[实用新型]一种基于微流控技术的润滑油中颗粒分离的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及从润滑油中分离不同类型的金属颗粒的技术，尤其涉及一种基于微流控芯片技术的润滑油中颗粒分离的装置。

背景技术

润滑液体作为工业“血液”被广泛应用到动力机械设备中，实际上润滑液体中包含大量污染物，其中以固体污染物的危害最为严重。固体污染物中的金属颗粒硬度较高，容易造成机械设备运动部件的磨损，引发机械故障。此外通过对润滑油金属与非金属颗粒的材料、数量和尺寸等特性的研究，可有效地评价机械设备的工作状态，同时也可以预测该机械设备的故障状态。为了保证机械设备的安全运行，降低维修成本，针对运行状态进行实时检测成为机械设备状态检测必不可少的环节，对润滑油进行检测是其中非常重要的一部分。

根据传感器的工作原理不同，润滑油液检测可分为以下几类：动力学法，介电电泳法，磁分选法、声学法等。这几种方法都有各自的优缺点：

1)动力学法：对于动力学分离方法来说，固定障碍物的几何形状将决定系统的分离效率。而对于那些需要改变分离参数的情况，这将会极大地限制这种方法的使用。

2)介电电泳法：对于介电电泳分离方法来说，系统需要构造非常复杂的芯片，而且很难收集分离的颗粒。

3)磁选分法：对于磁分选分离方法来说，颗粒必须是铁磁性颗粒，这对分离的颗粒范围会造成很大的限制。

4)声学法：对于声学的分离方法来说，考虑到声力与粒子半径的立方成正比，这种方法一般不适合小颗粒。

上述方法均存在着供能需求大、试剂用量多、分离时间长、分离费用高等不足之处，具有较强的局限性，不能完全满足目前所需要的低成本、快速、简便的检测要求。

实用新型内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种低成本、结构简单、可快速地进行在线分离，领域内推广性强的、基于微流控芯片技术的润滑油中不同种类颗粒分离的装置。本实用新型主要利用微流控芯片技术、离心力原理对油液中不同种类的金属颗粒进行分离，并用LIBS(激光诱导击穿光谱学)技术进行检测，确认金属的成分，从而为液体的分析提供参考，实现液体在线检测。

本实用新型采用的技术手段如下：

一种基于微流控技术的润滑油中颗粒分离的装置，其特征在于，包括：

微流控芯片，所述微流控芯片包括基板和设置在所述基板上的微流控芯片主体；所述微流控芯片主体上设有一条用于待检测油液流动的主通道，一条与所述主通道相连通的用于聚焦颗粒油液流动的聚焦通道，一条与所述主通道和所述聚焦通道尾端相连通的用于混合待测油液和聚焦颗粒油液的混合通道，以及设置在所述混合通道尾端的多条分离通道；

微量注射泵，共有两台，一台与所述主通道的主通道进液孔相连，用于以预设速度注射带有金属颗粒的待测油液；另一台与所述聚焦通道的聚焦通道进液孔相连，用以预设速度注射不带颗粒的纯油液；

LIBS检测系统，与各条分离通道的尾端相连，用以确定每个分离通道的金属类型，以此来判断是否达到分离效果。

上述的两台微量注射泵，其中一台与主通道的主通道进液孔相连，通过调节微量注射泵的程序，使之以预设的速度向主通道注射待测油液。另一台与聚焦通道的聚焦通道进液孔相连，调节微量注射泵的程序，使之以预设的速度流向聚焦通道，聚焦通道的油液的作用就是使待测液中的颗粒能够贴着通道壁面运行，使不同种类的颗粒都能在同一位置进入弯道，根据离心分离的原理，由于不同种类的金属颗粒密度是不相同的，进而不同种类的颗粒的质量是不相同的，为了确保分离的准确性，本分离方式只针对颗粒尺寸相近的颗粒，根据离心力公式：

在颗粒尺寸近似的前提下，在初速度相同的情况下，不同种类的金属颗粒所受到离心力是不一样，因此不同种类的颗粒在进入弯道后会形成不同的轨迹，从而能进入不同的分离通道。LIBS检测系统与分离通道尾端相连，主要是用于检测分离结束后各个通道的金属种类，起到一个验证的作用，检验不同种类的颗粒是否进入了不同的分离通道(LIBS，激光诱导击穿光谱学技术，该技术通过超短脉冲激光聚焦样品表面形成等离子体，利用光谱仪对等离子体发射光谱进行分析，以此来识别样品中的元素组成成分，进而可以进行材料的识别、分类、定性以及定量分析)。

进一步地，所述主通道包括设置于所述主通道端部的用于润滑油样品投样的主通道进液孔，所述主通道为纵截面是长方形的通道。