[发明专利]一种液压往复动密封状态监测传感器

说明书

技术领域

本发明涉及传感器，特别是一种液压往复动密封状态监测传感器。

背景技术

液压往复密封是一种用在液压执行元件中的关键基础元件，其作用是隔开压力相同或不同的空间以阻止液体或气体介质的交流。通常采用聚合物或者热塑性材料，以及复合材料等制成。在液压系统的各类故障中，由于密封失效而导致的液压介质泄漏既是其中最为主要的故障形式，也是最难解决的问题之一，不但影响了机械装备的作业效率和施工质量，还对环境造成了污染和危害。在工程实际中，导致液压系统往复动密封失效的原因主要有两个方面：一是液压系统的执行机构在持续不断的往复运动过程中，密封工作面会受到周期性的交变载荷作用，容易产生疲劳失效；二是在液压系统的实际作业环境中往往存在着大量造成油液污染的物质，随着执行机构的往复运动过程进入系统内部，会进一步加剧往复动密封的失效过程。此外，往复动密封的结构设计、安装、启动和运行是否正确等都是可能存在着造成其失效的原因。因此，液压系统执行元件工作的可靠性实际上主要取决于其中往复动密封的有效性。本发明以提高液压系统执行元件的可靠性为目标，利用光纤传感技术对液压系统往复动密封的状态进行及时监测，在装备的实际工作过程中实现对泄漏故障的监测和有效预防。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术不能在液压系统工作过程中实现对执行元件中的往复动密封状态进行实时监测这一不足，提供一种基于光纤光栅的液压往复动密封状态监测传感器的设计方案。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：

本发明提供的液压往复动密封状态监测传感器，其主要由往复动密封槽底面传感器和往复动密封槽侧面传感器组成，其中：往复动密封槽底面传感器包括密封槽底面传感光栅铺设基体，铺设在该基体内侧周向的密封槽底面应变传感光栅，以及铺设在该基体内侧轴向槽中的密封槽底面温度传感光栅，用来监测往复动密封底面的温度和应变变化；往复动密封槽侧面传感器包括密封槽侧面传感光栅铺设基体，铺设在该基体端面周向槽中的密封槽侧面应变的传感光栅，用来监测往复动密封侧面的应变变化。

所述的传感光栅都是用环氧树脂胶粘在相应铺设基体的凹槽中。

所述的往复动密封槽侧面传感器往复动密封槽底面传感器之间为过盈配合，以保证传感光栅和动密封工作面保持紧密接触，同时保证此两传感器之间的相对位置关系，以利于光纤的引出。

所述的往复动密封槽侧面传感器与往复动密封槽底面传感器，其轴向位置是由端盖和连接螺钉来固定的。

本发明提供的上述液压往复动密封状态监测传感器，其制备方法包括以下步骤：

(1)密封槽底面温度传感光栅的封装：

在裸光栅表面涂一层耐高温型环氧树脂，涂层的厚度以刚好能裹住光栅部位为宜，待其固化前穿入毛细钢管，确保裸光栅在毛细钢管的中间，然后用耐高温胶粘剂封住毛细钢管两端出口；

(2)密封槽底面应变传感光栅的铺设：

①在密封槽底面传感光栅铺设基体内表面已开设好的周向槽内均匀涂覆一层室温固化环氧树脂，

②待其未固化前铺设用于监测往复动密封应变变化的密封槽底面应变传感光栅，

③再铺设环氧树脂使其厚度与密封槽底面应变传感光栅的径向厚度一致,传感光纤的引出端与铺设在轴向槽中的底面温度传感光栅的光纤引出端一起引出；

(3)密封槽底面温度传感光栅的铺设：

①在密封槽底面传感光栅铺设基体内表面已开设好的轴向槽内均匀涂覆一层室温固化环氧树脂，

②待其未固化前铺设用于监测温度的光纤光栅，同时铺设密封槽底面应变传感光栅的光纤引出部分，

③再铺设环氧树脂使其厚度与往复动密封槽底面温度传感光栅的径向厚度一致,然后将底面温度传感光栅和密封槽底面应变传感光栅的光纤引出端一起从端盖中事先开设好的光纤引出孔中引出；

(4)密封槽侧面应变传感光栅的铺设：

①用软刷蘸室温固化环氧树脂在密封槽侧面传感光栅铺设基体端面的周向槽内均匀涂覆一层，

②待其未固化前铺设密封槽侧面应变传感光栅，

③铺设环氧树脂使其厚度与密封槽侧面应变传感光栅的径向厚度一致，其光纤的引出端经密封槽侧面传感光栅铺设基体上开设的轴向孔从端盖的光纤引出孔中引出；

(5)往复动密封槽底面传感器和往复动密封槽侧面传感器的安装：