CN109827058A - 一种堵塞可监测的压电注油器 - Google Patents
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Abstract
本发明属于机械设备润滑装置领域,具体涉及一种堵塞可监测的压电注油器。包括有储液箱、壳体、底盘;所述壳体内部设置有泵盖、泵体以及油脂罐体;所述底盘、油脂罐体安装于壳体;所述储液箱安装在泵盖上;所述储液箱设置有液囊,液囊中装有液体介质;所述泵体安装有压电振子;所述压电振子、泵体、进口阀以及出口阀构成泵腔;所述泵体上设置有出口通道,出口通道分成两分支,一分支上与动力活塞相通,另一分支安装有截止阀;所述压电振子具备驱动与传感作用,可实现堵塞监测;所述动力活塞的承压面积大于缸体活塞。特色与优势:油脂利用率高、易维护,集成度高和堵塞可监测。
Description
技术领域
本发明属于机械设备润滑装置领域,具体涉及一种堵塞可监测的压电注油器。
背景技术
国内外设备维修的实践证明,润滑不良是机器设备发生故障的主要原因之一。润滑不良可以直接导致设备故障或首先引起零部件精度的降低,进而发展为机器设备故障。相比于人工润滑,自动润滑在设备润滑油量的精确性,润滑周期的准确性以及润滑油质量的保障性等方面存在明显优势。因此,机械设备的自动润滑受到国内外研究人员的持续关注,如中国专利CN108224046A提出一种智能防爆自动注油器,实现了无需人工操作,能够定时定量注脂,使用油设备全天候得到润滑护理;中国实用新型CN204986340U提出一种自动注油器,利用气体电池产生的气体压力推动活塞挤压油脂实现不间断连续润滑,同时具有体积小巧,结构简单,安装操作方便的优点。但现有自动注油器存在以下缺点:①直接通过泵腔与阀门输送油脂,油脂会存在残留,更换过程中,需对流道与阀门进行清洁处理,维护难度大,而一次性使用存在使用成本高,环境污染大等问题;②当前自动注油器主要实现定时、定量加注润滑油,而对于油脂储存量及出油口是否堵塞以及用量情况无法准确控制,或者需要依靠人工操作或外部设备,这不仅提高了机械复杂程度,而且也增加了系统质量、整体成本以及外形尺寸。上述缺点严重地阻碍了自动注油器在机械设备润滑中的发展。
发明内容
针对现有自动注油器存在的问题,本发明提出一种堵塞可监测的压电注油器,以下简称压电注油器。
本发明采取的技术方案是:沿流体运动方向外部依次相连有储液箱、壳体以及底盘;所述储液箱内部设置有液囊,液囊内部装有液体介质;所述壳体内部由上而下依次设置有泵盖、泵体以及油脂罐体;所述泵盖与储液箱通过螺纹相连;所述泵体结合第一密封圈在朝向泵盖一端安装有压电振子;所述泵体在朝向压电振子一端设置有泵腔;所述泵腔设置有进口阀和出口阀;所述压电振子由压电陶瓷晶片和金属基板粘结而成,压电陶瓷晶片上表面设置有银电极层;所述银电极层采用分割电极法分割出面积较大驱动单元和面积较小的传感单元;电控单元的驱动模块通过导线连接压电振子的驱动单元与金属基板用于压电振子的驱动;电控单元的感应模块通过导线连接压电振子的感应单元与金属基板用于压电振子的感应电压信号收集;所述储液箱、泵盖以及泵体内部设置有进口通道,进口通道一端与液囊连通、另一端分为两分支,一分支与进口阀连接,另一分支与截止阀连接;所述泵体内部设置有出口通道,出口通道一端与出口阀连通、另一端分为两分支,一分支与动力活塞相通,另一分支与截止阀连接;所述截止阀控制进口通道与出口通道的通断,截止阀关闭时,进口通道与出口通道断开,截止阀开启时,进口通道与出口通道连通;所述动力活塞设置于泵体内部下侧,所述动力活塞与泵体滑动配合;所述动力活塞外围设置有第二密封圈,以此保证密封性;所述动力活塞与罐体活塞通过卡扣连接,动力活塞与罐体活塞通过活塞杆的面接触进行推力传送;所述罐体活塞外围设置有第三密封圈,以此保证油脂腔的密封性;所述动力活塞的承压面积大于罐体活塞;所述油脂罐体内设置有油脂腔;所述油脂罐体和底盘上设置有油脂出口;所述油脂出口与油脂腔连通。
当油脂用尽,油脂罐体以及内部的罐体活塞进行整体更换,拆卸时,首先卸下底盘及油脂罐体,其内部的罐体活塞与动力活塞之间通过卡扣连接,卡扣在轻拉后即可实现解扣并将两者连接断开;重新安装时,将截止阀打开,挤压动力活塞使液体介质重回液囊中,液囊恢复原状,底盘及油脂罐体安装完毕后,将截止阀关闭,注油器重回初始状态。
工作状态可分为初始状态、第一工作状态以及第二工作状态,本实施例的具体工作过程,叙述如下:
初始工作状态(图1):不施加驱动电压,截止阀处于关闭状态,压电振子处于不变形状态;
第一工作状态(图2):驱动模块施加与压电陶瓷晶片极化方向相反的电压,压电振子向上弯曲变形,泵腔内容积开始增加,在压力的作用下,进口阀打开,出口阀关闭,储液箱内液体介质经进口通道进入泵腔;
第二工作状态(图3):驱动模块施加与压电陶瓷晶片极化方向相同的电压,压电振子向下弯曲变形,泵腔容积开始减小,在压力作用下,进口阀关闭,出口阀打开,液体介质由泵腔排出,经出口通道挤压动力活塞,带动罐体活塞使油脂腔内油脂输出油脂。
在交变电压信号驱动下,第一、二工作状态反复转变可实现油脂罐体内油脂的连续输出。同时液体介质挤压拥有较大承压面积的动力活塞,进而推动罐体活塞,可以获得液力放大效果,油脂腔内油脂将拥有更大的驱动压力,油脂不易堵塞。
本实施例中,电控单元的输入模块设定油脂输出流量并导入微控制器模块,通过微控制器模块计算获得所需的压电振子的驱动电压信号(幅值和频率)的预设值,流量与驱动电压信号幅值和频率的关系:其中η为系统标定系数,d1为压电振子的变形直径,U为压电振子驱动电压信号幅值,f为驱动电压信号频率,h31为压电陶瓷的刚度系数;感应模块实时获得压电振子的感应电压信号,同时微控制器模块将感应模块实时获得的感应电压信号与预设阀值进行实时分析,当输出的感应电压信号低于阈值(即感应到压电振子驱动受阻),注油器遇到堵塞或润滑脂用完,输出报警信号在显示模块上。
本发明的特色及优势在于:1、油脂利用率高、易维护:采用间接输送方式,油脂不经过泵腔,不会出现在泵腔内滞留的情况,油脂能得到充分的利用,同时在油脂用尽后,配合截止阀,可对油脂罐体(一次性)整体进行更换,操作简便,使用者易于维护;2、集成度高和堵塞可监测:将压电陶瓷的银电极层分割成驱动单元和感应单元,同步实现油脂的输送润滑、油脂是否使用完毕以及是否堵塞监测,无需外部监测设备;3、可输出高压力:采用液力放大机构(动力活塞的承压面积大于罐体活塞),实现润滑脂的高压力驱动。
附图说明
图1是本发明一个较佳实施例中压电注油器初始工作状态示意剖面图;
图2是本发明一个较佳实施例中压电注油器第一工作状态示意剖面图;
图3是本发明一个较佳实施例中压电注油器第二工作状态示意剖面图;
图4是本发明一个较佳实施例中压电振子的剖面图和俯视图;
图5是本发明一个较佳实施例中功能模块示意图。
图标:01-泵腔;1-储液箱;100-液囊;2-压电振子;20-银电极层;200-驱动单元;201-感应单元;21-金属基板;22-压电陶瓷晶片;3-壳体;4-出口阀;5-动力活塞;50-第二密封圈;51-卡扣;6-油脂罐体;60-罐体活塞;61-第三密封圈;62-油脂腔;7-底盘;70-油脂出口;8-泵体;80-出口通道;9-截止阀;10-进口阀;11-第一密封圈;12-泵盖;120-进口通道;13-驱动模块;14-感应模块;15-显示模块;16-微控制器模块;17-输入模块。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明的保护范围。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体化连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接连接,也可以通过中间媒介间接连接,可以是两个元件内部连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。
请参阅图1、图2、图3、图4、图5,本发明实施例提供了一种堵塞可监测的压电注油器,包括:沿流体运动方向外部依次相连有储液箱1、壳体3以及底盘7;所述储液箱1内部设置有液囊100,液囊100内部装有液体介质;所述壳体3内部由上而下依次设置有泵盖12、泵体8以及油脂罐体6:所述泵盖12与储液箱1通过螺纹相连;所述泵体8结合第一密封圈11在朝向泵盖12一端安装有压电振子2;所述泵体8在朝向压电振子2一端设置有泵腔01;所述泵腔01设置有进口阀10和出口阀4;所述压电振子2由压电陶瓷晶片22和金属基板21粘结而成,压电陶瓷晶片22上表面设置有银电极层20;所述银电极层20采用分割电极法分割出面积较大驱动单元200和面积较小的传感单元201;电控单元的驱动模块13通过导线连接压电振子2的驱动单元200与金属基板21用于压电振子2的驱动;电控单元的感应模块14通过导线连接压电振子2的感应单元201与金属基板21用于压电振子2的感应电压信号收集;所述储液箱1、泵盖12以及泵体8内部设置有进口通道120,进口通道120一端与液囊100连通、另一端分为两分支,一分支与进口阀10连接,另一分支与截止阀9连接;所述泵体8内部设置有出口通道80,出口通道80一端与出口阀4连通、另一端分为两分支,一分支与动力活塞5相通,另一分支与截止阀9连接;所述截止阀9控制进口通道120与出口通道80的通断,截止阀9关闭时,进口通道120与出口通道80断开,截止阀9开启时,进口通道120与出口通道80连通;所述动力活塞5设置于泵体8内部下侧,所述动力活塞7与泵体8滑动配合;所述动力活塞5外围设置有第二密封圈50,以此保证密封性;所述动力活塞5与罐体活塞60通过卡扣51连接,动力活塞5与罐体活塞60通过活塞杆的面接触进行推力传送;所述罐体活塞60外围设置有第三密封圈61,以此保证油脂腔62的密封性;所述动力活塞5的承压面积大于罐体活塞60;所述油脂罐体6内设置有油脂腔62;所述油脂罐体6和底盘7上设置有油脂出口70;所述油脂出口70与油脂腔62连通。
当油脂用尽,油脂罐体6以及内部的罐体活塞60进行整体更换,拆卸时,首先卸下底盘7及油脂罐体6,其内部的罐体活塞60与动力活塞5之间通过卡扣51连接,卡扣51在轻拉后即可实现解扣并将两者连接断开;重新安装时,将截止阀9打开,挤压动力活塞5使液体介质重回液囊100中,液囊100恢复原状,底盘7及油脂罐体6安装完毕后,将截止阀9关闭,注油器重回初始状态。
工作状态可分为初始状态、第一工作状态以及第二工作状态,本实施例的具体工作过程,叙述如下:
初始工作状态(图1):不施加驱动电压,截止阀9处于关闭状态,压电振子2处于不变形状态;
第一工作状态(图2):驱动模块13施加与压电陶瓷晶片22极化方向相反的电压,压电振子2向上弯曲变形,泵腔01内容积开始增加,在压力的作用下,进口阀10打开,出口阀4关闭,储液箱1内液体介质经进口通道120进入泵腔01;
第二工作状态(图3):驱动模块13施加与压电陶瓷晶片22极化方向相同的电压,压电振子2向下弯曲变形,泵腔01容积开始减小,在压力作用下,进口阀10关闭,出口阀4打开,液体介质由泵腔01排出,经出口通道80挤压动力活塞5,带动罐体活塞60使油脂腔62内油脂输出油脂。
在交变电压信号驱动下,第一、二工作状态反复转变可实现油脂罐体6内油脂的连续输出。同时液体介质挤压拥有较大承压面积的动力活塞5,进而推动罐体活塞60,可以获得液力放大效果,油脂腔62内油脂将拥有更大的驱动压力,油脂不易堵塞。
本实施例中,电控单元的输入模块17设定油脂输出流量并导入微控制器模块16,通过微控制器模块16计算获得所需的压电振子2的驱动电压信号(幅值和频率)的预设值,流量与驱动电压信号幅值和频率的关系:,其中为系统标定系数,为压电振子的变形直径,为压电振子驱动电压信号幅值,为驱动电压信号频率,为压电陶瓷的刚度系数;感应模块14实时获得压电振子2的感应电压信号,同时微控制器模块16将感应模块14实时获得的感应电压信号与预设阀值进行实时分析,当输出的感应电压信号低于阈值(即感应到压电振子2驱动受阻),注油器遇到堵塞或润滑脂用完,输出报警信号在显示模块15上。
Claims (3)
1.一种堵塞可监测的压电注油器,其特征在于:沿流体运动方向外部依次相连有储液箱、壳体以及底盘;所述储液箱内部设置有液囊,液囊内部装有液体介质;所述壳体内部由上而下依次设置有泵盖、泵体以及油脂罐体;所述泵盖与储液箱通过螺纹相连;所述泵体结合第一密封圈在朝向泵盖一端安装有压电振子;所述泵体在朝向压电振子一端设置有泵腔;所述泵腔设置有进口阀和出口阀;所述压电振子由压电陶瓷晶片和金属基板粘结而成,压电陶瓷晶片上表面设置有银电极层;所述银电极层采用分割电极法分割出面积较大驱动单元和面积较小的传感单元;电控单元的驱动模块通过导线连接压电振子的驱动单元与金属基板用于压电振子的驱动;电控单元的感应模块通过导线连接压电振子的感应单元与金属基板用于压电振子的感应电压信号收集;所述储液箱、泵盖以及泵体内部设置有进口通道,进口通道一端与液囊连通、另一端分为两分支,一分支与进口阀连接,另一分支与截止阀连接;所述泵体内部设置有出口通道,出口通道一端与出口阀连通、另一端分为两分支,一分支与动力活塞相通,另一分支与截止阀连接;所述截止阀控制进口通道与出口通道的通断;所述动力活塞设置于泵体内部下侧;所述动力活塞与泵体滑动配合;所述动力活塞外围设置有第二密封圈;所述动力活塞与罐体活塞通过卡扣连接;所述罐体活塞外围设置有第三密封圈;所述动力活塞的承压面积大于罐体活塞;所述油脂罐体内设置有油脂腔;所述油脂罐体和底盘上设置有油脂出口;所述油脂出口与油脂腔连通。
2.根据权利要求1所述堵塞可监测的压电注油器,其特征在于:油脂罐体以及内部的罐体活塞通过卡扣脱开进行更换,动力活塞与罐体活塞之间通过活塞杆的面接触进行推力传送。
3.根据权利要求2所述堵塞可监测的压电注油器,其特征在于:电控单元的输入模块设定油脂输出流量并导入微控制器模块,通过微控制器模块计算获得所需的压电振子的驱动电压信号(幅值和频率)的预设值,流量与驱动电压信号幅值和频率的关系:其中η为系统标定系数,d1为压电振子的变形直径,U为压电振子驱动电压信号幅值,f为驱动电压信号频率,h31为压电陶瓷的刚度系数;感应模块实时获得压电振子的感应电压信号,同时微控制器模块将感应模块实时获得的感应电压信号与预设阀值进行实时分析,当输出的感应电压信号低于阈值(即感应到压电振子驱动受阻),注油器遇到堵塞或润滑脂用完,输出报警信号在显示模块上。
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