CN205485473U - 一种用于edxrfs的滑油自动抽取与传送装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种EDXRFS用的辅助设备，尤其是涉及一种用于EDXRFS的滑油自动抽取与传送装置，包括：系统控制终端、供电模块、滑油输入端预处理模块、滑油自动抽取与传送模块、气体调节控制模块五个部分。本实用新型针对滑油中金属元素含量较低，被测试样的剂量大小对测量准确度有直接影响的特点，采用高精度蠕动计量泵对滑油进行精确抽取。针对滑油试样测量的实时性要求，对滑油自动抽取与传送装置进行小型化设计，通过输入端滑油温控与搅拌机构，快速对高温滑油实施降温、防沉淀等处理，该装置留有EDXRFS测量窗口，可与EDXRFS装置结合，实现滑油试样取样与磨损金属快速测量的同步，人工干预较少，克服被测滑油试样制备完全依靠人工操作的缺点。

Description

一种用于EDXRFS的滑油自动抽取与传送装置

技术领域

本实用新型涉及一种EDXRFS用的辅助设备，尤其是涉及一种用于EDXRFS的滑油自动抽取与传送装置。

背景技术

航空发动机磨损过程中，所产生的金属磨损碎屑，易对航空发动机造成一定程度的损伤。目前，航空发动机滑油磨损金属检测主要通过现场采样，并对试样进行预处理，之后再利用测量仪器进行检测，X射线荧光光谱(简称为XRFS)解析技术是常用的滑油金属检测方法之一。

EDXRFS(能量色散型X射线荧光)光谱探测是获取航空发动机滑油金属特征的常用方法，其中对含有磨损金属的滑油自动、精确抽取与传送是对航空发动机滑油金属快速、连续EDXRFS探测的前提和基础。而现有常用的滑油金属试样制备方法主要采用手工采集、试剂瓶盛放，测量时需要将滑油放置在专用的样品杯中，部分检测方法还需对试样进行消解等预处理，其方法存在以下不足：

(1)滑油试样从人工采集到实际测量的时间周期较长；

(2)每个被测试样都需采用样品杯、MYLAY膜等材料制备；

(3)滑油试样采用移液管等手段抽取，试样量取精度有限；

(4)滑油从采集、量取到制备等环节，不适于现场实时测量。

发明内容

为克服现有技术的不足之处，本实用新型提供一种用于EDXRFS的滑油自动抽取与传送装置，以解决上述问题。

本实用新型所采用的技术方案是：一种用于EDXRFS的滑油自动抽取与传送装置，包括以下部分：

系统控制终端，所述系统控制终端包括单片机系统、显示屏及控制键面板，用于对输入端滑油的搅拌与温度自适应控制、蠕动计量泵工作模式控制、滑油抽取与传送控制、气体调节控制及供电进行操作，确保滑油自动抽取与 传送装置各个部分协调动作，以及与EDXRFS测量装置的联动；

供电模块，用于对所述滑油自动抽取与传送装置各个部分进行供电；

一滑油输入端预处理模块，该模块主要由滑油盛放器皿、输入端滑油搅拌装置与温度自适应控制装置三个部分组成，所述滑油盛放器皿主要用于盛放被测滑油试样，所述输入端滑油搅拌装置包括一无刷直流电机，该电机主轴一设置于所述滑油盛放器皿内的搅拌器联接，用于对输入该器皿的滑油试样进行搅拌，并避免其中的磨损金属产生沉淀；所述温度自适应控制装置包括一制热制冷单元及温度探测器，所述温度探测器设置于所述滑油盛放器皿内，其信号输出端通过线缆与所述系统控制终端连接，所述制热制冷单元安装于所述滑油盛放器皿的侧壁或底部，二者之间设有隔热垫；所述制热制冷单元通过电线与所述供电模块连接，二其电源控制开关的控制端与所述系统控制终端的信号输出端连接，在其控制下自动开关，用于使所述滑油盛放器皿内的滑油试样保持恒温状态，防止其凝固或受热挥发；

一滑油自动抽取与传送模块，该模块包括高精度蠕动计量泵、滑油传送软管和计量泵控制单元三个部分，所述滑油传送软管一端没入所述滑油盛放器皿内，一端与所述高精度蠕动计量泵的输入口连接，所述高精度蠕动计量泵的输出口通过软管连接到EDXRFS检测区域，所述高精度蠕动计量泵受所述和计量泵控制单元控制进行运作，所述计量泵控制单元的信号输出/输入端与所述系统控制终端的单片机系统的输出/输入端连接，用于完成对滑油试样的自动精确取样，并将其传送至EDXRFS检测区域；

一气体调节控制模块，该模块包括储气瓶、输气管道、及流量计，所述储气瓶的瓶口装有可调流量电磁阀，所述可调流量电磁阀的信号输入端及流量计的信号输出端通过信号线缆与所述系统控制终端的单片机系统连接。

有益效果：1.自动化程度高。在滑油金属EDXRFS检测过程中，可实现滑油自动传送与静态测量，人工干预较少，克服被测滑油试样制备完全依靠人工操作的缺点。

2.通过对输入端滑油温度实时监控，能够根据测量要求，灵活控制输入端滑油温度，并保持滑油中所含磨损金属的空间均匀性，为滑油金属元素快速、准确测量提供保证，满足了航空发动机滑油金属快速制样与准确测量的要求。。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的描述。

图1为本实用新型的结构框图，

图2为系统控制终端的信号输入/输出连接关系图，

图3为输入端滑油搅拌装置的结构示意图，

图4为温度自适应控制装置的制冷单元结构示意图，

图5为高精度蠕动计量泵的结构示意图，

图6为气体调节控制模块的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，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。

本实用新型针对当前航空发动机滑油金属EDXRFS检测过程中试样制备过程存在的不足，重点解决滑油试样快速与精确抽取、自动传送等问题，具体体现在以下几个方面：

(1)解决了滑油试样抽取的连续性问题

针对目前滑油试样获取常采用样品杯逐个制作的现状，设计出一套能够对被测滑油试样进行快速、连续抽取，并能够依据测量要求自动传送的装置。

(2)解决了人工制样过程中试样量取精度低的问题

针对滑油中金属元素含量较低，被测试样的剂量大小对测量准确度有直接影响的特点，采用高精度蠕动计量泵对滑油进行精确抽取。

(3)解决了取样与测量的同步问题

针对滑油试样测量的实时性要求，对滑油自动抽取与传送装置进行小型化设计，通过输入端滑油温控与搅拌机构，快速对高温滑油实施降温、防沉淀等处理，该装置留有EDXRFS测量窗口，可与EDXRFS装置结合，实现滑油试样取样与磨损金属快速测量的同步。

(一)装置组成

参见图1，如图所示，本装置由系统控制终端1、输入端预处理模块2、 滑油抽取与传送模块3、气体调节控制模块4、电源模块5五个部分组成。

1.系统控制终端

为确保滑油自动抽取与传送装置各部结构协调动作，以及与EDXRFS测量装置的联动，设计了该控制系统终端，主要用以对输入端滑油的搅拌与温度自适应控制、蠕动计量泵工作模式控制、滑油抽取与传送控制、气体调节控制、供电等进行操作。系统控制终端包括单片机系统、显示屏及控制键面板，用于对输入端滑油的搅拌与温度自适应控制、蠕动计量泵工作模式控制、滑油抽取与传送控制、气体调节控制及供电进行操作，确保滑油自动抽取与传送装置各个部分协调动作，以及与EDXRFS测量装置的联动；其信号输入/输出连接关系如图2所示。

2.滑油输入端预处理模块

滑油输入端预处理模块2，主要用以盛放被测滑油试样，并对输入端滑油试样进行必要处理，以保证后续测量时的合适试样温度，并避免磨损金属产生沉淀。该模块主要由滑油盛放器皿21、输入端滑油搅拌装置22与温度自适应控制装置23三个部分组成，滑油盛放器皿21主要用于盛放被测滑油试样。

因滑油属低粘度流体，故采用低转速搅拌器对其进行间断搅拌，其结构如图3所示。输入端滑油搅拌装置22包括一无刷直流电机222，该电机主轴与设置于滑油盛放器皿21内的搅拌器221联接，搅拌器221由三叶螺旋浆式叶片构成；电机222为功率为60W的无刷直流电机，电机转矩为0.5N·m，转速在0-30rpm可调，最大搅拌能力为30L，用于对输入该器皿的滑油试样进行搅拌，并避免其中的磨损金属产生沉淀。

为避免滑油温度(>35℃)对其传输与磨损金属测量的影响，在输入端设置了温度自适应控制装置23，其结构如图4所示。温度自适应控制装置23包括一隔热垫231、一制热制冷单元232及温度探测器，温度探测器设置于滑油盛放器皿21内，其信号输出端通过线缆与系统控制终端1连接，制热制冷单元232安装于滑油盛放器皿21的侧壁或底部，二者之间设有隔热垫231，制热制冷单元232通过电线与供电模块5连接，其电源控制开关的控制端与系统控制终端1的信号输出端连接，系统控制终端1可通过温度传感器对输入端滑油温度自动监测，并根据控制终端预置的温度阈值实施自动电降温或加热处理，可保持滑油盛放器皿21内的滑油试样恒温，防止其凝固或受热挥发；解决了滑油试样放置、悬浮金属沉淀与滑油温度控制等问题。在本实施 例中，制热加热单元232采用半导体制冷器，其由N型和P型半导体材料制成，每一种半导体元件的规格、尺寸均相同，然后按一只N型半导体元件和一只P型半导体元件由铜导流片连接成一对电偶。不同规格的半导体致冷器系由一定数量电偶串联，使其冷面排在一面，热面排在另一面，半导体致冷器的外部加装有散热装置。需要加热时，改变供电正负极性即可。

滑油输入与输出端盛放模块操作步骤为：

(1)通过系统控制终端设置输入端滑油的搅拌速度(0-30rpm可调)与搅拌间隔(1次/10min-1次/15min)，在测量滑油磨损金属之前，开启搅拌器工作模式，实现对输入端滑油试样进行等时间间隔的搅拌，可有效避免滑油中磨损金属产生沉淀，确保磨损金属在滑油中均匀分布的要求；

(2)在系统控制终端预置输入端滑油温度阈值，通常设置在20℃-25℃范围内，半导体制冷器232能够根据系统控制终端监测反馈的滑油温度，依据预置的温度阈值，适时启动降温或加热处理(通常高温对滑油传输及其EDXRFS测量有一定影响)，该机构对刚工作之后取出的高温滑油尤为有效。

3.滑油自动抽取与传送模块

滑油自动抽取与传送模块是整个系统实现自动测量的重要模块，主要完成对滑油试样的自动精确取样，并将其传送至EDXRFS检测区域。其主要由高精度蠕动计量泵31、滑油传送软管33、计量泵控制单元32三个部分组成，解决了滑油试样抽取与传送自动化、精确计量等问题。

高精度蠕动计量泵31的工作电压为18V，转速范围在30-600rpm，流量范围0.4-12L/min，最大压力小于0.3MPa，其抽取滑油如图5所示。计量泵控制单元32根据EDXRFS测量时对被测滑油剂量与时间间隔的要求，接收由控制系统终端1预置的抽取流量与抽取时间间隔参数，控制高精度蠕动计量泵31的运行。

滑油自动抽取与控制模块3的操作步骤为：

(1)根据EDXRFS对被测滑油试样剂量大小的要求，在系统控制终端1设置滑油抽取的流量大小(0.4-12L/min可调)；

(2)依据EDXRF对单个滑油试样测量时间长短(依据滑油金属检测限)的要求，在控制系统终端1设置高精度蠕动计量泵31的工作时间间隔，通常设置在1min-3min之间；

(3)根据控制指令，自动启动滑油抽取与传送装置工作开关，在单个EDXRF测量模式开启前5sec，自动关闭抽取与传送开关，在单个EDXRFS测量 模式结束后5sec，自动开启抽取与传送开关，继续进行滑油抽取。

4.气体调节控制模块

气体调节控制模块4包括储气瓶41、输气管道、及流量计42，储气瓶41的瓶口装有可调流量电磁阀43，可调流量电磁阀43的信号输入端及流量计42的信号输出端通过信号线缆与系统控制终端1的单片机系统连接。该模块主要为配合EDXRFS测量需要，在EDXRFS激发与探测区域设计吹气窗口，通过系统控制终端1调节储气瓶41的可调流量电磁阀43，调节吹入气体(如氦气等)的流量与流速，保证滑油金属EDXRFS测量时，吹入气体能够占据探测区域，其结构如图6所示。

气体调节控制模块4的操作步骤为：

(1)在控制系统终端1设定吹入气体的流速与流量；

(2)对可调流量电磁阀43加电，当需要改变探测区域气体环境时，开启电磁阀工作。

5.供电模块

供电模块5主要包括对系统控制终端1、输入端滑油搅拌装置22、温度自适应控制装置23、高精度蠕动计量泵31、计量泵控制单元32的供电；此外，还包括对X射线激发源和EDXRFS探测器的供电。

供电的实施步骤为：

(1)首先，对系统控制终端1加电；

(2)其次，对输入端滑油搅拌装置22加电；

(3)依据输入端滑油温度监测结果，适时开启温度自适应控制装置23继电器，对半导体制冷器232供电；

(4)再对高精度蠕动计量泵31、计量泵控制单元32加电；

(5)根据滑油金属测量组分特性，确定对气体调节控制模块的可调流量电磁阀43加电；

(6)最后，对X射线激发源和XRFS探测器加电(此时测量系统并未开启)。

(二)操作过程

装置的简要操作过程为：

1.滑油自动抽取与传送参数设置

打开系统控制终端，根据测量滑油剂量大小、单个试样的测量时间长短、相邻试样的测量时间间隔、滑油温度阈值等，在系统控制终端1预先设置滑油搅拌、抽取等工作参数。

2.输入端滑油温度调整

滑油自动抽取前，通过输入端温度传感器反馈的滑油温度，控制终端依据预置阈值，判断是否需要对滑油进行制冷/加热，并启动输入端温控单元继电器，自动执行制冷/加热操作。

3.输入端滑油搅拌

依据系统控制终端设置的滑油搅拌速度、搅拌时间间隔等参数，对滑油进行等间隔搅拌。

4.滑油试样抽取与传送

根据控制系统终端设置的滑油抽取流量、相邻被测试样抽取间隔等参数，对自动抽取与精确传送滑油。

5.气体调节控制

根据滑油EDXRFS探测需要，依据系统控制终端预设的吹入气体流量、流速等参数，在测量过程中，吹入氦气等气体。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (2)

1.一种用于EDXRFS的滑油自动抽取与传送装置，其特征在于包括以下

部分：

系统控制终端，所述系统控制终端包括单片机系统、显示屏及控制键面板，用于对输入端滑油的搅拌与温度自适应控制、蠕动计量泵工作模式控制、滑油抽取与传送控制、气体调节控制及供电进行操作，确保滑油自动抽取与传送装置各个部分协调动作，以及与EDXRFS测量装置的联动；

供电模块，用于对所述滑油自动抽取与传送装置各个部分进行供电；

一滑油输入端预处理模块，该模块主要由滑油盛放器皿、输入端滑油搅拌装置与温度自适应控制装置三个部分组成，所述滑油盛放器皿主要用于盛放被测滑油试样，所述输入端滑油搅拌装置包括一无刷直流电机，该电机主轴一设置于所述滑油盛放器皿内的搅拌器联接，用于对输入该器皿的滑油试样进行搅拌，并避免其中的磨损金属产生沉淀；所述温度自适应控制装置包括一制热制冷单元及温度探测器，所述温度探测器设置于所述滑油盛放器皿内，其信号输出端通过线缆与所述系统控制终端连接，所述制热制冷单元安装于所述滑油盛放器皿的侧壁或底部，二者之间设有隔热垫；所述制热制冷单元通过电线与所述供电模块连接，二其电源控制开关的控制端与所述系统控制终端的信号输出端连接，在其控制下自动开关，用于使所述滑油盛放器皿内的滑油试样保持恒温状态，防止其凝固或受热挥发；

一滑油自动抽取与传送模块，该模块包括高精度蠕动计量泵、滑油传送软管和计量泵控制单元三个部分，所述滑油传送软管一端没入所述滑油盛放器皿内，一端与所述高精度蠕动计量泵的输入口连接，所述高精度蠕动计量泵的输出口通过软管连接到EDXRFS检测区域，所述高精度蠕动计量泵受所述和计量泵控制单元控制进行运作，所述计量泵控制单元的信号输出/输入端与所述系统控制终端的单片机系统的输出/输入端连接，用于完成对滑油试样的自动精确取样，并将其传送至EDXRFS检测区域；

一气体调节控制模块，该模块包括储气瓶、输气管道、及流量计，所述储气瓶的瓶口装有可调流量电磁阀，所述可调流量电磁阀的信号输入端及流量计的信号输出端通过信号线缆与所述系统控制终端的单片机系统连接。

2.根据权利要求1所述一种用于EDXRFS的滑油自动抽取与传送装置，其特征在于：所述制热加热单元为半导体制冷器。