Анализатор качества технического масла

Полезная модель относится к устройствам для анализа качества технических жидкостей, а именно для анализа наличия примесей в технических маслах. Анализатор использует метод абсорбционной спектроскопии для анализа химического состава технического масла, протекающего через кювету. За счет использования набора светочувствительных датчиков, в соответствии с количеством наименований детектируемых веществ, и расположения между кюветой и светочувствительными датчиками спектрально-селективных элементов, пропускающих свет спектрального диапазона в соответствии с характеристическими линиями поглощения детектируемых веществ достигается уменьшение размеров анализатора, оперативность и непрерывность контроля количества примесей в маслах.

Полезная модель относится к устройствам для анализа качества технических жидкостей, а именно для анализа наличия примесей в технических маслах.

Анализ технических жидкостей на металлические примеси имеет большое значение для различных отраслей промышленности. Учет количества примесей в масле позволяет решить ряд задач по эксплуатации двигателей. Таким путем можно устанавливать моменты аварийного износа, определять сроки замены масла, исследовать влияние режимов работы двигателя на износ деталей, подбирать наиболее выгодные смазочные материалы и Т.Д. Часто возникает необходимость в определении следов металла в процессе перегонки нефти, так как присутствие некоторых элементов в катализаторе или исходном продукте может мешать проведению крекинг-процесса или портить дорогостоящий катализатор. Представляет интерес анализ масел на специально вводимые металлические присадки или вредные примеси. Важно также контролировать топливные масла, при сгорании которых оседает нагар с металлическими примесями. Некоторые, из которых вызывают коррозию деталей.

Известны конденсаторные датчики качества масла в двигателях, вырабатывающие сигнал о превышении определенного количества заряженных частиц в масле, которые появляются в технической жидкости в результате износа двигателя и разрушения молекул масла.

Целесообразно ввести более глубокую характеризацию примесей в технических жидкостях. Это позволяет сделать техника спектрального анализа, так как соединения и химические элементы имеют уникальную спектральную характеристику пропускания света, а также уникальную эмиссионную характеристику. Спектральный анализ обладает высокой чувствительностью и при малых концентрациях примесей значительно превосходит по точности химический анализ.

Из патента 2348029 RU известен анализатор расплава, включающий оптический спектрометр, размещенный в чувствительном элементе, который приводят в контакт с исследуемым расплавом. При чем для диспергирования излучения, попадающего на спектрометр используют кристалл и сетку, которые размещают на спектрометре.

Из патента 2361192 RU известен погружной портативный рефрактометр, в котором исследуемый флюид пропускают между двух сапфировых пластинок, причем зазор между пластинками составляет 1-3 мкм. При этом в корпус рефрактометра может быть помещен спектрометр для исследования проходящего и отраженного спектров.

Однако этот рефрактометр имеет большие геометрические размеры, в результате его невозможно поместить в емкости с техническими жидкостями в двигателях транспортных средств, самолетов, перекачивающих станций.

Целью полезной модели является уменьшение геометрических размеров анализатора качества технической жидкости, чтобы поместить прибор внутрь механизма и сделать анализ непрерывным.

Цель достигается за счет конструкции анализатора, которая кроме кюветы с зазором просвечиваемой области от 7 до 20 мкм включает в себя по крайней мере один осветитель с широкой спектральной характеристикой, расположенный с одной стороны кюветы, и набор светочувствительных элементов, расположенных с другой стороны кюветы. При этом между кюветой и каждым из светочувствительных элементов установлены спектрально-селективные элементы на основе поглощающих светофильтров либо интерференционных спектроделителей, пропускающие свет уникального для каждого светочувствительного элемента спектрального диапазона. Спектральные диапазоны спектрально-селективных элементов соответствуют характеристическим линиям поглощения ожидаемых в жидкости соединений и химических элементов, количество которых несет информацию о качестве технической жидкости. Материал кюветы должен быть прозрачен в области длин волн этих соединений.

Малые геометрические размеры анализатора позволяют разместить его в непосредственной близости от механизма. В результате анализ качества жидкости становится оперативным и непрерывным.

Анализатор обеспечивает с одной стороны непрерывный контроль появления примесей, свидетельствующих об износе механизма и выработке технический жидкости, с другой стороны оперативный контроль химического состава вновь заливаемой технической жидкости.

Осуществление полезной модели.

Анализатор качества технического масла включает в себя кювету, прозрачную в спектральной области полос поглощения детектируемых соединений и химических элементов. Например, для детектирования элементов Fe, Си, Рb кювета прозрачна в спектральном диапазоне по крайней мере от 250 нм до 330 нм, и выполнена из кварца марки КУ-1. Кювета представляет собой две полированные пластинки установленные плоскостями параллельно друг другу с зазором 15 мкм. Пластинки заключены в оправу, имеющую входное и выходное отверстие для пропускания потока жидкости. Оправа также является элементом, посредством которого осуществляется крепеж анализатора, несущим конструкцию анализатора. При этом материал оправы не должен вступать во взаимодействие с исследуемой технической жидкостью. Оправа кюветы выполнена, например, из металла или фторопласта.

С одной стороны плоскости прозрачных пластинок крепят осветитель с широким спектром излучения, например, лампу марки HALOGEN BULB 100 Вт 230 В 1400 Lm.

С другой стороны плоскости прозрачных пластинок крепят светочувствительные элементы, например фотоэлектронные умножители марки ФЭУ-87. Количество светочувствительных элементов выбирают в соответствии с количеством наименований детектируемых соединений и химических элементов.

Между кюветой и светочувствительными элементами крепят спектрально-селективные элементы, пропускающие свет уникального для каждого светочувствительного элемента спектрального диапазона. Спектральные диапазоны спектрально-селективных элементов соответствуют характеристическим линиям поглощения ожидаемых в жидкости соединений и химических элементов, количество которых несет информацию о качестве технической жидкости.

Спектрально-селективные элементы выполняют на основе поглощающих светофильтров либо интерференционных спектроделителей (зеркал с многослойным диэлектрическим покрытием).

Для детектирования элементов Fe, Сu, Рb выполняют три спектрально-селективных элемента на основе интерференционных спектроделителей с полосами пропускания от 290 нм до 300 нм, от 320 нм до 334 нм, от 267 до 280 нм соответственно.

Анализатор качества технических жидкостей крепят на корпус двигателя. Из картера двигателя выполняют отвод и соединяют его с входным отверстием анализатора, обеспечивая поток масла из картера в анализатор.

Сигнал со светочувствительных элементов подают на вход АЦП. Далее сигнал в микроконтроллере сравнивается с сохраненным ранее эталонным сигналом. При уменьшении сигнала какого-либо из светочувствительных элементов ниже заранее определенного уровня микроконтроллер формирует информационный сигнал.

Описание рисунков.

На рисунке 1 представлена общая конструкция анализатора качества технических жидкостей. 1 - прозрачные пластинки кюветы, 2 - осветитель, 3 - фотоэлектронные умножители, 4 - спектроделители, 5 - входное отверстие для подачи исследуемой жидкости, 4 - выходное отверстие для слива жидкости.

1. Анализатор качества технического масла на основе исследования спектральной характеристики пропускания, включающий кювету с зазором просвечиваемой области 7-20 мкм, по крайней мере один осветитель, расположенный с одной стороны кюветы, светочувствительные элементы, расположенные с другой стороны кюветы, отличающийся тем, что осветитель излучает свет в диапазоне длин волн от 300 нм до 1100 нм, а между кюветой и каждым из светочувствительных элементов установлены спектрально-селективные элементы, пропускающие свет уникального для каждого светочувствительного элемента спектрального диапазона.

2. Анализатор качества технического масла по п.1, отличающийся тем, что спектрально-селективные элементы выполнены на основе поглощающих светофильтров либо на основе интерференционных спектроделителей.