[发明专利]密封系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种包括密封件的密封系统，该密封系统将液体保持在两个同心安装并且相对可旋转的部件之间的空间中。更具体地，本发明涉及这样一种密封系统，即，设有一个或多个用于测量与被密封的液体相关的一个或多个感兴趣参数的传感器。

背景技术

从US 20060006601中已知带有传感器的密封装置的一个实例。文中公开的装置包括具有径向密封唇的密封件，并且还包括延伸到被密封的空间中的测量探针。该测量探针暴露于被密封的介质，并且在一个实施方式中，探针配置成测量被密封介质的龄期。因此，被密封介质—典型的是润滑油—可以在油的条件恶化到无法接受的程度之前被更换。

从US 5648614中已知带有传感器的密封装置的另一实例，其中装置结合有电传感器和信号发生器。在一个实施方式中传感器是霍尔传感器，被安装在密封唇的气侧，用来检测由于泄漏产生的湿气。湿气检测指示密封件磨损，意味着密封件可在功能丧失到无法接受的程度之前被更换。

因此，存在许多应用，有利的是提出一种具有一个或多个传感器的密封件。但是，使用不同类型的传感器增加了带有传感器的密封单元的制造成本和复杂性，而且增加了用于接收和处理不同传感器信号的外围设备的需求。因此具有改进的空间。

发明内容

本发明的目的是限定一种设有一个或多个相同种类传感器的密封系统，该传感器能够容易地配置用于测量或检测与被密封的液体相关的各种参数。

通过包括一个或多个磁弹性共振(MER)传感器的密封系统可实现上述目的。

MER传感器包括磁弹性共振器，其典型地包括细条的非晶铁磁材料，例如Fe₄₀Ni₃₈Mo₄B₁₈。当暴露于时变磁场时，共振器在共振频率被引起振动，该共振频率会响应变化的磁性状态和机械状态而改变。因此，通过监控在恒定磁态的共振频率，可将改变归因于影响机械状态的感兴趣参数。

MER传感器还可包括具有两个或更多个共振元件的共振器，每个共振元件有特有的长度。磁弹性(ME)共振元件通常称作带。每条带的共振频率与其长度成反比，意味着每条带具有可区别于其它带的特征频率。因此，MER传感器可这样配置，即，使得每条带的共振频率的改变归因于不同的感兴趣参数。

ME带的共振频率还取决于其弹性模量以及密度。例如，质量上的增加有增加密度的效果，这会导致共振频率降低。因此，ME带可具有对于特定被分析物的存在作出化学响应的涂层。例如，为了检测被密封的液体中的水的存在，所述带可具有吸收水的TiO涂层。然后，带的频率-质量-增加响应被用来确定被密封在液体中的水的量。在另一实例中，ME带可具有响应增加的温度而膨胀的聚合物涂层。这增加带的弹性，导致共振频率降低。因此，带的频率-弹性响应可用于测量温度。

另外，磁弹性带(局部)浸入液体中会使其共振频率降低，相较于它在空气中的共振频率而言。所以，当ME带与所密封的液体相接触时泄漏可以被检测出来。这种降低由浸入程度以及液体产生的耗散剪切力决定。耗散剪切力取决于液体的粘度，因此ME带可用来测量粘度。

此外，ME带的弹性响应受到温度和所施加的磁场强度影响。所施加的磁场可这样选择，即，使带的弹性响应(和频率响应)不受温度变化影响。可替代地，所施加的磁场强度可这样选择，即，使得ME带的弹性响应对于温度非常敏感。那么，频率-温度响应可用来测量温度。

其它参数可以基于ME带的频率响应测量，如前所述，根据本发明的在密封系统中的磁弹性传感器可包括多条ME带。每条单独的带的频率响应可与独特的感兴趣参数相关联。可替代地或额外地，两条或更多条频率响应可以交叉关联，尤其是当被测参数受到一个以上因素影响的时候。

为了形成使ME带振动的时变磁场，每个ME传感器包括激励装置；例如，永磁体和激励线圈。在带中被诱发的机械振动反过来产生时变磁通量。因此，每个MER传感器还包括检测装置，该检测装置可包括用于检测结果磁通量信号的拾波线圈。一条或多条带的每一条的共振频率可从该信号中被提取出来。适合地，信号在例如示波器的处理单元中被处理，所述处理单元连接于ME传感器。

在一些应用中，需要连续监控个别参数。因此，MER传感器以连续模式运转，其中ME共振器持续共振。在其它应用中，以特定间隔监控感兴趣的参数是足够的；例如，每小时一次。那么MER传感器以间歇模式运转，其中ME共振器受到持续几秒钟的激励脉冲作用。