[实用新型]基于声表面波的润滑油中磨粒分离装置及分离系统

说明书

本实用新型涉及润滑油分析检测技术领域，具体涉及一种基于声表面波的润滑油中磨粒分离装置及分离系统。本实用新型充分利用声表面波能量密度高、容易集成等优点，又与通过软光刻技术加工特定几何形状的微流通道相结合，实现了润滑油中磨粒的在线连续分离，为磨粒精准检测奠定了基础。本分离装置和分离系统取消了物理滤网等结构、避免了脏堵，并且该装置和分离系统集成度高、在线分离效果好。

技术领域

本实用新型涉及润滑油分析检测技术领域，具体涉及一种基于声表面波的润滑油中磨粒分离装置及分离系统。

背景技术

磨损是船舶动力装置失效的主要原因之一，磨粒是磨损的主要产物。磨粒的尺寸与磨损程度相关，如正常磨损的磨粒尺寸一般小于20微米，而异常磨损的磨粒尺寸一般大于50微米。因此，提取润滑油中磨粒的尺寸信息有助于机械设备运行状态的监测和故障诊断。而实际的润滑油样品中，磨粒的尺寸分布很广(如从几微米至几百微米)，给磨粒尺寸的精确判断带来了较大的困难。为此，近来研究提出将润滑油中的磨粒进行分离、然后再分别进行检测，从而实现磨粒特征信息的精准提取。

传统的磨粒分离方法是利用特定尺寸孔径的滤网对润滑油中磨粒进行过滤分离。该分离方法操作简单、成本低。但该方法中的滤网易堵塞，且仅能依据尺寸进行磨粒分离。利用磁场对磨粒进行分离也是一种常见的磨粒分离方法，即在润滑油流经区域布置高梯度磁场区域，润滑油中磨粒流经此区域受磁力作用而发生偏转，不同尺寸磨粒所受磁力不同，偏转量不同，最终流向不同的出口，从而实现磨粒的分离；该分离方法仅能实现铁磁性磨粒的分离，不能分离非铁磁性磨粒，如铜、铝、锡等磨粒。此外，离心力、重力、光捏等也被用来进行润滑油中磨粒的分离，但因各自存在一定的局限而并未广泛应用。

实用新型内容

为了解决上述现有技术润滑油中磨粒分离问题，本实用新型提出了一种适用性广、能够精准分离的基于声表面波的润滑油中磨粒分离装置及方法，本实用新型充分利用声表面波能量密度高、容易集成等优点，同时与通过软光刻技术加工特定几何形状的微通道相结合，实现了润滑油中磨粒的在线连续分离，为磨粒精准检测奠定了基础。本分离装置和方法取消了物理滤网等结构、避免了脏堵，并且该装置和方法集成度高、在线分离效果好，从而实现磨粒特征信息的精准提取。

为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

基于声表面波的润滑油中磨粒分离装置，包括：

压电基底，在压电基底上加工聚焦型叉指电极和微流通道，所述的微流通道的主通道与叉指电极的中轴线垂直，并且微流通道的几何中心与叉指电极的焦点重合，以保证润滑油中的磨粒在流经该区域时受声辐射力最强而发生不同程度的偏移；

叉指电极包括若干对弧形叉指，在外部激励信号的作用下产生沿压电基底表面传播的聚焦型声表面波，聚焦型声表面波在沿压电基底表面传播过程中，其强度在叉指电极的几何焦点处最大；

以叉指电极的几何焦点为中心布置微流通道，微流通道包含两个进口通道、一个主通道和若干个出口通道，出口通道的数量根据实际分离需求设计确定；叉指电极的几何焦点位于主通道内，微流通道的两个进口通道和若干个出口通道布置于微流通道主通道的两侧并与主通道连通。

进一步地，所述的压电基底的材质为铌酸锂(128°YX-LiNbO₃)。

进一步地，所述的微流通道采用具有良好透光性的聚二甲基硅氧烷(PDMS) 制作，通过软光刻技术加工在压电基底上，保证微流通道与压电基底牢固结合且无泄漏。

进一步地，所述的微流通道采用具有良好透光性的PDMS制作，通过软光刻技术加工在压电基底上，所述的PDMS制作的微流通道在压电基底上呈“凹”型，即靠近叉指电极部分设置凹槽结构，以达到降低PDMS材料对声能量的吸收、充分利用叉指式电极上激发的声能量的目的。