(E)直接或间接地面对接收器(R)，第一光电传感器(3A)和第二光电传感器(3B)分别有第一光学线(A)和第二光学线(B)，管形元件(2)对于所述辐射至少局部透明，第一光电传感器和第二光电传感器安装在管形元件上，以使得第一光学线(A)和第二光学线(B)相对于该管形元件径向成角度。
2.根据权利要求1所述的油流量监测装置，其中：第一光学线(A)与管形元件的第一直径(D1)对齐，第二光学线(B)与管形元件的第二直径(D2)对齐，在管形元件的剖视图中，该第一直径(D1)和第二直径(D2)相互成角度。
3.根据权利要求1所述的油流量监测装置，其中：第一直径(D1)和第二直径(D2)相互成角度α，该角度α在30°±5°和90°±5°之间，优选是90°±5°。
4.根据权利要求1所述的油流量监测装置，其中：第一直径(D1)和第二直径(D2)在管形元件上轴向间隔开(L)。
5.根据权利要求1所述的油流量监测装置，其中：管形元件(2)布置在容纳第一光电传感器(3A)和第二光电传感器(3B)的壳体(4)中，管形元件(2)提供有进口和出口，该进口和出口与连接件(6A、6B)相连，该连接件(6A、6B)用于将管形元件插入在空气/油润滑管线中，所述连接件(6A、6B)限制在壳体(4)上。
6.根据权利要求1或3所述的油流量监测装置，其中：第一光电传感器(3A)和第二光电传感器(3B)与控制单元(7)交接，该控制单元(7)设置成：
a)获得由第一传感器检测的表示在管形元件中存在的油量的第一参数；
b)获得由第二传感器检测的与在管形元件中存在的油量相关的第二参数；
c)根据该第一参数和/或第二参数来确定在管形元件中存在空气/油流量或没有空气/油流量。
7.检测在管形元件(2)内部的空气/油流量的方法，包括以下步骤：
-获得由具有第一光学线(A)的第一传感器检测的表示在管形元件中存在的油的量的第一参数；
-获得由具有第二光学线(B)的第二传感器检测的与在管形元件中存在的油量相关的第二参数，该第二光学线(B)相对于管形元件沿径向与该第一光学线(A)成角度；
-根据该第一参数和/或第二参数来确定在管形元件中存在空气/油流量或没有空气/油流量。
8.根据权利要求7所述的方法，其中：根据由检测到在管形元件中流动的最大油量的传感器所获得的参数确定在管形元件内部存在油流量或没有油流量。
9.根据权利要求7所述的方法，其中：根据在预定时间间隔中得到的一系列读数获得该参数。
10.根据权利要求7所述的方法，其中：根据在预定时间间隔中在相同传感器上的多个连续读数的差的绝对值的总和获得该参数。
11.空气/油润滑系统，包括：油储罐(30)；用于升高油压的装置(31)；至少一个油流量调节器(32)；至少一个混合器(33)，用于使得油与增压空气流混合，以便获得空气/油流量；导管(34)，该导管用于将空气/油流量传送给使用者(U)，所述导管(34)包括根据权利要求1至6中任意一项所述的油流量监测装置。
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朱济龙: "《城市轨道交通司机信号》", 31 January 2011, 成都：西南交通大学出版社 *

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