CN113219012B - 一种润滑脂污染物检测装置及其检测方法 - Google Patents

一种润滑脂污染物检测装置及其检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种润滑脂污染物检测装置及方法。本发明装置，包括：润滑脂加热液化模块和油液检测芯片；润滑脂加热液化模块包括润滑脂入口、电阻丝加热装置、第一金属管；润滑脂入口连接电阻丝加热装置，润滑脂入口和电阻丝加热装置均设置在第一金属管内部，由第一金属管包裹；润滑脂通过润滑脂入口经电阻丝加热装置加热，使固态润滑脂液化；油液检测芯片包括进油口、微通道、检测单元以及储油槽；进油口设置在电阻丝加热装置的下方，所述检测单元和进油口之间通过微通道连接，储油槽连接在微通道的末端，液化后的润滑脂油样经进油口输送至检测单元，检测单元检测油样中的金属颗粒和水分；检测过的油样经由微通道流入储油槽。

Description

一种润滑脂污染物检测装置及其检测方法
技术领域
本发明涉及机械设备油脂检测技术领域，具体而言，尤其涉及一种润滑脂污染物检测装置及其检测方法。
背景技术
在各种机械设备中，许多磨擦副中采用了润滑脂润滑。例如：风机齿圈啮合部位，机械设备的某些润滑点，各种机器设备轴承等。润滑脂污染物主要包括金属颗粒和水，金属颗粒会造成磨粒磨损，金属压伤刮伤，金属疲劳等；水会破坏润滑效果，使润滑脂变质，造成设备磨损，也会引起金属锈蚀。润滑脂中的金属颗粒和水会严重损害机械设备性能，是导致各种机械设备工作异常和失效最常见的故障形式之一。润滑脂中的金属颗粒含有丰富的摩擦学信息，这些信息对于判断设备的磨损类型、磨损过程以及磨损程度都具有十分重要的作用；水分检测则能显示润滑脂污染程度，以便及早更换润滑脂。因此，检测润滑脂污染物对于预测和防止机器的灾难性故障是必要的。由于润滑脂属固体或半固体状物质，粘度高，金属颗粒包裹在润滑脂中，检测难度大，成本高，传统方法采用溶剂溶解润滑脂，但不同的溶剂对分析结果有不同的偏差，检测精度低。同时这种检测方法还会对油液造成污染。
发明内容
根据上述提出的技术问题，而提供一种润滑脂污染物检测装置及其检测方法。本发明通过监测电感和电容峰值来检测液化后润滑脂中的每一个微量杂质。
本发明采用的技术手段如下：
一种润滑脂污染物检测装置，包括：润滑脂加热液化模块和油液检测芯片；
润滑脂加热液化模块包括润滑脂入口、电阻丝加热装置、第一金属管；润滑脂入口连接电阻丝加热装置，润滑脂入口和电阻丝加热装置均设置在第一金属管内部，由第一金属管包裹；润滑脂通过润滑脂入口经电阻丝加热装置加热，使固态润滑脂液化；
油液检测芯片包括进油口、微通道、检测单元以及储油槽；进油口设置在电阻丝加热装置的下方，所述检测单元和进油口之间通过微通道连接，储油槽连接在微通道的末端，液化后的润滑脂油样经进油口输送至检测单元，检测单元检测油样中的金属颗粒和水分；检测过的油样经由微通道流入储油槽。
进一步地，所述电阻丝加热装置包括第二金属管和螺旋缠绕在第二金属管管壁上的电阻丝，使得第二金属管内形成螺旋润滑脂流道。
进一步地，所述检测单元包括电感检测单元和电容检测单元，通过切换不同检测单元引线端与激励模块相连接，实现电容、电感的分别检测和同时检测；
电感检测单元主要由平面线圈构成，平面线圈由漆包线绕制而成，具有两个引线端；
电容检测单元由两个圆柱电极构成，两个圆柱电极分别连接两个引线端。
进一步地，所述平面线圈的内径为300-1000微米，漆包线线径为50-200微米，匝数为20-100匝；所述圆柱电极直径50-300微米，长度为100-1000微米。
进一步地，所述微通道直径为100-300微米。
进一步地，所述电阻丝加热装置和进油口之间设置有过滤筛，用于筛除未完全融化的润滑脂以及大粒径杂质。
进一步地，所述进油口和润滑脂入口均为漏斗型。
进一步地，所述储油槽的后方设置有油液出口。
本发明还提供了一种基于上述润滑脂污染物检测装置的检测方法，包括如下步骤：
S1、将待检测润滑脂通过润滑脂入口放入；
S2、对电阻丝加热装置施加信号激励，令电阻丝达到一定高温，使流经电阻丝加热装置的待检测润滑脂在下落过程中充分加热液化；
S3、液化后的润滑脂流经过滤筛筛取，得到充分液化的液态润滑脂；
S4、液态润滑脂通过进油口流入微通道，流经检测单元；
S5、对检测单元施加高频交流电激励，通过切换检测单元的检测模式，实现对液化后的润滑脂中的金属颗粒和水的检测。
S6、经过检测后的润滑脂流入储油槽，以便之后使用。
较现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明提供的润滑脂污染物检测装置，检测方便，适用范围大，使用润滑脂的机械设备均可使用。
2、本发明提供的润滑脂污染物检测装置，通过检测分析润滑脂中的污染物颗粒以及水分信息，判断机械设备磨损情况，预防机械设备出现重大故障。
3、本发明提供的润滑脂污染物检测装置，具有速度快、精度高、成本低等优点，可以快速、准确、低成本、免维护的在线检测润滑脂中的污染物。
4、本发明提供了润滑脂污染物检测的新方法，先对润滑脂进行加热液化，再经检测单元检测油脂中的污染物。
基于上述理由本发明可在机械设备油脂检测等领域广泛推广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明装置结构示意图。
图2为本发明润滑脂加热液化模块纵剖图。
图3为本发明油液检测芯片横剖图。
图4为本发明检测单元纵剖图。
图5为本发明检测单元结构示意图。
图中：1、润滑脂加热液化模块；1-1、润滑脂入口；1-2、电阻丝加热装置；1-2-1、第二金属管；1-3、第一金属管；2、油液检测芯片；2-1、进油口；2-2、微通道；2-3、检测单元；2-3-1、电感检测单元；2-3-2、电容检测单元；2-3-1-1、平面线圈；2-3-2-1、圆柱电极；A和B为电感检测单元引线；C和D为电容检测单元引线；2-4、储油槽；3、过滤筛。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
如图1所示，本发明提供了一种润滑脂污染物检测装置，包括：润滑脂加热液化模块1和油液检测芯片2；
如图2所示，润滑脂加热液化模块包括润滑脂入口1-1、电阻丝加热装置1-2、第一金属管1-3；润滑脂入口1-1连接电阻丝加热装置1-2，润滑脂入口1-1和电阻丝加热装置1-2均设置在第一金属管1-3内部，由第一金属管1-3包裹；润滑脂通过润滑脂入口1-1经电阻丝加热装置1-2加热，使固态润滑脂液化；本实施例中，将电阻丝加热装置1-2放置于第一金属管1-3内，起到防止润滑脂外泄，固定电阻丝以及防止热量散失的作用。
具体实施时，作为本发明优选的实施方式，电阻丝加热装置1-2包括第二金属管1-2-1和螺旋缠绕在第二金属管1-2-1管壁上的电阻丝，使得第二金属管1-2-1内形成螺旋润滑脂流道。进而增加润滑脂加热时间，使得润滑脂受热均匀，充分液化。
如图3所示，油液检测芯片2包括进油口2-1、微通道2-2、检测单元2-3以及储油槽2-4；进油口2-1设置在电阻丝加热装置1-2的下方，所述检测单元2-3和进油口2-1之间通过微通道2-2连接，储油槽2-4连接在微通道2-2的末端，液化后的润滑脂油样经进油口2-1输送至检测单元2-3，检测单元2-3检测油样中的金属颗粒和水分；检测过的油样经由微通道2-2流入储油槽2-4。
具体实施时，作为本发明优选的实施方式，如图4和5所示，检测单元包括电感检测单元2-3-1、电容法检测单元2-3-2和微通道2-2；通过切换不同检测单元引线端与激励模块相连接，实现电容、电感的分别检测和同时检测；其中，电感检测单元2-3-1包括平面线圈2-3-1-1和单元引线A和B；电容检测单元2-3-2包括圆柱电极2-3-2-1和单元引线C和D；
具体实施时，作为本发明优选的实施方式，平面线圈2-3-1-1的内径为300-1000微米，漆包线线径为50-200微米，匝数为20-100匝；所述圆柱电极2-3-2-1直径50-300微米，长度为100-1000微米。
具体实施时，作为本发明优选的实施方式，继续参看图1、2、3，电阻丝加热装置1-2和进油口2-1之间设置有过滤筛3，用于筛除未完全融化的润滑脂以及大粒径杂质，防止堵塞微通道2-2。进油口2-1和润滑脂入口1-1均为漏斗型，方便收集待检测润滑脂。
具体实施时，作为本发明优选的实施方式，储油槽2-4的后方设置有油液出口，方便将储存的油样倒出，以便下次使用。
本发明还提供了一种基于上述润滑脂污染物检测装置的检测方法，包括如下步骤：
S1、将待检测润滑脂通过润滑脂入口1-1放入；
S2、对电阻丝加热装置1-2施加信号激励，令电阻丝达到一定高温，使流经电阻丝加热装置1-2的待检测润滑脂在下落过程中充分加热液化；
S3、液化后的润滑脂流经过滤筛3筛取，得到充分液化的液态润滑脂；
S4、液态润滑脂通过进油口2-1流入微通道2-2，流经检测单元2-3；
S5、对检测单元2-3施加高频交流电激励，通过切换检测单元2-3的检测模式，检测单元2-3能够实现电感电容多模式切换检测，当对电感检测单元2-3-1引线A和B施加高频交流电激励，可以实现电感检测，用以检测液化后的润滑脂中的金属颗粒和水，当对电容检测单元2-3-2引线C和D施加高频交流电激励，可以实现电容检测，用以检测液化后的润滑脂中的水。当对电感检测单元2-3-1引线A和B和电容检测单元2-3-2引线C和D同时施加高频交流电激励，可以实现电感-电容检测，可以同时检测液化后的润滑脂中的金属颗粒和水。
S6、经过检测后的润滑脂流入储油槽2-4，以便之后使用。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；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各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种润滑脂污染物检测装置，其特征在于，包括：润滑脂加热液化模块和油液检测芯片；
润滑脂加热液化模块包括润滑脂入口、电阻丝加热装置、第一金属管；润滑脂入口连接电阻丝加热装置，润滑脂入口和电阻丝加热装置均设置在第一金属管内部，由第一金属管包裹；润滑脂通过润滑脂入口经电阻丝加热装置加热，使固态润滑脂液化；将电阻丝加热装置放置于第一金属管内，起到防止润滑脂外泄，固定电阻丝以及防止热量散失的作用；电阻丝加热装置包括第二金属管和螺旋缠绕在第二金属管管壁上的电阻丝，使得小金属管内形成螺旋润滑脂流道，进而增加润滑脂加热时间，使得润滑脂受热均匀，充分液化；
油液检测芯片包括进油口、微通道、检测单元以及储油槽；进油口设置在电阻丝加热装置的下方，所述检测单元和进油口之间通过微通道连接，储油槽连接在微通道的末端，液化后的润滑脂油样经进油口输送至检测单元，检测单元检测油样中的金属颗粒和水分；检测过的油样经由微通道流入储油槽；
检测单元包括电感检测单元和电容检测单元，通过切换不同检测单元引线端与激励模块相连接，实现电容、电感的分别检测和同时检测；
电感检测单元主要由平面线圈构成，平面线圈由漆包线绕制而成，具有两个引线端；
电容检测单元由两个圆柱电极构成，两个圆柱电极分别连接两个引线端；
基于所述润滑脂污染物检测装置的检测方法，包括如下步骤：
S1、将待检测润滑脂通过润滑脂入口放入；
S2、对电阻丝加热装置施加信号激励，令电阻丝达到一定高温，使流经电阻丝加热装置的待检测润滑脂在下落过程中充分加热液化；
S3、液化后的润滑脂流经过滤筛筛取，得到充分液化的液态润滑脂；
S4、液态润滑脂通过进油口流入微通道，流经检测单元；
S5、对检测单元施加高频交流电激励，通过切换检测单元的检测模式，实现对液化后的润滑脂中的金属颗粒和水的检测；检测单元能够实现电感电容多模式切换检测，当对电感检测单元的引线A和B施加高频交流电激励，可以实现电感检测，用以检测液化后的润滑脂中的金属颗粒，当对电容检测单元的引线C和D施加高频交流电激励，可以实现电容检测，用以检测液化后的润滑脂中的水；当对电感检测单元的引线A和B和电容检测单元的引线C和D同时施加高频交流电激励，可以实现电感-电容检测，可以同时检测液化后的润滑脂中的金属颗粒和水；
S6、经过检测后的润滑脂流入储油槽，以便之后使用。
2.根据权利要求1所述的润滑脂污染物检测装置，其特征在于，所述平面线圈的内径为300-1000微米，漆包线线径为50-200微米，匝数为20-100匝；所述圆柱电极直径50-300微米，长度为100-1000微米。
3.根据权利要求1所述的润滑脂污染物检测装置，其特征在于，所述微通道直径为100-300微米。
4.根据权利要求1所述的润滑脂污染物检测装置，其特征在于，所述电阻丝加热装置和进油口之间设置有过滤筛，用于筛除未完全融化的润滑脂以及大粒径杂质。
5.根据权利要求1所述的润滑脂污染物检测装置，其特征在于，所述进油口和润滑脂入口均为漏斗型。
6.根据权利要求1所述的润滑脂污染物检测装置，其特征在于，所述储油槽的后方设置有油液出口。
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