CN108007980A - 一种润滑油品质检测电容传感探头 - Google Patents

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陈锋
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马鑫
马军强
李斌
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Abstract

本发明公开了一种润滑油品质检测电容传感探头，包括正极板、负极板、绝缘油管、绝缘支撑和外壳五部分，采用等内径、同心、等长度的一对劣弧螺旋弯板作为正极板与负极板，形成具有均匀灵敏度的电容检测场；所述绝缘油管内部通过润滑油，外壁对称安装正极板和负极板；正极板与负极板共同组成一对电容极板，由外部电容检测仪器实现极板间电容的测量，由电容推算润滑油的介电常数，用于评估润滑油品质状态。本发明形成旋转的电容检测场，能够产生灵敏度均匀分布的电场，克服油路内部流型不均、组分和密度分层的影响，提高润滑油品质检测可靠性。

Description

一种润滑油品质检测电容传感探头
技术领域
本发明涉及电容传感器设计领域，特别是用于润滑油品质检测的电容传感探头。
背景技术
润滑油在使用过程中会之间污染变质，变质的润滑油中聚集了许多水、酸、金属磨粒等有极性的物质。含水量的增加、烃类碳氨化合物氧化形成的有机酸、金属粒子携带的自由电子等均会造成润滑油介电常数的增加。因此，通过电容传感器测定润滑油的介电常数，可以度量润滑油品质的状态变化，通过设定一定的阈值实现润滑油实时检测与换油保养提示。
电容传感器在润滑油品质检测中已经有较多研究，电容传感器的探头形式主要有平行极板型、同心圆柱型和半弧极板型。其中平行极板型电容传感器和同心圆柱型电容传感器的安装方式为油池插入式；半弧极板型电容传感器的安装方式为油路法兰连接或焊接式。油池安装方式由于润滑油变质污染后分层严重，检测结果受到传感器位置影响很大，无法准确反映润滑油的真实状态。油路安装方式实时检测全部通过油路的润滑油品质，更能完整反映润滑油品质。
半弧极板型电容传感器探头本质上属于平行极板形式的变形，即将相对的两个平行极板改变为等直径、同心、等长度的劣弧弯板，劣弧弧角均为θ，对称布置；中间留有空隙弧角α；两个劣弧和两个空隙共同包围成一个直径为D的完整圆柱面，因此2θ+2α＝2π；两个劣弧固定在外径为D、内径为d的绝缘空心圆管的外壁，圆管内部通润滑油；两个劣弧作为正负电容极板，分别接正负电极电位，在实际实施中，通常将负极板接地，将正极板接+V0。
但这种半弧极板型传感器探头的检测场内电场强度分布不均匀，由于距离不等，在靠近两对极板边缘区域场强较强，灵敏度最高。因此，半弧极板型传感器探头在放置角度不同时，对非均匀分布的同一介质有不同的电容输出值，使半弧极板型电容传感器的输出受流型和安装的影响严重。
目前对半弧极板形电容传感器探头改进的方法有两种，一种是采用多极板旋转场结构将均匀场与旋转场结合起来的测量方法，求多个极板测量平均来克服分层流动因方位改变而引起的测量误差。但该方法存在优化后传感器体积大、电容变化值微小而难于准确测量的缺点。另外，平均值计算也使传感器响应时间变慢，不适于用在流速及流型变化快的场合。
另一种是采用交错式布置半弧极板的测量方法，在轴向依次布置两对极板，两对极板错开90°，并交错连线，传感器输出的电容值为两对检测极板测量值的平均值，在一定程度上均化了灵敏度分布，降低流型对测量结果产生的影响。但该方法仅将检测场分为高灵敏度区和低灵敏度区两个部分，灵敏度均化作用不强。另外，由于采用了两对极板，极板之间的尺寸一致性对灵敏度影响较大，对加工工艺精度要求较高，且增加了额外电气连接引入杂散电容和寄生电容的风险。
发明内容
本发明的目的是提供一种油品检测传感器探头，克服油路内部流型不均、组分和密度分层的影响，提高检测可靠性。
本发明通过以下技术方案达到上述目的：
一种润滑油品质检测电容传感探头，包括正极板、负极板、绝缘油管、绝缘支撑和外壳五部分；所述正极板与负极板为等内径、同心、等长度的一对劣弧螺旋弯板，劣弧弧角均为θ，螺旋的螺距为h，内径为D，长度为L；为保证形成均匀的电容检测场，需满足h≤4L；正极板与负极板对称布置，正极板与负极板之间留有两个空隙，空隙弧角为α，由于正极板与负极板均为劣弧螺旋弯板形状，因此两个空隙也呈现对称的螺旋状态；两个劣弧螺旋弯板和两个空隙共同包围成一个直径为D的完整圆柱面，因此2θ+2α＝2π；正极板与负极板共同组成一对电容极板，由外部电容检测仪器实现极板间电容的测量，由电容推算润滑油的介电常数，用于评估润滑油品质状态；
进一步的，所述绝缘油管为外径为D、内径为d的绝缘空心圆管，绝缘油管内部通润滑油，作为正极板和负极板的两个劣弧螺旋弯板固定安装在绝缘油管的外壁上并保证对称性，固定方式可以为螺钉固定、粘接、或者在绝缘油管外壁上设置凸起或凹陷的局部结构对作为正极板和负极板的两个劣弧螺旋弯板进行限位固定；
进一步的，所述外壳通常为分体结构，由壳体与外盖组成；壳体与外盖均在中心贯通圆孔，以将润滑油导通至绝缘油管实现电容测量；壳体与外盖之间采用螺纹联接；壳体与外盖之间螺纹联接后形成的腔室用于卡住固定好正极板与负极板后的绝缘油管；外壳为金属材质，并作为电容传感探头的接地端；壳体上预留小孔，用于正极板与负极板的测量线从内部引出；
进一步的，所述绝缘支撑通常为绝缘材质的圆环，隔离正极板与外壳以及负极板与外壳；所述绝缘支撑的其他实现手段是将正极板与负极板外表面覆盖绝缘层，如喷塑、阳极化处理或加绝缘套。
本发明的有益效果在于：通过一对劣弧螺旋极板形成旋转的电容检测场，能够产生灵敏度均匀分布的电场，克服油路内部流型不均、组分和密度分层的影响，提高检测可靠性，通过传感器探头形成的电容，测量油路中润滑油的介电常数，从而检测润滑油品质。
附图说明
图1为本发明所述的一对具有劣弧螺旋极板特征的正极板和负极板；
图2为本发明所述的一种润滑油品质检测电容传感探头。
其中，正极板1，负极板2，壳体3，绝缘支撑4，绝缘油管5，外盖6。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
如附图1、附图2所示，本发明的实施例提供了一种润滑油品质检测电容传感探头，包括正极板1、负极板2、绝缘油管5、绝缘支撑4和外壳五部分；所述正极板1与负极板2为等内径、同心、等长度的一对劣弧螺旋弯板，劣弧弧角均为θ，螺旋的螺距为h，内径为D，长度为L；为保证形成均匀的电容检测场，需满足h≤4L；正极板1与负极板2对称布置，正极板1与负极板2之间留有两个空隙，空隙弧角为α，由于正极板1与负极板2均为劣弧螺旋弯板形状，因此两个空隙也呈现对称的螺旋状态；两个劣弧螺旋弯板和两个空隙共同包围成一个直径为D的完整圆柱面，因此2θ+2α＝2π；正极板1与负极板2共同组成一对电容极板，由外部电容检测仪器实现极板间电容的测量，由电容推算润滑油的介电常数，用于评估润滑油品质状态；
进一步的，所述绝缘油管5为外径为D、内径为d的绝缘空心圆管，绝缘油管5内部通润滑油，作为正极板1和负极板2的两个劣弧螺旋弯板固定安装在绝缘油管5的外壁上并保证对称性，在本实施例中的正极板1与负极板2固定在绝缘油管5上的方式为粘接；
进一步的，所述外壳通常为分体结构，由壳体3与外盖6组成；壳体3与外盖6均在中心贯通圆孔，以将润滑油导通至绝缘油管5实现电容测量；壳体3与外盖6之间采用螺纹联接；壳体3与外盖6之间螺纹联接后形成的腔室用于卡住固定好正极板1与负极板2后的绝缘油管5；外壳为金属材质，并作为电容传感探头的接地端；壳体上预留小孔，用于正极板1与负极板2的测量线从内部引出；
进一步的，所述绝缘支撑4通常为绝缘材质的圆环，隔离正极板1与外壳3以及负极板2与外壳3。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。如：
正极板1与负极板2的数量可以为一对，也可以为若干对形成组合式的电容极板；
正极板1与负极板2固定在绝缘油管5上的方式也可以为螺钉固定，或者在绝缘油管外壁上设置凸起或凹陷的局部结构对作为正极板1和负极板2的两个劣弧螺旋弯板进行限位固定；
所述绝缘支撑4的其他实现手段是将正极板1与负极板2外表面覆盖绝缘层，如喷塑、阳极化处理或加绝缘套。

Claims (2)

1.一种润滑油品质检测电容传感探头，其特征在于：包括正极板(1)、负极板(2)、绝缘油管(5)、绝缘支撑(4)和外壳五部分；
进一步的，所述正极板(1)与负极板(2)为等内径、同心、等长度的一对劣弧螺旋弯板，劣弧弧角均为θ，螺旋的螺距为h，内径为D，长度为L；正极板(1)与负极板(2)对称布置，正极板(1)与负极板(2)之间留有两个空隙，空隙弧角为α，两个空隙也呈现对称的螺旋状态；两个劣弧螺旋弯板和两个空隙共同包围成一个直径为D的完整圆柱面，2θ+2α＝2π；正极板(1)与负极板(2)共同组成一对电容极板，由外部电容检测仪器实现极板间电容的测量，由电容推算润滑油的介电常数，用于评估润滑油品质状态；
进一步的，所述绝缘油管(5)为外径为D、内径为d的绝缘空心圆管，绝缘油管(5)内部通润滑油，作为正极板(1)和负极板(2)的两个劣弧螺旋弯板固定安装在绝缘油管(5)的外壁上并保证对称性，固定方式可以为螺钉固定、粘接、或者在绝缘油管外壁上设置凸起或凹陷的局部结构对作为正极板(1)和负极板(2)的两个劣弧螺旋弯板进行限位固定；
进一步的，所述外壳通常为分体结构，由壳体(3)与外盖(6)组成；壳体(3)与外盖(6)均在中心贯通圆孔，以将润滑油导通至绝缘油管(5)实现电容测量；壳体(3)与外盖(6)之间采用螺纹联接；壳体(3)与外盖(6)之间螺纹联接后形成的腔室用于卡住固定好正极板(1)与负极板(2)后的绝缘油管(5)；外壳为金属材质，并作为电容传感探头的接地端；壳体上预留小孔，用于正极板(1)与负极板(2)的测量线从内部引出；
进一步的，所述绝缘支撑(4)通常为绝缘材质的圆环，隔离正极板(1)与外壳(3)以及负极板(2)与外壳(3)；所述绝缘支撑的其他实现手段是将正极板与负极板外表面覆盖绝缘层，如喷塑、阳极化处理或加绝缘套。
2.所述的正极板(1)与负极板(2)，其特征在于：正极板(1)与负极板(2)的螺旋的螺距h与正极板(1)和负极板(2)的长度L满足h≤4L。
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