[发明专利]一种颗粒分离式的金属颗粒在线检测系统

说明书

本发明涉及一种颗粒分离式的金属颗粒在线检测系统，其包括润滑油主回路，润滑油通过润滑油主回路流回油箱，由润滑油主回路使得油液在回路内部处于层流状态；润滑油主回路上设置有微流道旁路，微流道旁路与润滑油主回路之间具有夹角；沿油液流动方向，位于微流道旁路前端的润滑油主回路上设置有梯度磁场发生器，由梯度磁场发生器产生的梯度磁场覆盖微流道旁路的入口，通过该梯度磁场将油液中的磨损颗粒分离至微流道旁路内；在微流道旁路上设置有微流道磨粒检测传感器，由微流道旁路将包含磨损颗粒的流体引导至微流道磨粒检测传感器。本发明实现了大孔径的高灵敏度微小磨损颗粒在线检测；可以广泛应用于机械设备润滑油金属磨损颗粒在线检测领域。

技术领域

本发明涉及一种金属颗粒检测系统，特别是关于一种在机械设备润滑油金属 磨损颗粒在线检测领域中应用的颗粒分离式的金属颗粒在线检测系统。

背景技术

磨损是机械设备中最常见的故障形式，是影响机械设备正常运行的主要障碍 之一。随着现代工业的发展，对生产的连续性和机械设备的可靠性要求不断提高， 因而对机械设备进行磨损工况监测和在线故障诊断具有重要意义。电磁式油液在 线监测系统由其结构形式简单、温度稳定性好、抗背景噪声能力强，以及能够实 时有效的对润滑油液中磨损颗粒的材料属性(铁磁性颗粒和非铁磁性颗粒)以及 粒度进行在线监测，并反映设备磨损状态的变化历程，因此得到了广泛的研究和 关注。

目前国内外研究机构针对电磁式磨粒检测传感器的研究出现明显的两极化发 展趋势，分别为研究满足大流量工程使用传感器及微流道结构传感器，但二者所 采用的传感器结构基本相同，主要包括为单线圈结构、双线圈平行结构、三线圈 平行结构、三线圈内外层结构以及平面螺旋线圈结构等。其中大流量磨粒检测传 感器流体通道一般大于7mm，其典型特点是最大允许流量大，但检测灵敏度及准确 性较低，一般可检测磨粒粒度为铁磁性颗粒100μm，非铁磁性颗粒300μm，而 微流道结构传感器由于其具备较高的检测灵敏度以及在生物、化学等领域的需求 近年间得到迅速的发展，其流道直径一般为1～2mm，该类型传感器能够轻易检测 到30μm铁磁性颗粒，具备较高的检测灵敏度与准确性。随着微纳加工技术的快 速发展，研究者将传感器流道孔径进一步缩小至微米级别，并将全部传感器系统设计在一芯片上，逐步形成了“片上实验室”概念，美国Akron大学已成功实现 了在芯片上设计完整的磨粒在线监测系统，包括磨粒检测传感器及数据采集系统， 该研究中传感器采用双线圈平行结构，流道直径仅230μm，可实现最小10μm铁 磁性颗粒的在线监测。

在该类型传感器的研究中所面临的主要技术瓶颈是检测灵敏度与传感器孔径 之间存在矛盾，检测精度较高的传感器一般采用微流道结构，其主要特点在于传 感器孔径较小，最大允许流量小但具备较高的检测精度；而大孔径的磨粒检测传 感器虽最大允许流量较大，但检测灵敏度相对较低，难以对机械设备中小磨损颗 粒进行有效检测。因此，如何解决传感器灵敏度与传感器孔径之间的矛盾成为目 前亟需解决的技术问题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种颗粒分离式的金属颗粒在线检测系 统，其能同时实现具有较大的润滑油流量以及较高的检测灵敏度。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：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。

进一步，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。