油质传感器制造技术

本发明专利技术提供了一种用于监测机械中的油质量的传感器。该传感器包括与油密封隔离的部分，所述部分包含用于处理从传感元件接收的信号的电路。传感器的另一部分暴露于油中，并包含一个或多个传感元件以感测油的一个或多个性能。感测性能可能包括电性能、温度性能和/或光学性能。光学性能。光学性能。

【技术实现步骤摘要】
油质传感器


[0001]本专利技术一般涉及油监测，具体而言，涉及用于监测齿轮箱、变速箱、发动机等机械中油质量的传感器。

技术介绍

[0002]齿轮箱是一个需要在机器内使用油的例子。齿轮箱是一种机械动力传输设备，提供从旋转动力源（驱动端）到旋转负载（从动端）的速度和扭矩转换。速度和扭矩转换是通过不同齿数的齿轮啮合实现的。因此，传动比可以表示为从动齿轮的齿数与驱动齿轮的齿数之比。
[0003]齿轮箱中使用润滑油减少齿轮齿的表面磨损，防止腐蚀，并冷却齿轮箱内部。除了保护齿轮箱中的机械部件外，润滑油还可作为齿轮箱运行和健康状态的有力指标。因此，持续监测油质量尤其有用。当实施持续的油质监测时，预计齿轮箱维护成本将降低，设备寿命将延长。然而，齿轮箱油通常是离线分析的，定期从齿轮箱中提取油样，并在专用实验室进行检查。离线分析提供了持续监测的优势，但在时间、人力资源和总体设备利用率方面成本高昂。
[0004]为了尽量降低与齿轮箱油分析相关的成本，可以使用一个或多个连接到齿轮箱的传感器，在线监测仍留在齿轮箱中的油。在线油质监测可用于各种润滑设计。例如，在一种称为油浴的设计中，齿轮浸泡在充满润滑油的储油器中。在另一种设计中，当油被泵入和泵出储油器时，使用强制润滑。在第一个示例中，油传感器可安装在齿轮壳体中，在第二个示例中，传感器可沿润滑路径安装，而不与齿轮壳体直接接触。
[0005]可以监测可能的油性能，以确定包括电性能、热性能和光学性能在内的油质。在某些情况下，油质在线监测是可靠的，但在确定实际油质时，其精确度仍然相对较低。如果传感器指示需要更换油早于实际需要，则低精度传感器会导致额外的维护成本。这可能导致不必要的频繁换油。另一方面，油传感器指示需要更换油的时间也可能比实际需要滞后。在这种情况下，齿轮箱的健康状态将随着润滑剂性能的丧失而恶化。
[0006]当前的油传感器也通常是有线传感器，在某些情况下需要包含电子电路的附加装置。对于安装在齿轮箱工作的恶劣工业环境中来说，这种解决方案是不现实的。此外，当前的油传感器可能很昂贵，因此在许多应用中没有使用。
[0007]因此，专利技术人认为改进的油质传感器是可取的。

技术实现思路

[0008]描述了一种用于监测齿轮箱、变速箱、发动机等各类型机械中油质量的传感器。所述传感器包括密封部分和暴露于油中的部分。密封部分包含电路，用于处理传感器收集的传感器数据。暴露于油的部分包含一个或多个用于感测一种或多种油性能的传感元件。可由传感器感测的油性能包括电性能、温度性能和/或光学性能。本专利技术还可以包括下文在书面描述或附图中描述的任何其它方面及其任何组合。
附图说明
[0009]结合附图阅读以下描述，可以更全面地理解本专利技术。
[0010]图1是传感器监测系统的流程图。
[0011]图2是传感器的示意图。
[0012]图3是齿轮箱的透视图。
[0013]图4是传感器的分解图。
[0014]图5是传感器的侧面横截面图。
[0015]图6是传感器的透视图。
[0016]图7是传感器外壳的透视横截面图。
[0017]图8是传感器电容器板的前视图。
[0018]图9是传感器感应器的透视图。
[0019]图10是传感器电气特性传感系统的电气示意图。
[0020]图11是电容器板的透视后视图。
[0021]图11A是传感器的温度传感器的侧视图。
[0022]图12是移除温度传感器的电容器板的后视图。
[0023]图13是电容器板的透视前视图。
[0024]图14是传感器的光纤和反射镜的透视图。
[0025]图15是传感器光学板的前视图。
[0026]图16是传感器探头部分的示意图。
具体实施方式
[0027]油质传感器通过监测电、热和光学特性三种可能特性中的一种或多种来提供油质量评估。在理想的传感器中，单个设备可用于监测油的所有三种特性。传感器的探头可浸入齿轮箱的储油器中，或位于油道中。传感器密封部分中的电路可从设备的传感器收集数据，并以电子方式处理数据以确定油质。因此，可以对油质进行准确的在线监测。无线油质传感器也是理想的。也就是说，电源可以由设备上的电池提供，而不需要电源连接，并且传感器输出可以无线通信，例如，使用蓝牙低能量（BLE）技术。
[0028]油质传感器的优点包括能够使用油质评估齿轮箱的当前健康状况，并识别出现退化迹象或在较高压力下运行的齿轮箱。齿轮箱维护成本也可降低，设备寿命增加。齿轮箱润滑油分析的成本也可以通过避免定期油样分析而降低。与传感器的无线通信也可简化油质传感器的使用。此外，由于人员不需要攀爬上用来布置齿轮箱的结构体并采集油的实体样本，维护人员的安全性可能会得到提高。
[0029]传感器可通过三个可能的传感器监测油的电、热和/或光学特性。在图1中，流程图显示了传感器采取的一系列措施，以确定油质量。10：润滑油位于内部，并在齿轮箱或其它机械中循环。12：通过导电/谐振传感器监测电气特性。12：使用温度传感器测量温度变化。12：光学传感器可指示润滑油光学特性的变化。物理变量由上述传感器转换为原始信号。14：然后，存储原始信号，以便在随后的阶段中进行综合分析。16：在数据分析阶段，可执行数据处理、数据融合、在线趋势监测和自动阈值处理。18：该阶段生成决策层所需要的决定是否更换油的信息。做出决定后，传感器可通过BLE将决定和/或收集的数据传达给用户。
[0030]图2显示了传感器20的功能示意图。传感器可分为两部分：齿轮箱外部22（与油密封隔离）和齿轮箱内部24（与油接触）。传感器的电子电路可包括位于密封齿轮箱外部区域22中的一个或多个印刷电路板（PCB）26、28、30。传感器20的传感探头42优选与齿轮箱34内部的油直接接触。密封部分22可在光纤50和光纤凹槽100之间、电容器板46和管状部分60之间以及探头部分42的台阶62处用粘合剂或其它密封材料与油暴露部分24密封隔离（见图7）。也可使用任何其它能够承受传感探头42将暴露的高油温（例如，高达125的高）的常规密封技术。下面将进一步详细描述传感器20的传感部件。传感器20可根据需要安装在齿轮箱34上的不同位置。例如，传感器20相对于齿轮箱34的径向定位，如图3所示。
[0031]图4显示了传感器20的分解图。模块化PCB可包括三个PCB，即主板30、阻抗谱板28和光学板26。电池36也可设置在其中一块板上，为传感器20供电。主板30优选地执行以下操作：动作控制、数据处理、数据存储、经由BLE的通信和电源供应。阻抗谱板28优选地对谐振传感器执行必要的信号调节和连接温度传感器。光学板26优选地负责按次序的LED开关（LED，即light
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emitting diode，发光二极管）、LED电流控制和光电二极管响应转换（电流到电压和模拟到数字）。模块化PCB 26、28、30的电路可位于传感器壳体38的密封的电路板外壳部分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种油质传感器，其特征在于，包括：第一部分，所述第一部分暴露于油中；第二部分，所述第二部分与油之间密封；第一传感元件，设置在所述第一部分内，用于感测油的性能；和电路，设置在所述第二部分内，以电子方式处理所述油的性能。2.根据权利要求1所述的油质传感器，其特征在于，其中所述传感元件包括电感器。3.根据权利要求2所述的油质传感器，其特征在于，其中所述电感器是螺旋缠绕在电绝缘管周围的线圈，所述油被布置在所述电绝缘管的内部。4.根据权利要求2所述的油质传感器，其特征在于，其中所述传感元件还包括与所述电感器电耦合的共面电容器。5.根据权利要求4所述的油质传感器，其特征在于，其中共面电容器的共面导体与油电绝缘。6.根据权利要求2所述的油质传感器，其特征在于，其中所述电路包括耦合到所述电感器的交流频率发生器，在所述电感器中产生变频信号。7.根据权利要求1所述的油质传感器，其特征在于，其中所述传感元件包括共面电容器。8.根据权利要求7所述的油质传感器，其特征在于，其中共面电容器的导体与油接触。9.根据权利要求7所述的油质传感器，其特征在于，其中所述电路包括耦合到共面电容器的交流频率发生器，在所述共面电容器中产生变频信号。10.根据权利要求1所述的油质传感器，其特征在于，其中所述传感元件包括将热量传递给温度传感器的导热表面。11.根据权利要求10所述的油质传感器，其特征在于，其中所述温度传感器设置在所述第二部分中。12.根据权利要求11所述的油质传感器，其特征在于，还包括第一部分和第二部分之间的绝缘板，以及延伸穿过绝缘板的传热通孔，该传热通孔耦合到导热表面和温度传感器。13.根据权利要求10所述的油质传感器，其特征在于，还包括两个导热表面，温度传感器的第一电极耦合到其中一个导热表面，温度传感器的第二电极耦合到另一个导热表面。14.根据权利要求1所述的油质传感器，其特征在于，其中所述传感元件包括向所述油中发射光或从所述油中接收光的第一光纤。15.根据权利要求14所述的油质传感器，其特征在于，其中所述第一光纤向所述油中发射光，并且还包括接收来自所述油的发射光的第二光纤。16.根据权利要求15所述的油质传感器，其特征在于，还包括在所述第一光纤和第二光纤之间的光学镜，所述光学镜将来自所述第一光纤的光引导到所述第二光纤。17.根据权利要求16所述的油质传感器，其特征在于，还包括向所述油中发射光的第三光纤和接收来自所述油的所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾拉德，
申请(专利权)人：道奇收购公司，
类型：发明
国别省市：