【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于表征切屑的传感器设备。本专利技术还涉及一种通过传感器设备表征切屑的方法。
技术介绍
1、传动装置基本上是已知的。传动装置用于传输和转换运动、能量和/或力，并用于各种技术系统中，例如风力发电站、船舶、直升机、缆车或车辆。
2、由此可知，传动装置在实际使用中会发生磨损，因为它们在传输和转换运动、能量和/或力时受到机械负载。为了减少磨损，对诸如齿轮或滚动轴承等功能性关键的部件进行润滑，目的是实现流体动力润滑状态，以减少传动装置中的机械磨损并防止传动装置过热。
3、在运行过程中，例如由于动态负载以及由于启动和制动过程，流体动力润滑状态无法始终得到保证，因此传动装置中的部件会发生磨损。因此，齿轮和滚动轴承或滑动轴承会发生各种损坏，如点蚀损坏、微蚀或磨损。因此，损坏或故障模式受各种标准(例如，din3979)的约束。正如在所述标准中所定义的，磨损被理解为由于两个物体相互摩擦而导致的材料的消融。这种损坏在下文中称为磨损。
4、磨损或分离的传动装置材料因此进入润滑回路，并以金属颗粒或金属切屑的形式作为人工产物存在于润滑回路中。此外，润滑回路中还可能存在其他悬浮物质或不同的相，例如包括烟尘或气泡的非金属颗粒。
5、因为传动装置的维护和修理有时需要付出很大的努力，所以这种维护工作或修理可能会导致长时间的停工，从而有时会造成很高的成本。此外，对于某些技术系统，需要高水平的操作可靠性，例如在直升机中，磨损将被监测到特别高的程度。
6、为此，努力监测传输。
7、
8、然而，这种系统的问题在于，这种系统基本上仅允许得出关于磨损的定量结论，而不允许得出关于磨损的类型或任何传动装置损坏的结论。因此，润滑回路中计数的颗粒的数量只是一个定量指标，以便能够得出传动装置损坏的结论。
9、此外，所述系统依赖于磨损颗粒移动(循环润滑)，因此所述颗粒由颗粒计数器检测。
10、对于光学系统，有问题的是，所述系统只能有限程度地在深色油中的金属颗粒、气泡或烟尘之间发挥作用或进行区分，因为所述系统不能检测深色油中的颗粒。
11、为了提高具有传动装置的技术系统的安全性、可预测性和成本效益，因此，不仅需要通过计数颗粒来定量验证磨损，还需要能够定性评估磨损，并将磨损区分为关键的和非关键的磨损迹象。目前只有通过实验室测试或由专家现场“估计”来实现。
12、德国专利商标局研究了以下现有技术：ep 1933129 b1、ep 2121203b1、ep3349000 a1、de 102010011936 a1、wo 2015/140411 a2、ep 2455774a1。公开文献ep1933129 b1、ep 3349000a1都涉及设备和方法，其中比较由金属颗粒引起的测量线圈和参考线圈之间的阻抗变化以表征金属颗粒。公开文献ep 2121203 b1识别了传送带上的金属物体，其中将线圈的未受磁影响的状态与受磁影响的状态进行比较。公开文献de102010011936a1和wo 2015140411 a2涉及用于分析样品容器中的样品的测量装置。公开文献ep 2455774a1涉及一种具有切屑收集器的传感器设备，该切屑收集器具有永磁体。当永磁体的吸引效应被消除时，通过感应线圈生成相反场，从而可以移除磁性保持的切屑。
13、因此，本专利技术的目的是解决上述问题之一，以改善现有技术，或提供现有技术的替代方案。具体地，提供一种解决方案，通过该解决方案，除了检测切屑之外，还可以对切屑进行连续的监测和评估，以便能够评估现场和操作期间磨损的潜在危险。
技术实现思路
1、根据本专利技术，因此提出了根据权利要求1的传感器设备，并提供了用于表征切屑的传感器设备。因此，表征意味着通过传感器设备识别或确定切屑的特性，例如切屑的硬度、切屑尺寸(即其体积)、或者制造切屑的材料。硬度也可以同义地被解释为硬度等级。表征也可以被解释为对切屑的分析。因此，提出了在现场和操作期间通过传感器设备来表征和评估切屑。例如，切屑是从传动装置部件分离出来的颗粒。因此，切屑可以理解为金属颗粒或金属污染物。切屑也可以同义地被称为薄片。
2、切屑优选为金属切屑或含金属的切屑。
3、传感器设备包括切屑分析区域，其中，切屑分析区域是空间区。切屑分析区域描述了在其中执行的切屑的表征和分析的空间区。为此目的，可以通过切屑收集器将切屑保持在分析区域中，例如，以便在分析区域中提供切屑的静态分析。切屑分析区域是传动装置的润滑油回路中润滑管线内的空间段，例如，或者是冷却剂回路中冷却剂管线内的空间段。
4、此外，传感器设备包括具有至少一个发射线圈的信号发生器，其中，信号发生器被配置为生成电激励信号，并通过发射线圈将所述信号耦合到切屑分析区域中。
5、因此，提出通过信号发生器生成电信号，例如，该信号发生器具有作为信号源的与发射线圈导电连接的函数发生器。电激励信号可以是交流信号，例如正弦信号。例如，发射线圈是缠绕在磁芯上的铜线圈。发射线圈可以被解释为与激励器线圈紧密联系。该耦合也可以被解释为引入。因此，提出将电磁信号引入设置有一个切屑或多个切屑的切屑分析区域。因此，切屑或可选地切屑被激励信号激励，该激励信号作为磁信号耦合到切屑分析区域中。因此，具有发射线圈的信号发生器也可以被解释为发射单元，该发射单元用于将电信号或磁信号引入用于电或磁激励切屑的切屑分析区域。
6、传感器设备还包括具有至少一个接收传感器的切屑分类器，其中，切屑分类器被配置为通过接收传感器接收来自切屑分析区域的切屑信号，其中，切屑信号是由激励信号激励并由至少一个待分类的切屑生成的磁化信号。例如，接收传感器是接收线圈、被配置为利用霍尔效应接收切屑信号的接收元件(霍尔效应传感器)、被配置为利用磁阻效应接收切屑信号的接收元件(磁阻传感器)等。因此，提出通过接收传感器来测量切屑信号。
7、传感器设备优选地包括具有至少一个接收传感器的切屑分类器，其中，切屑分类器被配置为通过接收线圈接收来自切屑分析区域的切屑信号，其中，切屑信号是由激励信号激励并由至少一个待分类的切屑生成的磁化信号。
8、因此，提出通过切屑分类器接收离开切屑分析区域的磁信号，即切屑信号。切屑信号是由于切屑被激励信号激励而由切屑生成的磁信号。如上所述，通过信号发生器和发射线圈将电磁信号引入切屑分析区域，用于电或磁激励切屑。由于所述磁激励，切屑优选地通过接收线圈生成在激励信号的相移处测量的可测量信号。例如，切屑信号在接收线圈中引起电压，并生成可测量电压或可测量电流。因此，切屑分类器也可以被解释为用于优选地通过接收线圈测量切屑信号的接收或测量单元。因此，接收线圈可以被实施为阵列中互连的多个线圈。例如，接收线圈或多个接收线圈和本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于表征切屑(14，15)的传感器设备(100)，包括：
2.根据权利要求1所述的传感器设备(100)，其中，具有接收线圈的所述接收传感器被实施为用于接收所述切屑信号。
3.根据权利要求1或2所述的传感器设备(100)，其中，所述接收传感器被实施为具有接收元件，所述接收元件被配置为利用霍尔效应和/或磁阻效应来接收所述切屑信号。
4.根据权利要求1至3所述的传感器设备(100)，其中，所述切屑分类器(300)评估同相分量，所述同相分量用于识别所述切屑的切屑尺寸和/或所述切屑的切屑材料，所述分量优选地与所述切屑的磁化成比例。
5.根据权利要求1至4所述的传感器设备(100)，其中，所述切屑分类器(300)评估异相分量，所述异相分量用于识别所述切屑的硬度和/或切屑材料，所述分量优选地与所述切屑的磁滞曲线下的面积成比例。
6.根据前述权利要求中任一项所述的传感器设备(100)，其中，所述激励信号(220)是交流电压信号，特别是正弦、三角形或矩形交流电压信号。
7.根据前述权利要求中任一项所述的传感器设备(10
8.根据权利要求7所述的传感器设备(100)，其中，所述激励信号(220)的所述频率以预定义的顺序变化，以便改变所述激励信号进入所述切屑(14，15)的穿透深度。
9.根据前述权利要求中任一项所述的传感器设备(100)，其中，所述信号发生器(200)被配置为生成具有正弦曲线、和/或三角形曲线、和/或矩形曲线的电激励信号(220)，以便设置所述激励信号进入所述切屑的穿透深度。
10.根据前述权利要求中任一项所述的传感器设备(100)，其中，所述切屑分类器(300)包括材料数据库(340)，其中，材料数据存储在所述材料数据库中，以及
11.根据权利要求10所述的传感器设备(100)，其中，所述材料数据包括至少一个比较信号曲线，其中，通过将所述切屑信号与所述至少一个比较信号曲线进行比较来优选地确定所述第一硬度等级和/或第二硬度等级的存在。
12.根据前述权利要求中任一项所述的传感器设备(100)，其中，所述切屑分类器(300)被实施为具有多个接收线圈(310)和/或具有多个霍尔效应传感器和/或具有多个磁阻传感器，其中，所述接收线圈和/或所述霍尔效应传感器和/或所述磁阻传感器被分布设置在传感器头(280)内的传感器表面(290)上，特别是以便提供所述切屑的位置的确定和/或所述切屑的尺寸的确定，其中，所述接收线圈和/或所述霍尔效应传感器和/或所述磁阻传感器以蜂窝和/或棋盘图案优选地分布设置在传感器头内。
13.根据前述权利要求中任一项所述的传感器设备(100)，其中，至少一个接收线圈(310)包括线圈轴、和/或至少一个霍尔效应传感器包括传感器轴、和/或至少一个磁阻传感器包括至少一个传感器轴，所述至少一个传感器轴被实施为在相对于传感器表面平面的垂直定向上，特别是以便最小化所述激励信号对所述切屑信号的影响。
14.根据前述权利要求中任一项所述的传感器设备(100)，其中，所述传感器设备还包括切屑收集器(270)，以便将所述至少一个待分类的切屑(14，15)保持在所述切屑分析区域(110)中，所述切屑收集器优选地被配置为通过磁场将所述至少一个待分类的切屑磁性地保持在所述切屑分析区域中和/或通过流体可渗透的过滤器结构将所述切屑机械地保持在所述切屑分析区域中。
15.根据权利要求14所述的传感器设备(100)，其中，所述切屑收集器(270)被配置为由直流电驱动的线圈，以通过磁场将所述至少一个待分类的切屑磁性地保持在所述切屑分析区域中，并且所述磁场优选地被实施为用于通过控制单元接通和关断，特别是用于清洁切屑区域。
16.根据前述权利要求中任一项所述的传感器设备(100)，其中，所述切屑分析区域(110)是液体流经的管线(18)内的空间区，所述液体优选地是油和/或液体冷却剂，所述管线还优选地是润滑管线和/或冷却剂管线。
17.一种用于通过传感器设备(100)表征切屑(14，15)的方法，所述传感器设备包括至少一个信号发生器(200)和切屑分类器(300)，所述方法包括以下步骤：
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述评估还包括以下步骤：
19.一种用于表征切屑(14，15)的传感器设备(100)，包括：
20.一种用于表征切屑(14，15)的传感器设备(100)，包括：
21.根据权利要求19或20所述的传感器设备(...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于表征切屑(14，15)的传感器设备(100)，包括：
2.根据权利要求1所述的传感器设备(100)，其中，具有接收线圈的所述接收传感器被实施为用于接收所述切屑信号。
3.根据权利要求1或2所述的传感器设备(100)，其中，所述接收传感器被实施为具有接收元件，所述接收元件被配置为利用霍尔效应和/或磁阻效应来接收所述切屑信号。
4.根据权利要求1至3所述的传感器设备(100)，其中，所述切屑分类器(300)评估同相分量，所述同相分量用于识别所述切屑的切屑尺寸和/或所述切屑的切屑材料，所述分量优选地与所述切屑的磁化成比例。
5.根据权利要求1至4所述的传感器设备(100)，其中，所述切屑分类器(300)评估异相分量，所述异相分量用于识别所述切屑的硬度和/或切屑材料，所述分量优选地与所述切屑的磁滞曲线下的面积成比例。
6.根据前述权利要求中任一项所述的传感器设备(100)，其中，所述激励信号(220)是交流电压信号，特别是正弦、三角形或矩形交流电压信号。
7.根据前述权利要求中任一项所述的传感器设备(100)，其中，所述激励信号(220)具有从100hz到10khz的频率范围内的频率。
8.根据权利要求7所述的传感器设备(100)，其中，所述激励信号(220)的所述频率以预定义的顺序变化，以便改变所述激励信号进入所述切屑(14，15)的穿透深度。
9.根据前述权利要求中任一项所述的传感器设备(100)，其中，所述信号发生器(200)被配置为生成具有正弦曲线、和/或三角形曲线、和/或矩形曲线的电激励信号(220)，以便设置所述激励信号进入所述切屑的穿透深度。
10.根据前述权利要求中任一项所述的传感器设备(100)，其中，所述切屑分类器(300)包括材料数据库(340)，其中，材料数据存储在所述材料数据库中，以及
11.根据权利要求10所述的传感器设备(100)，其中，所述材料数据包括至少一个比较信号曲线，其中，通过将所述切屑信号与所述至少一个比较信号曲线进行比较来优选地确定所述第一硬度等级和/或第二硬度等级的存在。
12.根据前述权利要求中任一项所述的传感器设备(100)，其中，所述切屑分类器(300)被实施为具有多个接收线圈(310)和/或具有多个霍尔效应传感器和/或具有多个磁阻传感器，其中，所述接收线圈和/或所述霍尔效应传感器和/或所述磁阻传感器被分布设置在传感器头(280)内的传...
【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·奥弗莱特，丹尼尔·卡格尔鲍尔，
申请(专利权)人：因蒙克斯有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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