[发明专利]一种颗粒分离式的金属颗粒在线检测系统

权利要求书

1.一种颗粒分离式的金属颗粒在线检测系统，其特征在于：该系统包括润滑油主回路、梯度磁场发生器、微流道旁路和微流道磨粒检测传感器；机械设备中的润滑油通过所述润滑油主回路流回油箱，磨损颗粒随润滑油同步运动，由所述润滑油主回路使得油液在回路内部处于层流状态；所述润滑油主回路上设置有所述微流道旁路，所述微流道旁路与所述润滑油主回路之间具有夹角；沿油液流动方向，位于所述微流道旁路前端的所述润滑油主回路上设置有所述梯度磁场发生器，由所述梯度磁场发生器产生的梯度磁场覆盖所述微流道旁路的入口，通过该梯度磁场将油液中的磨损颗粒分离至所述微流道旁路内；在所述微流道旁路上设置有所述微流道磨粒检测传感器，由所述微流道旁路将包含磨损颗粒的流体引导至所述微流道磨粒检测传感器。

2.如权利要求1所述的一种颗粒分离式的金属颗粒在线检测系统，其特征在于：所述润滑油主回路由内壁光滑的低磁导率的金属材料制成，该金属材料相对磁导率≈1。

3.如权利要求1所述的一种颗粒分离式的金属颗粒在线检测系统，其特征在于：所述梯度磁场发生器包括磁铁安装支架、第一磁极、第二磁极、第一梯度线圈和第二梯度线圈；所述磁铁安装支架设置在所述润滑油主回路一侧，所述磁铁安装支架上部设置有所述第一磁极，下部设置有与所述第一磁极对称设置的所述第二磁极；位于所述第一磁极与所述第二磁极之间的所述润滑油主回路上设置有所述第一梯度线圈和第二梯度线圈；所述第一磁极、第二磁极产生匀强磁场，通过电流控制器分别向所述第一梯度线圈和第二梯度线圈通入相反的电流，此时在两线圈间会产生反向的磁场，并通过两线圈产生的反向电磁场与磁极产生的匀强磁场相叠加，最终获得所需的梯度磁场。

4.如权利要求3所述的一种颗粒分离式的金属颗粒在线检测系统，其特征在于：所述电流控制器包括波形发生器、功率放大器和电流换向器；所述波形发生器产生电流控制信号，该电流控制信号经过所述功率放大器进行放大产生驱动电流，所述驱动电流经过所述电流换向器后输入梯度线圈中。

5.如权利要求1所述的一种颗粒分离式的金属颗粒在线检测系统，其特征在于：所述微流道旁路设置一个或两个，且每个所述微流道旁路上都设置有所述微流道磨粒检测传感器。

6.如权利要求5所述的一种颗粒分离式的金属颗粒在线检测系统，其特征在于：当磁场梯度dH/dx0时，两种磨损颗粒所受磁场力方向相同，因此所有颗粒均进入同侧同一个所述微流道旁路中，实现两种磨损颗粒的同侧分离；当磁场梯度dH/dx0时，两种磨损颗粒所受磁场力方向相反，因此两种磨损颗粒将分别进入一个所述微流道旁路中，实现两种磨损颗粒的异侧分离。

7.如权利要求1所述的一种颗粒分离式的金属颗粒在线检测系统，其特征在于：所述微流道旁路的入口倾斜角及直径的优化方程如下：

流体连续性方程：

伯努利方程：

欧拉运动微分方程：

流体在管路中所受阻力：

流体在微流道入口处所受局部阻力为：

式中，为梯度运算符号；为流体速度；为流体质量力；g为颗粒重力加速度；ρ为流体密度；v为流体局部速度；P为流体压力；z为同一流线上的流体位置；h_f为管摩擦损失；λ为阻力系数；l为管道长度；d为润滑油主回路管径；h_j为管径突变造成的局部阻力；ξ为局部阻力系数；d₁为润滑油主回路直径；d₂为微流道旁路管径；θ为微流道旁路与润滑油主回路夹角。