CN210195873U - 一种适用于内燃机连杆小头衬套温度实时监测的装置 - Google Patents

Abstract

一种适用于内燃机连杆小头衬套温度实时监测的装置，涉及测量仪器技术领域，包括：嵌入式测温传感器、半挠性线缆、信号发射及接受天线、信号采集处理单元、监测站等。其中，所述嵌入式测温传感器指微型无源无线传感器，采用声表面波技术实时感受衬套表面温度变化。它包含无源无线测温传感器、底座、传感器外壳、半挠性射频线、信号接受天线；所述的数据采集处理单元包括信号发射天线、无线信号处理器。嵌入式测温传感器感知到衬套表面温度后，将带有温度信息的载波信号以电磁波方式发射出来，经过数据采集处理单元处理后的信号以RS485的通讯方式发送给监测站的数据管理器，实现内燃机连杆小头衬套温度的实时在线监测和异常报警。

Description

一种适用于内燃机连杆小头衬套温度实时监测的装置

技术领域

本实用新型涉及嵌入式微型无源无线传感器、温度测量、衬套故障诊断技术领域，特别是涉及传感器结构设计、安装布局等方面。

背景技术

连杆将活塞的往复直线运动转化为曲轴的旋转运动，属于内燃机核心部件。连杆衬套安装在连杆小头轴承座内，与活塞销直接接触，需要承受来自活塞的高温高压和巨大的动载荷，极易发生故障。典型故障如：衬套磨损、滑移等，在温度信号上会有直观的体现，但由于衬套被活塞裙部包围，位置特殊，传统测温手段无法适用。上世纪80年代后期的声表面波技术逐渐进入研究人员视线。研究表明，声表面波的频率特性与材料温度线性相关，借助这一原理制成的测温敏感元器件，可实现无源无线测温。本实用新型涉及的嵌入式温度传感器在该原理基础上设计研制而成，传感器靠接收天线收集电磁波能量后，经换能器生成机械波，机械波携带温度信号的载波信号转化成电磁波再通过天线发射出去，解析该信号即可得到被测物体表面温度。然而，内燃机工作期间，连杆随曲轴高速回转，且其内部空间狭小，环境恶劣，存在大量油雾和金属部件，会对电磁信号产生严重干扰，这些客观因素严重制约了该技术的发展。在此背景下，发明了一种适用于内燃机连杆小头衬套温度实时监测的装置，实现复杂环境下连杆衬套温度的准确实时测量和异常报警。

发明内容

针对上述技术难点，本实用新型所要解决的问题是提供一种适用于内燃机连杆小头衬套温度实时测量，且能够针对衬套故障自动报警的测温装置。

为了解决上述问题，本实用新型所提供的一种适用于内燃机连杆小头衬套温度实时监测装置，包括嵌入式测温传感器、信号采集处理单元、监测站。

所述嵌入式测温传感器指微型无源无线传感器，采用声表面波技术实时感受衬套表面温度变化。它包含无源无线测温传感器 1、底座2、传感器壳体3、半挠性射频线4、信号接受天线5。

所述无源无线测温传感器1安装在底座2里，底座2和传感器外壳3过盈配合，构成了传感器本体。

所述传感器外壳3通过螺纹连接，将传感器本体固定至连杆小头内圆下至点处的螺纹孔里。

所述半挠性射频线缆4通过螺纹转接头将传感器本体与信号接收天线5连接起来，并通过金属扎带与连杆杆身固定在一起。

其中，所述螺纹转接头用于将半挠性射频线与传感器本体、信号接收天线连接起来，其外壳和内芯为铜质材料，中间填充聚四氟乙烯。

所述接收天线5通过螺纹安装在由连杆螺栓固定的金属支架上。

其中，金属支架为不锈钢或铸铁板，支架上开有螺纹孔，可通过螺纹连接将信号接收天线固定在支架上。支架形状与尺寸视内燃机内部空间而定，确保接收天线随连杆运动过程中与发射天线所呈最大夹角不大于±30°，且二者最小间距超过0.5m。

其中，金属支架借用连杆螺栓压紧固定，固定力矩应满足内燃机连杆螺栓安装拧紧力矩要求。

所述发射天线6通过支架安装在曲轴箱内壁(检修门附近)。在曲轴箱靠近天线安装位置处开φ2.5mm的孔，将柔性射频线缆引出，连接到无线信号处理器7；

其中，无线信号处理器7接收到来自传感器探测到的温度信号后，通过RS485发送至数据管理器8。

所述监测站中的数据管理器接收存储的数据通过显示终端9展示出来，实现内燃机小头衬套温度实时在线监测。

进一步的，所述监测站中的数据管理器8在连杆小头衬套发生磨损类故障后，可根据采集到的温度变化趋势与固定报警线自动进行报警信息推送。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型所提供的一种适用于内燃机连杆小头衬套温度实时监测装置，包括嵌入式测温传感器、信号采集处理单元、监测站。其中本实用新型涉及的嵌入式测温传感器，经特殊设计，结构简单，方便灵活，具有良好的温度响应，可迅速感应到温度变化；传感器安装位置，经过理论计算与试验验证，既能保证传感器安装可靠，又能保证温度测量效果；信号接收、发射天线布局考虑到内燃机内部空间、结构形式，确保连杆运动时接收天线与发射天线之间的距离相对最近，所呈角度合理，从而保证信号稳定可靠；整套系统具有温度响应快、抗干扰能力强，适用于内燃机连杆小头衬套温度实时监测的特点。

附图说明

图1是嵌入式测温传感器外形图

图2是嵌入式测温传感器安装示意图

图3是信号接收天线与发射天线安装相对位置示意图

图4是本实用新型示意图

图5是本实用新型框架示意图

具体实施方式

以下结合附图说明对本实用新型的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本实用新型，凡是采用本实用新型的相似结构及其类似变化，均应列入本实用新型保护范围。如图1所示，本实用新型实施例所涉及的嵌入式微型测温传感器，包括无源无线测温传感器1、底座2、传感器外壳3、半挠性射频线4、信号接受天线5等部件。

图2是传感器在连杆上的安装位置示意图。在内燃机连杆小头内圆下至点位置打孔通过螺纹将嵌入式微型测温传感器本体安装在孔内，确保传感器底部和衬套良好接触。半挠性射频线4通过金属扎带固定，沿连杆中心线延伸至连杆大头端，将传感器本体与信号接收天线连接。接收天线5安装在通过连杆螺栓固定的金属支架上。

图3是信号接收天线与发射天线安装相对位置示意图。安装时应保证接收天线随连杆运动过程中与发射天线所呈最小夹角不大于±30°，且二者最小间距不超过0.5m。

图4是本实用新型示意图。其中嵌入式测温传感器及信号发射天线安装在内燃机内部；无线信号处理器置于机旁；监测站放置在中控室。

总之，本实用新型的嵌入式测温传感器安装在内燃机的连杆上，信号采集处理单元的发射天线6安装在内燃机曲轴箱内壁机靠近接收天线5的位置。感温敏感件1收到来自信号发射天线6的激励信号后，将带有温度信息电磁波发射出去。发射天线6接收到该电磁波后，经柔性射频线传给无线信号处理器7，经RS485发送到数据管理系统8，通过显示终端9实现对连杆小头衬套温度的实时监测和异常报警。

Claims (3)

1.一种适用于内燃机连杆小头衬套温度实时监测的装置，其特征在于：

传感器包括无源无线测温传感器、底座、传感器外壳、半挠性射频线缆、信号接收天线；无源无线测温传感器安装在底座里，底座和传感器外壳过盈配合，传感器外壳通过螺纹连接与连杆小头固定；半挠性射频线缆通过螺纹连接到信号接收天线上；信号接收天线通过螺纹安装在由连杆螺栓固定的金属支架上；

在内燃机连杆小头内圆下至点位置打孔嵌入式安装无源无线测温传感器本体；半挠性射频线沿连杆中心线延伸至连杆大头端，将传感器本体与信号接收天线连接。

2.如权利要求1所述的一种适用于内燃机连杆小头衬套温度实时监测的装置，其特征在于：信号采集处理单元的发射天线通过支架安装在曲轴箱内壁；在曲轴箱开孔，将信号发射天线的柔性射频线缆引出，连接到无线信号处理器；无线信号处理器接收到来自传感器探测到的温度信号。

3.如权利要求1所述的一种适用于内燃机连杆小头衬套温度实时监测的装置，其特征在于：安装时信号接收天线与发射天线之间应无金属阻隔，确保接收天线随连杆运动过程中与发射天线所呈最小夹角不大于±30°，且二者最小间距不超过0.5m。

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