[发明专利]与导电磨损对抗面一起使用的开路磨损传感器

说明书

技术领域

本发明涉及用于检测机器的一个或两个接触表面中的表面磨损的传感器，其中接触表面中的至少一个包括导电材料。

背景技术

机器（例如，高性能机器或发动机）中的接触部件之间的相对运动会导致一个或两个部件的过度磨损。例如，经受高频和低频振动的部件可能导致部件附接部或配合面的过度磨损。部件磨损，如果保持不被检测到，则会导致部件和机器故障。例如，燃烧涡轮发动机中的弹簧卡环经受来自因操作振动和动态作用力而与其它部件接触的表面磨损。

在一些应用中，可以通过使用润滑剂，通过采用具有高耐磨性的材料，和/或通过限制运动和接触从而限制所得部件磨损的设计特征，来将部件磨损控制到可接受的水平。然而，也存在许多不能消除相对运动的情况，比如在制动衬面中、啮合齿轮中、接触式滑动器中和滑动配合中，在这些应用中磨损是不可避免的。

对关键部件的磨损状况的了解可用于避免由于意外的部件故障而引起的被迫停机。这种了解也允许机器在方便的预定时间关闭以修复磨损的部件，而不是继续操作，直到部件磨损超出修复范围或者必须紧急关机。通过在进行预定停机时，确保磨损部分能够被修复而不是报废，并且避免被迫停机，能够节省可观的成本。

可以通过视觉和/或尺寸检查来确定部件继续操作的适宜性和磨损的程度。在一些应用中，使磨损指示器嵌入或者紧邻一个或多个接触表面。例如，在制动衬面的情况下，磨损极限切口或者“声响器”在发生了预定量的衬面磨损时生成听觉警报。

然而，存在周期性检查是不可行的许多应用，原因是比如时间和劳动力成本、检查成本以及由于检查停机时间引起的操作中断等。此外，视觉和听觉警报并非总是可行的监测方案，如监测燃气涡轮发动机的内部部件时那样。因此，需要一种能够在部件处于操作状态的同时监测部件磨损的系统。

安装在磨损部件的一个或两个中的磨损传感器能够有利地实现实时监测机器操作期间的部件磨损。这些传感器测量在易于磨损的区域中发生的磨损量，并且在发生了预选量的磨损时通知操作者。这些传感器提高了机器可靠性，并且能够实现更精确的维修计划。这种监测还提高了安全性，并且通过在任意部件损坏发生前指示维修需求，而降低操作和维修成本。实时磨损监测还避免了计划外停机。

在发明名称为“Wear Monitoring System with Embedded Conductors”的共有美国专利No.7,270,890中描述了一种导电性磨损传感器。该专利描述了包括闭路导电轨迹的传感器，其在对抗面磨穿导电轨迹时，转变成开路状态。虽然这种传感器具有许多应用，但是经常地，磨损对（即，沿磨损表面处于接触的两个部件）的两个构件是导电金属。在这种导电部件中不能检测开路。

附图说明

在以下描述中结合附图说明本发明，附图中：

图1-3示出了本发明的三个不同实施例。

图4-7示出了将本发明的磨损传感器施加到基体的工艺的连续步骤。

图8示出了包括本发明的磨损传感器的基体的截面图。

图9-11示出了由磨损对抗面的运动引起的基体表面的多个磨损阶段。

图12示出了被磨损对抗面磨损的基体的截面图。

图13-19示出了用于不同应用的磨损传感器的各种实施例的截面图。

具体实施方式

在详细描述与本发明的各方面的用于导电性对抗面的开路磨损传感器有关的具体方法和设备之前，应当注意的是，本发明在其各个实施例中主要是停留在硬件和方法步骤的新颖且非显而易见的组合。因此，在附图中通过传统元件代表硬件和方法步骤，只显示与本发明有关的特定细节，从而避免以对于受益于本文描述的本领域的技术人员来说显而易见的细节来模糊本公开。

以下描述的实施例并非旨在限定本发明的结构或者方法的界限，而只是提供示例性的构造。实施例是可以选择的而非强制性的，并且是示例性的而非穷举性的。

根据本发明，开路磨损传感器，包括例如构造为开路配置的两个紧邻磨损传感器导体，形成在介电基体或导电基体中。在后一应用中，磨损传感器导体与导电基体绝缘。在任一情况下，介电层（磨损表面或磨损涂层）形成在磨损传感器导体之上，并且当磨损表面被导电性磨损对抗面磨损时，导体暴露出来，并且对抗面使导体互连（桥接）或短路。该动作连通电路，并提供磨损表面已经被突破的指示（磨损指示）。