CN109238377A - 用于油液多参数检测的本安型传感装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于油液多参数检测的本安型传感装置，包括浸入式传感器组件和控制盒组件，所述浸入式传感器组件包括筒状壳体、安装在所述筒状壳体前端的强磁性磨粒吸附头、安装在所述筒状壳体内部的铁磁磨粒传感器和电介质传感器、表贴在所述筒状壳体上的温度传感器，所述浸入式传感器组件的内部由双组分灌封胶整体灌封，所述筒状壳体采用绝缘防水材料，所述控制盒组件包括控制盒，所述控制盒的内腔安装有电路板，所述铁磁磨粒传感器、电介质传感器和温度传感器的供电线缆和检测信号线缆均连接到所述电路板上，控制盒及浸入式传感器组件内部电路均为本质安全电路。本发明可同时检测油液磨粒、油液温度及电介质三种油液相关参数，并节省安装空间。

Description

用于油液多参数检测的本安型传感装置

技术领域

本发明涉及一种油液多参数检测装置，尤其是具有本质安全特性、适用于煤矿井下机械传动设备内部油液的多参数测量的传感装置。

背景技术

煤矿井下机械设备中包含有大量的不同类型的机械传动系统，如采煤机的摇臂及牵引传动箱、掘进机的行走传动箱等，在这些传动箱体里包含的齿轮、轴承等元件的健康状态直接影响着整个机械系统的正常工作。在实际应用中，通过检测传动箱体内部润滑油内磨粒分布及积聚情况可以判断传动元件的磨损状态，通过检测润滑油温度变化可以辅助判断传动系统装配情况及工作状态，油液的电介质参数可以作为油液是否乳化的一个判断依据。而传动元件的磨损状态、传动系统装配情况及工作状态、油液乳化程度等对于齿轮、轴承等元件正常与否都存在影响，因此理想情况是能够对上述多种参数进行适时的检测。

然而传统传感器大都只能检测单一参数，如需多参数融合测试时需要布置多个独立传感器，传统的油液磨粒检测传感器需要布置在润滑油泵送管路中，安装不方便且容易影响整个润滑回路的正常工作，当需要布置多个独立传感器时，不仅浪费空间，更是增加了故障发生的机率。

此外，通用性的油液检测用传感器一般分为两个独立部分：传感器探头及后端处理电路；两者间通过线缆连接，受电磁环境干扰大且在井下应用时连接电缆容易被设备挤压或脱落的煤块砸坏，可靠性不高。

传感器在实际应用时，由于不同安装位置的结构及应用环境特点差异，对传感器结构安装的要求也不尽相同，需要结构定制及二次设计。

发明内容

为克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种用于油液多参数检测的本安型传感装置，可同时检测油液磨粒、油液温度及电介质三种油液相关参数，并节省安装空间。

本发明的主要技术方案有：

一种用于油液多参数检测的本安型传感装置，包括浸入式传感器组件和控制盒组件，所述浸入式传感器组件包括筒状壳体、安装在所述筒状壳体前端的强磁性磨粒吸附头、安装在所述筒状壳体内部的铁磁磨粒传感器和电介质传感器本体、表贴在所述筒状壳体上的温度传感器和电介质传感器正负极，所述浸入式传感器组件的内部由双组分灌封胶整体灌封，所述筒状壳体采用绝缘防水材料，所述控制盒组件包括控制盒，所述控制盒的内腔安装有电路板，所述铁磁磨粒传感器、电介质传感器和温度传感器的供电线缆和检测信号线缆均连接到所述电路板上，控制盒及浸入式传感器组件各传感器的内部电路均为本质安全电路。

所述强磁性磨粒吸附头为永磁铁，其外圈优选安装有铁氧体保护环。

所述铁磁磨粒传感器优选位于所述筒状壳体的芯部，所述电介质传感器位于所述筒状壳体的后部。

所述筒状壳体可以为圆柱形筒状。

所述浸入式传感器组件的后端通过法兰组件与所述控制盒组件固定连接，所述控制盒的内腔内部全部用灌封胶绝缘灌封。

所述控制盒的侧壁上设有对外插座，所述对外插座设有供电电源及信号的电缆接头，并分别与所述电路板的电源输入端和信号输出端连接。

所述法兰上设有外螺纹，同时所述控制盒上设有若干沉头螺钉孔，所述沉头螺钉孔不贯穿所述控制盒的内腔。

所述法兰组件包括法兰和密封圈，所述密封圈套设在所述法兰上。

所述控制盒的内腔灌封后用安装板封口，所述安装板固定在所述控制盒上。

本发明的有益效果是：

本发明同时能检测油液磨粒、油液温度及电介质三种油液相关参数，具有很高集成度，非常节省安装空间，并会因为传感器安装点的减少而降低被测设备的故障率，因此较之多个独立参数传感器的应用方式在安装难度、故障率及防护性能上具有明显优势。

由于强磁性磨粒吸附头的外圈安装有铁氧体环氧保护环，使得铁磁磨粒只会在浸入式传感器组件的前部对应位置积聚，因此不会影响后部电介质传感器的测量，并有效降低所述强磁性磨粒吸附头对后端电信号的干扰。

由于传感器内部电路为本质安全电路，使本发明具有本安电气特性，可以直接用于煤矿井下爆炸环境中。

本发明是集成有多种传感器的浸入式传感器组件与安装有后端处理电路的控制盒组件通过法兰组件固定连接成的一体式传感装置，并且浸入式传感器组件和控制盒都进行了灌封处理，使所述传感装置具有抗震防水的优良特性，且两者间的信号传输在装置内部实现，杜绝了外部线缆可能受到的物理损坏及电磁干扰，因此工作可靠性高，能很好地适应采煤等井下机械设备的传动系统油液健康状态的实时监测。

本发明具有两种安装固定方式：固定法兰外表面的螺纹安装及控制盒组件上的螺钉安装固定方式，适应性更广。

附图说明

图1是本发明的一个实施例的总体结构示意图；

图2是本发明的浸入式传感器组件的结构原理图；

图3是本发明的控制盒组件的结构示意图。

附图标记：1—浸入式传感器组件，10—筒状壳体，11—强磁性磨粒吸附头，12—铁磁磨粒传感器，13—电介质传感器，14—温度传感器，15—铁氧体环氧保护环，2—法兰组件，21—法兰，22—密封圈，3—控制盒组件，31—控制盒，32—螺钉，33—对外插座，34—控制盒的内腔，35—沉头螺钉孔,36—安装板。

具体实施方式

本发明公开了一种用于油液多参数检测的本安型传感装置(可简称为传感装置)，如图1-3所示，包括浸入式传感器组件1和控制盒组件3，所述浸入式传感器组件包括筒状壳体10、安装在所述筒状壳体前端的强磁性磨粒吸附头11、安装在所述筒状壳体内部的铁磁磨粒传感器12和电介质传感器13、表贴在所述筒状壳体上的温度传感器14。所述电介质传感器13本体安装在筒状壳体内部，其正负极贴装在筒状壳体外表面上。所述浸入式传感器组件的内部由双组分灌封胶整体灌封。所述筒状壳体采用绝缘防水材料。检测时，所述浸入式传感器组件整体直接浸入到油液中。通过强磁性磨粒吸附头，油液中因传动元件磨损而产生的磨粒被吸附至探头的前端上。所述控制盒组件包括控制盒31，所述控制盒的内腔34安装有电路板(图上未示出)。所述铁磁磨粒传感器、电介质传感器和温度传感器的供电线缆和检测信号线缆均从所述筒状壳体的后端引出至控制盒，并连接到所述电路板上，控制盒内及浸入式传感器组件各传感器的内部电路均为本质安全电路，使所述传感装置可直接应用在煤矿井下爆炸环境中。各传感器采集的模拟信号经过位于所述电路板上的相应处理电路处理、转换后，再从电路板以电信号的方式传输出去。

所述铁磁磨粒传感器的基本工作原理在于：所述强磁性磨粒吸附头上的铁磁磨粒的尺寸及数量不同，对磁力的影响就不同，会引起铁磁磨粒传感器的电参数变化，通过记录铁磁性金属磨粒产生的感应信号，该感应信号含有磨粒特性及数量信息，因此能根据感应信号实现对所吸附磨粒的尺寸及数量的判断。磨粒的尺寸及数量，即所述铁磁磨粒传感器的检测结果，反映了传动元件的磨损程度。磨粒的尺寸及数量越大，说明传动元件磨损越严重。

油液受到污染后其电介质参数及工作温度会发生变化，因此通过所述电介质传感器检测电介质参数，通过温度传感器检测温度参数，可有效判读油液的健康状态。根据不同介质电阻率不同的原理，所述电介质传感器可以检测出油液是否存在乳化及乳化的严重程度。所述温度传感器用于快速检测油液温度变化。

本发明的所述传感装置可直接浸入待测油液中，能同时检测油液磨粒、油液温度及电介质三种油液相关参数，能适应采煤等井下机械设备的传动系统油液健康状态的实时监测，并节省安装空间，降低故障率。

所述浸入式传感器组件的尺寸可根据应用场合的不同进行定制及二次设计。

所述强磁性磨粒吸附头为永磁铁，其形状可以是环形，其外圈优选安装有铁氧体环氧保护环15，使得铁磁磨粒只会在浸入式传感器组件的前部对应位置积聚，不会影响后部电介质传感器的测量，有效降低所述强磁性磨粒吸附头对后端电信号的干扰。

所述铁磁磨粒传感器位于所述筒状壳体的芯部，检测敏感范围为筒状壳体的前端。

所述电介质传感器和温度传感器位于所述筒状壳体的后部。

所述筒状壳体优选为圆柱形筒状。

对于上述任意一种所述传感装置，所述浸入式传感器组件的后端优选通过法兰组件2与所述控制盒组件3固定连接，组成一体式的传感装置。所述控制盒的内腔34内部空间全部用灌封胶绝缘灌封。将浸入式传感器组件与后端电路进行一体化设计，将二者置于同一结构体模块中，省去了二者间的线缆连接，减少或消除外部电磁环境对所述传感装置的干扰的同时，还避免了连接电缆被设备挤压或脱落的煤块砸坏，使所述传感装置的可靠性明显提高。

所述控制盒的侧壁上设有对外插座33，所述对外插座内布置有供电电源及信号的电缆接头，并分别与所述电路板的电源输入端和信号输出端连接。通过设置对外插座，相比直接引出线缆所述传感装置对外电气连接的可靠性提高。插头插座安装完毕后，接插组件整体上具有高防尘防水能力，可将传感器检测信号可靠地传输出去。所述浸入式传感器组件内部三种传感器将测量到的油液参数以电信号的方式传输给控制盒组件中的电路板中，电路板对其进行数据预处理及信号转换，最终以总线的方式将信号经由对外插座传输至上位机中。

所述传感装置具有两种固定方式。一种固定方式是螺纹连接固定，所述法兰上设有外螺纹，使用时，只需在被测设备上布置一个对应尺寸的螺纹孔，将所述传感装置的浸入式传感器组件插入被测设备的润滑油液中，并通过此外螺纹将所述传感装置直接旋接固定在被测设备上。另一种固定方式是螺钉固定，所述控制盒上设有若干沉头螺钉孔35，附图所示实施例中有两个，所述沉头螺钉孔与所述控制盒的内腔互不干涉，使用时将所述传感装置的浸入式传感器组件插入被测设备的润滑油液中，并使控制盒贴靠在被测设备表面上，向沉头螺钉孔中穿螺钉32，并将螺钉32紧固在被测设备上预先开设好的对应规格的螺纹孔中，即实现了所述传感装置在被测设备上的安装固定。使用时可任选一种固定方式或者两者同时使用加强固定。

所述法兰组件2包括法兰21和密封圈22，所述密封圈套设在所述法兰上。通过密封圈确保整个传感装置在装配至被测设备时与被测设备之间可靠密封。所述密封圈的轴向位置比法兰上的外螺纹更靠近所述控制盒。无论采用上述哪种固定方式，所述密封圈都在法兰外径表面与被测设备的相应孔洞之间起到密封作用。所述密封圈可以采用O型密封圈，相应地，法兰径向外表面上设置用于嵌设O型密封圈的密封圈槽，用以限定O型密封圈的轴向位置。

所述控制盒的内腔灌封后用安装板36封口，所述安装板固定在所述控制盒上。

Claims (9)

1.一种用于油液多参数检测的本安型传感装置，其特征在于：包括浸入式传感器组件和控制盒组件，所述浸入式传感器组件包括筒状壳体、安装在所述筒状壳体前端的强磁性磨粒吸附头、安装在所述筒状壳体内部的铁磁磨粒传感器和电介质传感器本体、表贴在所述筒状壳体上的温度传感器和电介质传感器正负极，所述浸入式传感器组件的内部由双组分灌封胶整体灌封，所述筒状壳体采用绝缘防水材料，所述控制盒组件包括控制盒，所述控制盒的内腔安装有电路板，所述铁磁磨粒传感器、电介质传感器和温度传感器的供电线缆和检测信号线缆均连接到所述电路板上，控制盒及浸入式传感器组件各传感器的内部电路均为本质安全电路。

2.如权利要求1所述的用于油液多参数检测的本安型传感装置，其特征在于：所述强磁性磨粒吸附头为永磁铁，其外圈安装有铁氧体保护环。

3.如权利要求2所述的用于油液多参数检测的本安型传感装置，其特征在于：所述铁磁磨粒传感器位于所述筒状壳体的芯部，所述电介质传感器位于所述筒状壳体的后部。

4.如权利要求3所述的用于油液多参数检测的本安型传感装置，其特征在于：所述筒状壳体为圆柱形筒状。

5.如权利要求1、2、3或4所述的用于油液多参数检测的本安型传感装置，其特征在于：所述浸入式传感器组件的后端通过法兰组件与所述控制盒组件固定连接，所述控制盒的内腔内部全部用灌封胶绝缘灌封。

6.如权利要求5所述的用于油液多参数检测的本安型传感装置，其特征在于：所述控制盒的侧壁上设有对外插座，所述对外插座设有供电电源及信号的电缆接头，并分别与所述电路板的电源输入端和信号输出端连接。

7.如权利要求5所述的用于油液多参数检测的本安型传感装置，其特征在于：所述法兰上设有外螺纹，所述控制盒上设有若干沉头螺钉孔，所述沉头螺钉孔不贯穿所述控制盒的内腔。

8.如权利要求7所述的用于油液多参数检测的本安型传感装置，其特征在于：所述法兰组件包括法兰和嵌套在法兰外径上的密封圈。

9.如权利要求5所述的用于油液多参数检测的本安型传感装置，其特征在于：所述控制盒的内腔灌封后用安装板封口，所述安装板固定在所述控制盒上。