[實用新型]基于聲表面波的潤滑油中磨粒分離裝置及分離系統

有效

• 申請號: 201821615635.2
• 申請日: 2018-09-30
• 公開（公告）號: CN209460204U
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發明（設計）人: 劉大壯;劉連坤;劉志堅;武森;潘新祥
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;B01L3/00
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 趙淑梅;李洪福

本實用新型涉及潤滑油分析檢測技術領域，具體涉及一種基于聲表面波的潤滑油中磨粒分離裝置及分離系統。本實用新型充分利用聲表面波能量密度高、容易集成等優點，又與通過軟光刻技術加工特定幾何形狀的微流通道相結合，實現了潤滑油中磨粒的在線連續分離，為磨粒精準檢測奠定了基礎。本分離裝置和分離系統取消了物理濾網等結構、避免了臟堵，并且該裝置和分離系統集成度高、在線分離效果好。

技術領域

本實用新型涉及潤滑油分析檢測技術領域，具體涉及一種基于聲表面波的潤滑油中磨粒分離裝置及分離系統。

背景技術

磨損是船舶動力裝置失效的主要原因之一，磨粒是磨損的主要產物。磨粒的尺寸與磨損程度相關，如正常磨損的磨粒尺寸一般小于20微米，而異常磨損的磨粒尺寸一般大于50微米。因此，提取潤滑油中磨粒的尺寸信息有助于機械設備運行狀態的監測和故障診斷。而實際的潤滑油樣品中，磨粒的尺寸分布很廣(如從幾微米至幾百微米)，給磨粒尺寸的精確判斷帶來了較大的困難。為此，近來研究提出將潤滑油中的磨粒進行分離、然后再分別進行檢測，從而實現磨粒特征信息的精準提取。

傳統的磨粒分離方法是利用特定尺寸孔徑的濾網對潤滑油中磨粒進行過濾分離。該分離方法操作簡單、成本低。但該方法中的濾網易堵塞，且僅能依據尺寸進行磨粒分離。利用磁場對磨粒進行分離也是一種常見的磨粒分離方法，即在潤滑油流經區域布置高梯度磁場區域，潤滑油中磨粒流經此區域受磁力作用而發生偏轉，不同尺寸磨粒所受磁力不同，偏轉量不同，最終流向不同的出口，從而實現磨粒的分離；該分離方法僅能實現鐵磁性磨粒的分離，不能分離非鐵磁性磨粒，如銅、鋁、錫等磨粒。此外，離心力、重力、光捏等也被用來進行潤滑油中磨粒的分離，但因各自存在一定的局限而并未廣泛應用。

實用新型內容

為了解決上述現有技術潤滑油中磨粒分離問題，本實用新型提出了一種適用性廣、能夠精準分離的基于聲表面波的潤滑油中磨粒分離裝置及方法，本實用新型充分利用聲表面波能量密度高、容易集成等優點，同時與通過軟光刻技術加工特定幾何形狀的微通道相結合，實現了潤滑油中磨粒的在線連續分離，為磨粒精準檢測奠定了基礎。本分離裝置和方法取消了物理濾網等結構、避免了臟堵，并且該裝置和方法集成度高、在線分離效果好，從而實現磨粒特征信息的精準提取。

為實現上述目的，本實用新型采用了以下技術方案：

基于聲表面波的潤滑油中磨粒分離裝置，包括：

壓電基底，在壓電基底上加工聚焦型叉指電極和微流通道，所述的微流通道的主通道與叉指電極的中軸線垂直，并且微流通道的幾何中心與叉指電極的焦點重合，以保證潤滑油中的磨粒在流經該區域時受聲輻射力最強而發生不同程度的偏移；

叉指電極包括若干對弧形叉指，在外部激勵信號的作用下產生沿壓電基底表面傳播的聚焦型聲表面波，聚焦型聲表面波在沿壓電基底表面傳播過程中，其強度在叉指電極的幾何焦點處最大；

以叉指電極的幾何焦點為中心布置微流通道，微流通道包含兩個進口通道、一個主通道和若干個出口通道，出口通道的數量根據實際分離需求設計確定；叉指電極的幾何焦點位于主通道內，微流通道的兩個進口通道和若干個出口通道布置于微流通道主通道的兩側并與主通道連通。

進一步地，所述的壓電基底的材質為鈮酸鋰(128°YX-LiNbO₃)。

進一步地，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，通過軟光刻技術加工在壓電基底上，保證微流通道與壓電基底牢固結合且無泄漏。

進一步地，所述的微流通道采用具有良好透光性的PDMS制作，通過軟光刻技術加工在壓電基底上，所述的PDMS制作的微流通道在壓電基底上呈“凹”型，即靠近叉指電極部分設置凹槽結構，以達到降低PDMS材料對聲能量的吸收、充分利用叉指式電極上激發的聲能量的目的。