CN204556594U - 微量水分变送器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种微量水分变送器，包括中空结构的主体外壳、检测端结构件、电路模块、检测模块、引出端子、玻璃绝缘子、保护罩。电路模块设置于主体外壳内；检测端结构件设置于主体外壳开口的一端，通过第一通孔将主体外壳的内腔与外部连通；检测模块露出于检测端结构件的外部，并通过引出端子与电路模块电性连接，用于接触被测流体从而产生检测信号，电路模块用于根据检测信号进行相关计算。检测端结构件、引出端子和玻璃绝缘子烧结在一起组成烧结头组件。保护罩的一端与烧结头组件连接，另一端的第二通孔用于使被测流体浸入保护罩。利用本实用新型的变送器，被测流体不会浸入到变送器内部，从而不会影响检测的稳定性与准确性。

Description

微量水分变送器

技术领域

本实用新型涉及水含量的检测领域，具体涉及一种微量水分变送器。

背景技术

由于运行环境和技术工艺等方面的原因，在变压器油、润滑油、液压油等工业油品的生产、储存、运输及使用过程中，油液中极易造成水分的残留和侵入。同时，这类油品中都含有芳香烃类物质，具有较强的吸水能力。通常情况下，芳香烃类成分越多，相对来说油品的吸水能力就越强。由于含水量和溶解度的不同，水分多以溶解态、乳化态和游离态的形式存在。

变压器油以其稳定的电气性能，被广泛应用在油浸式电力变压器设备内部作为重要的绝缘介质，起到绝缘、冷却和灭弧的作用。变压器水分的增加会增加变压器油的介质损耗，降低变压器油的击穿电压。

在润滑系统中，含有水分不仅对润滑油本身的物理化学性质产生影响，而且危害润滑系统甚至是整个设备的正常运行。水分在润滑会形成乳化液，降低润滑油的粘性，使油品容易产生沉渣，堵塞油路；加速有机酸对系统部件的锈蚀。此外水污染物会破坏润滑油形成的油膜，因氢“自由基”而造成的微裂纹(也称为“氢脆”)随时间增长，造成点蚀和剥落。

液压油用作液压介质广泛应用于液压系统中，起着能量传递、系统润滑、防腐、防锈、冷却等作用。水分是液压油污染物的主要来源之一，若液压含有水分，则具有以下危害：(1)水与液压油可形成乳化液，使油液变稠，堵塞液压元件和滤油管道，影响液压系统的正常运行。(2)水与液压的化学成分作用使油品氧化变质，产生胶质、油泥等沉淀物，影响油品的性能。(3)液压油润滑性能变差，加剧系统零部件磨损。(4)锈蚀液压元件，降低系统的使用寿命。(5)低温时油液中的水分凝结成冰粒，也会堵塞元件间隙。

现有技术中，微量水分变送器与油液接触时，变送器与油液之间不是封闭的，油液会直接接触空气，油液周围环境不稳定，会导致油液的微水含量发生改变，从而影响检测的准确性与稳定性。

使用现有技术的微量水分变送器，容易出现油液浸入变送器的问题，从而会影响变送器的测量稳定性和精度，缩短变送器的使用寿命。

使用现有技术的微量水分变送器，都是在现场采集待测油液若干送到实验室，在实验室完成油液的检测工作，这往往需要很长的一段时间，通常需要一周左右。这些方法最主要的的缺陷在于测试周期太长，不能实现现场快速测量；有的测试方法还存在测定工序复杂、测试结果不精确、费用高等缺陷。例如，卡尔费休法有滴定法与库仑电量法两种方法，卡氏库仑法(库仑电量法)测定水分是一种电化学方法，其原理是仪器的电解池中的卡氏试剂达到平衡时注入含水的样品，水参与碘、二氧化硫的氧化还原反应，在吡啶和甲醇存在的情况下，生成氢碘酸吡啶和甲基硫酸吡啶，消耗了的碘在阳极电解产生，从而使氧化还原反应不断进行，直至水分全部耗尽为止，依据法拉第电解定律，电解产生碘是同电解时耗用的电量成正比例关系的，1摩尔碘与1摩尔水的当量反应，即电解碘的电量相当于电解水的电量，电解1摩尔碘需要2×96493毫库仑电量，电解1毫摩尔水需要电量为96493毫库仑电量，则微水含量需要根据库伦电量予以确定，可见，库仑电量法需要复杂的操作工序、需要在实验室内进行操作、不能当场测量。

除了上述例举的油液之外，对于其他液体以及气体等流体，也存在类似的问题，故不再赘述。

因此，研发一种便于携带的微量水分变送器，实现当场测量油液中的微水含量，将大大缩短工作时间并节约成本。而能否为变送器设计一种合理的便于携带的产品结构，成为研发这种便于携带的微量水分变送器的关键问题。

发明内容

根据本实用新型的一方面，提供一种微量水分变送器，包括：中空结构的主体外壳、检测端结构件、电路模块和检测模块。

电路模块设置于主体外壳内；检测端结构件设置于主体外壳开口的一端，检测端结构件具有第一通孔，且通过第一通孔将主体外壳的内腔与外部连通；检测模块露出于检测端结构件的外部，并通过第一通孔与电路模块电性连接检测模块用于接触被测流体从而产生检测信号，电路模块用于根据检测信号进行相关计算。

本实用新型所说的被测流体包括液体和气体。被测的液体可以是油液(如变压器油、润滑油、液压油等)，被测的气体可以是六氟化硫气体等。

微量水分变送器还包括引出端子和玻璃绝缘子，引出端子穿过检测端结构件的第一通孔，且其两端分别连接检测模块和电路模块；检测端结构件、引出端子和玻璃绝缘子烧结在一起从而组成烧结头组件。

微量水分变送器还包括中空结构的保护罩，保护罩的一端与烧结头组件连接，检测模块设置于保护罩内；保护罩的另一端设置有第二通孔，第二通孔用于使被测流体浸入保护罩内。

保护罩与烧结头组件在相连接的部位分别设置有相互契合的螺纹，保护罩与烧结头组件以螺纹的方式相连接。

保护罩具有第二通孔的一端的外围设置有连接螺纹，连接螺纹用于与承装被测流体的容器相拧合从而使得保护罩与承装被测流体的容器相连接。

电路模块悬空设置于主体外壳内。

微量水分变送器还包括第一密封圈，第一密封圈圈套在检测端结构件或者所述保护罩上，在检测端结构件与承装被测流体的容器的容器口相连接时，用于对相连接的部位进行密封。

微量水分变送器还包括第二密封圈；第二密封圈圈套在检测端结构件与主体外壳之间相接触的部分，用于对该部分进行密封。

微量水分变送器还包括输出端结构件，主体外壳的一端连接检测端结构件，主体外壳的另一端连接输出端结构件，输出端结构件用于盖住该端。变送器还包括第三密封圈，第三密封圈圈套在主体外壳和输出端结构件之间相接触的部分，用于对该部分进行密封。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的微量水分变送器，便于使用者携带，在需要检测油液中的微水含量的情况下，使用者可以在当场使用，与现有技术中先采集油液样品再带到实验室进行处理的方式相比，更加便捷。

在本实用新型采用玻璃绝缘子使引出端子与检测端结构件烧结到一起的实施方式中，被测流体不会浸入到变送器内部，从而不会影响检测端的稳定性与准确性。

附图说明

图1为本实用新型实施例一的微量水分变送器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例二的微量水分变送器的结构示意图；

图3为本实用新型实施例三的微量水分变送器的结构示意图；

图4为本实用新型实施例四的微量水分变送器的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

本实用新型所说的被测流体包含液体和气体。被测的液体可以是油液(如变压器油、润滑油、液压油等)，被测的气体可以是六氟化硫气体等。

以下实施例所说的被测流体指油液，以对油液的检测为例说明本实用新型的微量水分变送器的具体结构及其使用方法。

实施例一：

如图1所示，本实施例的微量水分变送器(即在线阻容式微量水分传感变送器)包括中空结构的主体外壳12、不锈钢结构件7、PCBA(Printed Circuit BoardAssembly)电路板13、第一传感器2、第二传感器3、第一引出端子41、第二引出端子42、金属保护罩1、塑料结构件15、法兰座16。

主体外壳12为金属结构件(或者金属封装结构件)，不锈钢结构件7设置于主体外壳12开口的一端(在图1中为主体外壳12的右侧)，不锈钢结构件7具有第一通孔201，使得通过第一通孔201，主体外壳12的内腔能够与外部连通(制成成品的变送器后，由于第一通孔201通过玻璃绝缘子而被密封，则主体外壳12的内腔不再与外部连通)。

第一引出端子41、第二引出端子42从PCBA电路板13引出，通过第一通孔201而分别电性连接到第一传感器2、第二传感器3，从而实现油液内用敏感元件和外部电路的电气连接。在第一通孔201处有玻璃绝缘子5，不锈钢结构件7、第一引出端子41、第二引出端子42和玻璃绝缘子5通过高温烧结在一起从而组成烧结头组件21。

第一通孔201处，由于利用了玻璃绝缘子5，使得不锈钢结构件7和引出端子形成密封连接，防止油液渗入到不锈钢结构件7里面。采用高温将玻璃绝缘子5和不锈钢结构件7烧结在一起，具有良好的密封性能和优秀的绝缘性能，良好的密封性解决油液在线测量的密封问题，而玻璃绝缘子5优秀的绝缘性能和低的介电常数有利于提升第一传感器2、第二传感器3的测量精度。以上技术措施，有效地解决了油液微水含量在线测量所面临的密封、泄露问题，保证了在线式微量水分测量的精度和可靠性。

金属保护罩1采用抗腐蚀的不锈钢316L，金属保护罩1与烧结头组件21在相连接的部位分别设置有相互契合的螺纹，金属保护罩1与烧结头组件21以螺纹的方式拧合连接到一起。

第一传感器2、第二传感器3露出于不锈钢结构件7的外部并且位于金属保护罩1的内部，即第一传感器2、第二传感器3处于不锈钢结构件7和金属保护罩1之间形成的空间内。在检测油液时，油液通过金属保护罩1的第二通孔202浸入保护罩内，第一传感器2、第二传感器3接触到油液从而产生相应的检测信号并分别通过第一引出端子41、第二引出端子42传递到PCBA电路板13，PCBA电路板13根据检测信合进行相关计算从而得到所需的输出信号(例如微水含量值)，完成检测的过程。

金属保护罩1有第二通孔202的一端的外围设置有连接螺纹19，连接螺纹19用于与承装油液的容器的容器口相拧合从而使得金属保护罩1与容器相连接，通过这种连接方式，使得承装油液的容器(例如油罐)中的油液不会接触到空气，从而不会影响油液的微水含量，使得检测更加温度和准确。连接螺纹19可以采用1/2NPT螺纹外缠聚四氟乙烯密封胶带直接与被测油液的箱体相连接，或者采用1/2G的螺纹结构件通过O型密封圈(也可以是金属密封圈)与被测油液的箱体相连接，O型密封圈圈套在金属保护罩1上，可以起到密封的作用，这样实现了在线油液微量水分测试的有效、可靠密封。

当承装油液的容器的容器口具有较大的口径时，则通过不锈钢结构件7和容器口相互连接。烧结头组件21可以采用1/2NPT螺纹结构件外缠聚四氟乙烯密封胶带直接与被测油液的箱体相连接，或者烧结头组件21采用1/2G的螺纹结构件通过第一O型密封圈9(也可以是金属密封圈)与被测油液的箱体相连接，第一O型密封圈9圈套在不锈钢结构件7上，可以起到密封的作用，这样实现了在线油液微量水分测试的有效、可靠密封。

PCBA电路板13以悬空的方式设置于主体外壳12内，具体地，主体外壳12内还设置了圆形双面PCB(Printed circuit board，印制电路板，印刷电路板、印刷线路板，印制板)板17，PCBA电路板13与PCB板17垂直连接。PCB板17通过第一螺钉8与不锈钢结构件7连接，第一螺钉8可以是沉头螺钉或者内六角紧定螺钉，实现防尘防水保护等级为IP65(完全防止粉尘进入，用水冲洗无任何伤害)，其数量可以是单个或者多个。

PCBA电路板13通过接地焊盘(电源负)和PCB电路板17的焊盘连接起来，实现PCBA电路板13和PCB电路板17结构刚性连接的焊盘面积不小于80平方毫米，第一引出端子41、第二引出端子42焊接在PCBA电路板13对应的焊盘上，提升了PCBA电路板13悬梁结构的连接强度，提升了产品的可靠性。

变送器还包括第二O型密封圈10，圈套在不锈钢结构件7与主体外壳12之间相接触的部分，用于对该部分进行密封。另外，主体外壳12还通过第二螺钉11与不锈钢结构件7连接，使得二者的连接得到进一步加固。

法兰座16与塑料结构件15连接并延伸到主体外壳12外部，塑料结构件15上有卡槽，PCBA电路板13卡在卡槽里，法兰座16的引出端和PCBA电路板13的焊盘通过金属引线焊接在一起，实现电气连接。法兰座16采用M8或者M12的法兰座。

变送器还包括输出线18，输出线18从PCBA电路板13经由塑料结构件15和法兰座16而被引出，用于传输PCBA电路板13所产生的信号。

变送器还包括第三O型密封圈14，圈套在主体外壳12和塑料结构件15之间相接触的部分，用于对该部分进行密封。

当主体外壳12为金属外壳时，PCB板17可以是抗干扰接地电路，目的是增强金属外壳的屏蔽性能，接地方式可以采用电源负端与金属外壳之间直接相连；也可以采用电源负与金属外壳之间通过Y电容相连接，即Y电容的一端连接不锈钢结构件7，另一端以焊接方式连接到PCBA电路模块13的电源负极，可以实现电路的交流接地，增加电路的抗干扰能力。

在本实用新型的其它实施方式中，可以利用烧结头结构件或者金属结构件来代替不锈钢结构件7。

本实施例的变送器的壳体防护等级为IP65，抗扰度如下表所示。

本实施例的微量水分变送器，便于使用者携带，在需要检测油液中的微水含量的情况下，使用者可以当场使用，与现有技术中先采集油液样品再带到实验室进行处理的方式相比，更加便捷，并且有效地解决了油液微水含量在线测量所面临的密封、泄露，保证了在线式微量水分测量的精度和可靠性。

实施例二：

如图2所示，本实施例的微量水分变送器包括保护罩01、传感器模块02、引出端子04、玻璃绝缘子05、金属结构件07、沉头螺钉08、第一O型密封圈09、第二O型密封圈10、第二螺钉011、主体外壳012、PCBA电路板013、第三O型密封圈014、塑料结构件015、法兰座016、PCB电路板017。

与实施例一相比，本实施例的变送器只利用一根引出端子04和一个传感器模块02，传感器模块02可以根据具体需要，集成多个传感器。其他的技术特征与实施例一一致，故不再赘述。

实施例三：

如图3所示，本实施例的微量水分变送器包括外壳120、检测端结构件70、金属保护罩1、PCBA电路板13、塑料结构件15、PCB电路板17等，与实施例一的变送器相比，检测端结构件70相当于不锈钢结构件7，但区别在于，本实施例的检测端结构件70是外壳120的一部分，而实施例一中，不锈钢结构件7与主体外壳12是两个部件。其他的技术特征与实施例一一致，故不再赘述。

实施例四：

如图4所示，本实施例的微量水分变送器包括外壳120、检测端结构件70、金属保护罩1、PCBA电路板13、塑料结构件15、PCB电路板17等，其中，检测端结构件70是外壳120的一部分。与实施例三以及上述其他实施例的变送器相比，本实施例的变送器的金属保护罩是嵌入检测端结构件70内部的，即检测端结构件70具有内凹槽30，内凹槽30内设置有螺纹，金属保护罩1伸入内凹槽30内的部分则设置有与内凹槽30的螺纹相契合的螺纹，这样金属保护罩1就能稳固地拧合在检测端结构件70上。其他的技术特征与实施例一一致，故不再赘述。

以上内容是结合具体的实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。

Claims (10)

1.一种微量水分变送器，其特征在于，包括：

中空结构的主体外壳(12)、检测端结构件(7)、电路模块(13)和检测模块(2、3)；

所述电路模块(13)设置于所述主体外壳(12)内；

所述检测端结构件(7)设置于所述主体外壳(12)开口的一端，所述检测端结构件(7)具有第一通孔(201)，且通过所述第一通孔(201)将所述主体外壳(12)的内腔与外部连通；

所述检测模块(2、3)露出于所述检测端结构件(7)的外部，并通过第一通孔(201)与所述电路模块(13)电性连接；

所述检测模块(2、3)用于接触被测流体从而产生检测信号，所述电路模块(13)用于根据所述检测信号进行相关计算。

2.如权利要求1所述变送器，其特征在于，还包括引出端子(41、42)和玻璃绝缘子(5)，所述引出端子(41、42)穿过所述检测端结构件(7)的第一通孔(201)，且其两端分别连接所述检测模块(2、3)和所述电路模块(13)；所述检测端结构件(7)、所述引出端子(41、42)和所述玻璃绝缘子(5)烧结在一起从而组成烧结头组件(21)。

3.如权利要求2所述变送器，其特征在于，还包括中空结构的保护罩(1)，所述保护罩(1)的一端与所述烧结头组件(21)连接，所述检测模块(2、3)设置于所述保护罩(1)内；所述保护罩(1)的另一端设置有第二通孔(202)，所述第二通孔(202)用于使被测流体浸入所述保护罩(1)内。

4.如权利要求3所述变送器，其特征在于，所述保护罩(1)与所述烧结头组件(21)在相连接的部位分别设置有相互契合的螺纹，所述保护罩(1)与所述烧结头组件(21)以螺纹的方式拧合连接到一起。

5.如权利要求3所述变送器，其特征在于，所述保护罩(1)具有第二通孔(202)的一端的外围设置有连接螺纹(19)，所述连接螺纹(19)用于与承装被测流体的容器相拧合从而使得所述保护罩(1)与承装被测流体的容器相连接。

6.如权利要求1-5任一项所述变送器，其特征在于，所述电路模块(13)悬空设置于所述主体外壳(12)内。

7.如权利要求3-5任一项所述变送器，其特征在于，还包括第一密封圈(9)，所述第一密封圈(9)圈套在所述检测端结构件(7)或者所述保护罩(1)上，在所述检测端结构件(7)与承装被测流体的容器的容器口相连接时，用于对相连接的部位进行密封。

8.如权利要求1-5任一项所述变送器，其特征在于，还包括第二密封圈(10)；

所述第二密封圈(10)圈套在所述检测端结构件(7)与所述主体外壳(12)之间相接触的部分，用于对该部分进行密封。

9.如权利要求1-5任一项所述变送器，其特征在于，还包括输出端结构件(15)，所述主体外壳(12)的一端连接所述检测端结构件(7)，所述主体外壳(12)的另一端连接所述输出端结构件(15)，所述输出端结构件(15)用于盖住该端。

10.如权利要求9所述变送器，其特征在于，还包括第三密封圈(14)，所述第三密封圈(14)圈套在所述主体外壳(12)和所述输出端结构件(15)之间相接触的部分，用于对该部分进行密封。