BE1022968B1

BE1022968B1 - Oliesensor voor een compressor.

Info

Publication number: BE1022968B1
Application number: BE2015/5273A
Authority: BE
Inventors: Jeroen Alois M Firlefijn; Guido Jozef Peeters
Original assignee: Atlas Copco Airpower Naamloze Vennootschap
Priority date: 2015-04-24
Filing date: 2015-04-24
Publication date: 2016-10-24
Also published as: EP3540410A1; BE1022968A1; WO2016168901A1; US10816465B2; CN108064337A; ES2769035T3; CN108064337B; EP3286548B1; PL3286548T3; US20180136124A1; EP3286548A1

Abstract

Oliesensor die een houder (2) omvat waaraan een langwerpig kristal (3) is bevestijgd dat transparant is voor infrarood licht en met een brekingsindex groter dan de brekingsindex van de te onderzoeken olie (5), waarbij in de houder (2) aan het one uiteinde (4A) van het langwerpig kristal (3) een lichtbren (7) is voorzien voor het zenden van licht in het infrarode spectrum in het langwerpig kristal (3) en aan het andere uiteinde (4B) van het langwerpig kristal (3) detectiemiddelen (8) voor het meten van de intensiteit van het licht dat, bij doorgang door het langwerpig kristal (3), minstens vier maal na elkaar totale reflectie ondergaat aan een grensvlak (9) in een contactzone (10) waarmee het langwerpig kristal (3) in contact komt mat de te onderzoeken olie (5) daardoor gekenmerkt dat de oliesensor (1) verder is voorzien van minstens één temperatuursensor (11) om de temperatuur van minstens één van de onderdelen van de oliesensor (1) te bepalen.

Description

Oliesensor voor een compressor.

De huidige uitvinding heeft betrekking op een oliesensor, in het bijzonder een oliesensor om de veroudering van olie in een machine te bepalen, meer bepaald in een compressor.

Met compressor wordt hier bedoeld alle types van gas- en luchtcompressoren, zoals centrifugaal compressoren, schroeien tandcompressoren, zuigercompressoren, schroef- en rootsblowers, vacuumpompen alsook de respectievelijke expansiemachines.

Compressoren zijn vaak voorzien van een oliecircuit voor de toevoer van olie naar delen van de machine waar smering en/of koeling nodig is. Als olie kan minerale olie, halfsynthetische olie, synthetisch olie, PAG-olie of een andere olie worden gebruikt.

Na het vervullen van de smeer- en/of koelfunctie, wordt de olie in het oliecircuit opgevangen, en opnieuw geschikt gemaakt voor smering- en/of koelingsdoeleinden en, vervolgens, teruggevoerd naar delen van de machine waar de smering en/of de koeling nodig is.

Teneinde de olie opnieuw geschikt te maken voor smerings-en/of koelingsdoeleinden, is het oliecircuit doorgaans voorzien van een koeler om de olie te koelen en/of van een filtersysteem om verontreinigingen uit de olie te verwijderen,

Dankzij de aanwezigheid van zulke koeler en/of zulk filtersysteem in een oliecircuit, kan een hoeveelheid olie gedurende een hele tijd in een compressor gebruikt worden zonder dat er nieuwe olie in de machine dient te worden gebracht.

ben probleem dat zich voordoet is dat de eigenschappen van de olie, met name die eigenschappen van de olie die van belang zijn voor de smerende en/of koelende werking, zoals bijvoorbeeld de viscositeit en andere tribologische eigenschappen, afnemen door degradatieprocessen veroorzaakt door de herhaaldelijke blootstelling van de olie aan de verschillende condities in de machine, met name degradatieprocessen zoals oxidatie, temperatuurdegradatie en andere veroudering veroorzakende processen.

In een compressor wordt olie vaak niet uitsluitend gebruikt om mechanische onderdelen te smeren en te koelen, zoals lagers en tandwielen, maar wordt olie ook in de compressieruimte gebracht om samengeperst gas te koelen, en om een afdichtende functie te vervullen tussen de rotor(en) en de behuizing van het compressorelement. Het is duidelijk dat, telkens in deze tekst wordt gesproken over samengeperst gas, tevens een mengsel van samengeperste gassen kan worden bedoeld, zoals bijvoorbeeld perslucht.

Na de compressie, wordt de olie doorgaans door middel van een olieafscheider uit het samengeperst gas gehaald en vervolgens terug in het oliecircuit gebracht.

In het compressorelement wordt de olie intens gemengd met het gas, en kan de olie ook in contact komen met eventueel in het gas aanwezige verontreinigingen, wat de degradatieprocessen nog kan versnellen.

Ais na verloop van tijd de eigenschappen van de olie n:1 meer voldoende zijn om een goede smerende en/of koelende werking te kunnen verzekeren, kan dat resulteren in een minder goede werking van de compressor, eventuele slijtage en mogelijks zelfs in het falen van onderdelen van de compressor of van de compressor in zijn geheel.

Om de voormelde redenen moet de olie in een compressor worden vervangen vooraleer de voor die olie voorgeschreven gebruiksduur bereikt is en de eigenschappen van de olie mogelijks onvoldoende zouden kunnen zijn. Een nadeel is dat de compressor, tijdens het vervangen van de olie, buiten werking dient te worden gesteld en dat het vervangen van de olie duur is.

De condities waaraan de olie blootgesteld wordt kunnen echter verschillen van machine tot machine, bijvoorbeeld door verschillen in gebruiksregimes en/of verschillende omgevingsfactoren. Bij een compressor kan bijvoorbeeld een hogere luchtvochtigheid leiden tot een snellere veroudering van de olie.

De voorgeschreven gebruiksduur van de olie is zodanig bepaald dat, ook bij compressoren waar een snelle veroudering van de olie optreedt, de olie tijdig zal worden vervangen. Een nadeel hiervan is dat bij compressoren waar veroudering van de olie minder snel optreedt, de olie vroegtijdig vervangen wordt, of met andere woorden, voor het bereiken van het einde van de levensduur, wat leidt tot nodeloze kosten.

Om dit probleem te vermijden, kan de olie in de compressor gecontroleerd worden om te bepalen of de olie al dan niet aan vervanging toe is.

Dit kan bijvoorbeeld door het nemen van een oliestaal, bijvoorbeeld door middel van een meet koppeling, bijvoorbeeld model SMK20 van Stauff. Zulks laat toe om op eenvoudige wijze een oliestaal te nemen, zonder dat de machine buiten werking dient te worden gesteld. Vervolgens kan het afgenomen oliestaal in een laboratorium omgeving met speciale apparatuur worden onderzocht, teneinde te onderzoeken of de olie al dan niet aan vervanging toe. Zo kan bijvoorbeeld met infrarood spectroscopie worden vastgesteld of bepaalde bestanddelen van de olie verminderd of zelfs verdwenen zijn en of er andere stoffen in de olie zijn bijgekomen, door degradatieprocessen zoals oxidatie.

Een nadeel van zulke werkwijze is dat het nemen van een oliestaal, het transporteren van het oliestaal naar een laboratorium en het vervolgens uitvoeren van een analyse erg duur en tijdrovend is, en dat dit alles dient te worden herhaald wanneer op een later tijdstip opnieuw moet worden onderzocht of de olie inmiddels aan vervanging toe is.

Er zijn verscheidene oliesensoren bekend voor het meten van de oliekwaliteit van motorolie in het oliecircuit van een verbrandingsmotor, zoals capacitieve, inductieve, magnetische, elektrochemische of optische oliesensoren. Uit testen is echter gebleken dat zulke oliesensoren niet volstaan om de veroudering van olie in een compressor op adequate wijze te bepalen.

De capacitieve, inductieve, magnetische en elektrochemische oliesensoren voor motorolie kunnen wijzigingen in de additieven in olie meten, maar niet of onvoldoende de kleine, specifieke veranderingen ten gevolge van veroudering in een olie met weinig of geen additieven, zoals een olie vonr compressoren.

Terwijl aan motorolie veel additieven worden toegevoegd, worden aan olie voor compressoren doorgaans zeer weinig of zelfs geen additieven toegevoegd, omdat de meeste additieven niet werkzaam blijven gedurende de gebruiksduur van olie voor compressoren die typisch aanzienlijk langer is dan deze van motorolie. Inderdaad, olie in compressoren kan typisch een levensduur van verscheidene duizenden uren bereiken, terwijl motorolie typisch slechts enkele honderden uren meegaat.

Optische oliesensoren voor motorolie kunnen wel specifieke veranderingen meten, namelijk door in een golflengteband te meten waarin moleculen geëxciteerd worden die ten gevolge van degradatieprocessen toe- of afnemen zodat de meting een maat is voor de veroudering van de olie, maar zijn niet gevoelig genoeg om voldoende nauwkeurig kleine veranderingen ten gevolge van veroudering in een olie voor compressoren over een lange gebruiksduur te meten.

Het GB 2.105.058 beschrijft een infrarood spectrofotometer met een ATR element voor meervoudige interne reflectie voor het meten van de concentratie van welbepaalde stoffen in een vloeistof. Deze infrarood spectrofotometer bestaat echter uit een complexe en omvangrijke opstelling, die onder andere is voorzien van spiegels in aparte behuizingen en van een, via een overbrenging door een motor aangedreven, schijf met filters. Om die reden kan zulke spectrofotometer niet op eenvoudige wijze in een oliecircuit van een compressor worden geplaatst.

Bovendien is gebleken uit testen dat de meetresultaten van een dergelijke infrarood spectrofotometer bij gebruik in het oliecircuit van een compressor sterk worden verstoord door de ongelijkmatige opwarming van de onderdelen van de infrarood spectrofotometer ten gevolge van de temperatuur van de olie in het oliecircuit en van de temperatuur van de omgeving, welke beide temperaturen kunnen variëren.

De huidige uitvinding beoogt een oplossing te bieden aan één of meer van de voornoemde en/of andere nadelen. Hiertoe betreft de uitvinding een oliesensor die een houder omvat waaraan een langwerpig kristal is bevestigd dat transparant is voor infrarood licht en met een brekingsindex groter dan de brekingsindex van de te onderzoeken olie, waarbij in de houder aan het ene uiteinde van het langwerpig kristal een lichtbron is voorzien voor het zenden van licht in het infrarode spectrum in het langwerpig kristal en aan het andere uiteinde van het langwerpig kristal detectiemiddelen voor het meten van de intensiteit van het licht dat, bij doorgang door het langwerpig kristal, minstens vier maal na elkaar totale reflectie ondergaat aan een grensvlak in een contactzone waarmee het langwerpig kristal in contact komt met de te onderzoeken olie, en waarbij de oliesensor verder is voorzien van minstens één temperatuursensor om de temperatuur van minstens één van de onderdelen van de oliesensor te bepalen.

Een voordeel van een oliesensor volgens de huidige uitvinding is dat zulke oliesensor toelaat om in een oliecircuit van een compressor te worden aangebracht, teneinde op discrete tijdstippen of op continue wijze, een eigenschap van de olie te meten, welke eigenschap een maat is voor de veroudering van de olie.

Nog een voordeel van een oliesensor volgens de uitvinding is dat deze toelaat specifieke veranderingen in olie in compressoren te meten over een lange gebruiksduur en met een grote gevoeligheid. De oliesensor volgens de huidige uitvinding kan ook gebruikt worden om veranderingen in motorolie te meten, met name wanneer een grote gevoeligheid gewenst is.

Het voornoemde langwerpig kristal is een ATR element voor meervoudige interne reflectie aan een grensvlak dat in contact wordt gebracht met de te onderzoeken olie. ATR staat voor attenuatie van de totale reflectie. Het langwerpig kristal heeft een hogere brekingsindex dan de te onderzoeken olie. Bij voorkeur heeft het langwerpig kristal een brekingsindex groter dan 1,6, in het bijzonder groter dan 1,9 en bij voorkeur groter dan 2,2.

Als licht in het ATR element invalt op het grensvlak met de olie onder een hoek groter dan de kritische hoek, treedt, volgens de wet van Snellius, totale interne reflectie op waarbij het licht wordt gereflecteerd onder dezelfde hoek als de invalshoek.

Wanneer aan het grensvlak een deel van het licht geabsorbeerd wordt door de olie, ontstaat er attenuatie. Het spectrum van deze attenuatie, of met andere woorden het verloop van de attenuatie in functie van de golflengte, is representatief voor de samenstelling van de olie en wordt bepaald door vibraties van moleculen die geëxciteerd worden door het licht.

In een langwerpig kristal wordt het licht zo een aantal k“^ gereflecteerd en aan het grensvlak kan telkens een deel van het licht geabsorbeerd worden door de olie : zo wordt door meervoudige interne reflectie de totale attenuatie versterkt wat de gevoeligheid van de oliesensor verhoogt.

Bij voorkeur is het langwerpig kristal zodanig gedimensioneerd dat de diameter van de kleinste bol die het kristal omvat minstens vier maal groter is dan de grootste bol die in het langwerpig kristal kan ingeschreven worden.

In een praktische uitvoeringsvorm bestaat het langwerpig kristal minstens gedeeltelijk uit zinkselenide, zinksulfide, arseensulfide, zilverhalogenide, galliumarsenide, germanium, silicium, zirkoon oxide, KRS-5, KRS-6, saffier, Gasir® en/of diamant. Het langwerpig kristal kan ook gedeeltelijk of geheel bestaan uit niet-kristallijn materiaal.

Het langwerpig kristal kan volgens een bijzondere uitvoeringsvariant voorzien zijn van een coating, minstens gedeeltelijk in de zone waar het kristal in contact komt met de te onderzoeken olie. Zulke coating kan bijvoorbeeld dienen om de chemische en/of slijtagebestendigheid van het langwerpig kristal voor de te onderzoeken olie te verbeteren. De coating kan ook dienen om afzettingen op het langwerpig kristal tegen te gaan. Als coating kan bijvoorbeeld een DLC coating aangebracht worden, waarbij DLC staat voor diamond-1.1 ke carbon.

Bij voorkeur is rondom het langwerpig kristal aan beide uiteinden een afdichting aangebracht tussen de houder en het langwerpig kristal, en is de afdichting zodanig uitgevoerd en/of gemonteerd, dat deze aan minstens één zijde een uitzetting van het langwerpig kristal toelaat.

Zulke afdichting kan al dan niet worden vervaardigd uit gangbare afdichtingsmaterialen zoals: EPDM, NBR, Viton®,

Kalrez®, silicone en dergelijke, of enigerlei combinatie van zulke en/of andere materialen. Deze oliesensor kan op eenvoudige wijze in het oliecircuit van een compressor geplaatst worden.

Bij voorkeur is het voornoemde langwerpig kristal cilinder-of buisvormig uitgevoerd. Bij voorkeur is minstens één uiteinde van dit langwerpig kristal kegelvormig afgeschuind.

Er werd gevonden dat met een cilindervormig langwerpig kristal met een lengte van minstens lOmm, in het bijzonder minstens 20mm, bij voorkeur minstens 40mm en een diameter van maximum 7mm, in het bijzonder maximum 5mm, bij voorkeur maximum 3mm, goede metingen mogelijk zijn.

Er werd ook gevonden dat bij een buisvormig kristal met een verhouding van binnen- tot buitendiameter tussen 0,3 en 0,9, in het bijzonder tussen 0,5 en 0,9, en bij voorkeur tussen 0,7 en 0,9, het aantal interne reflecties sterk verhoogt, tot bijna verdubbelt, ten opzichte van een even lang cilindervormig langwerpig kristal, met weinig of geen vermindering van de intensiteit van het licht dat aan het ene uiteinde uit het langwerpig kristal treedt ten opzichte van de intensiteit die aan het andere uiteinde in het langwerpige kristal gezonden wordt.

In het buisvormig langwerpig kristal kan verder een concentrische reflector aangebracht zijn en/of het buisvormig langwerpig kristal kan gevuld zijn met lucht of een ander gas. Het buisvormig langwerpig kristal kan ook gevuld zijn met een vast materiaal.

Er werd vastgesteld dat, door gegolfd uitvoeren van het oppervlak van het langwerpig kristal dat in contact kan komen met de te onderzoeken olie en door dit oppervlak te voorzien van pieken en dalen die ongeveer evenwijdig verlopen met de lengterichting van het langwerpig kristal, het aantal interne reflecties sterk verhoogd, tot bijna verdubbeld, kan worden.

De oliesensor volgende de huidige uitvinding is ook voorzien van minstens één temperatuursensor om de temperatuur van minstens één van de onderdelen van de oliesensor te bepalen. Op basis van referentiemetingen bij verschillende temperaturen van de olie in het oliecircuit en van verschillende temperaturen van de omgeving, kan met behulp van de temperatuur gemeten door één of meerdere van deze temperatuursensoren, de meting van de oliesensor omgerekend worden naar een .referentietoestand zodat nauwkeurig kleine veranderingen in de olie ten gevolge van veroudering over een lange gebruiksduur van de olie in de compressor gemeten kunnen worden.

In een praktische uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding is de voornoemde lichtbron een thermische straler, waarvan een filament of een membraan elektrisch kan worden verhit tot een temperatuur van meer dan 400°C, in het bijzonder meer dan 500 °C en bij voorkeur meer dan 600°C om licht uit te sturen. Een mogelijke lichtbron is bijvoorbeeld het type MIRL17-900 van Intex. De lichtbron kan continu, pulserend of intermitterend werken.

Een oliesensor volgens de huidige uitvinding kan ver^pr voorzien zijn van een ingangsreflector om meer door de lichtbron uitgestuurd licht in het langwerpig kristal te zenden zodat het op het grensvlak van het langwerpig kristal met de olie invalt onder een hoek groter dan de kritische hoek. Met een dergelijke ingangsreflector kan voor een zelfde gewenste lichtoutput een lichtbron met een kleiner vermogen gebruikt worden, die goedkoper en kleiner is. Een compacte uitvoeringsvorm kan bekomen worden als de ingangsreflector grotendeels het kortste pad tussen de lichtbron en het nabije uiteinde van het langwerpig kristal omhult.

Een oliesensor volgens de huidige uitvinding kan verder voorzien zijn van een uitgangsref lector om meer licht na doorgang door het langwerpig kristal naar de detectiemiddelen te zenden. Een dergelijke uitgangsreflector kan voor dezelfde detectiemiddelen de gevoeligheid van de oliesensor verhogen. Een compacte uitvoeringsvorm kan bekomen worden als de uitgangsreflector grotendeels het kortste pad tussen de detectiemiddelen en het nabije uiteinde van het langwerpig kristal omhult.

In een praktische uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding kunnen de detectiemiddelen in de oliesensor bijvoorbeeld de intensiteit van licht met een golflengte tussen 2.000 en 20.000 nanometer meten.

In een praktische uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding omvatten de detectiemiddelen een pyro-elektrische of ferro-elektrische detector, een thermozuil detector, een resistieve of diode microbolometer, een fotogeleidende of fotovoltaïsche detector. De detectiemiddelen kunnen voorzien zijn van een venster dat slechts een deel van het spectrum van het infrarode licht doorlaat naar de detectiemiddelen. Door e^n passende keuze van het materiaal waaruit het venster bestaat kan met de detectiemiddelen het licht in een welbepaalde golflengteband gemeten worden. Het venster kan ook als een coating op de detectiemiddelen aangebracht zijn.

Alternatief kan het venster ook als een Fabry-Pérot filter uitgevoerd zijn, waarbij geregeld kan worden welk deel van het infrarode licht doorgelaten wordt naar de detectiemiddelen. Zo kan achtereenvolgens met verschillende instellingen van de Fabry-Pérot filter het licht in de overeenkomstige verschillende golflengtebanden gemeten worden.

De huidige uitvinding betreft ook een oliesensor waarbij de detectiemiddelen meerdere detectoren omvatten, elk mogelijks voorzien van een bepaald venster zodat het licht in meerdere golflengtebanden gemeten kan worden. Een voorbeeld van een dergelijke detector is de LIM-011 van Infratec.

De detectiemiddelen kunnen ook zoals een beeldsensor bestaan uit een matrix van pixels, met zones waarvoor een bepaald venster, mogelijks ook als coating, is aangebracht, zodat door het selecteren van bepaalde zones van pixels een bepaalde golflengteband gemeten kan worden.

De detectiemiddelen kunnen volgens de uitvinding meerdere detectoren omvatten, waarbij een centrale detector de intensiteit kan meten van een deel van het licht dat uitgezonden wordt door de lichtbron en rechtstreeks invalt op de detectiemiddelen, dus volgens een ongeveer rechte lijn van de lichtbron naar deze centrale detector. Met deze centrale detector kan ook de temperatuur van de lichtbron bepaaJui. worden.

In een praktische uitvoeringsvorm kunnen hiervoor de kegelvormige, afgeschuinde uiteinden van het cilindervormig, langwerpig kristal afgeknot worden, zodat een deel van het licht uitgezonden door de lichtbron ongeveer volgens de aslijn door het cilindervormig langwerpig kristal gaat en rechtstreeks invalt op de centrale detector. Bij voorkeur is rond de centrale detector een afscherming aangebracht om te verhinderen dat licht dat niet rechtstreeks van de lichtbron komt invalt op de centrale detector.

De huidige uitvinding betreft ook een compressor waarvan het oliecircuit voorzien is van een dergelijke oliesensor. Bij voorkeur wordt de oliesensor in het oliecircuit van een compressor voorzien stroomafwaarts ten opzichte van een koeler en stroomopwaarts ten opzichte van een olie-injectie in de compressieruimte van een compressorelement of in de lagers of tussen tandwielen, waarmee het compressorelement aangedreven wordt en/of de rotoren gesynchroniseerd worden.

De huidige uitvinding betreft ook een werkwijze voor het bepalen van de mate van veroudering gedurende een bepaald tijdsinterval van olie die circuleert in een compressor, vacuümpomp of expander, waarbij deze werkwijze de volgende stappen omvat: - een oliesensor volgens de uitvinding in contact brengen met een deel van de olie die circuleert; ~ intensiteit van het licht na doorgang in het langwerpig kristal in een bepaalde golflengteband een eerste maal meten aan het begin van het voornoemde tijdsinterval en een tweede maal aan het einde van voornoemde tijdsinterval; en

- de mate van veroudering gedurende dat tijdsinterval van de olie bepalen als de verandering van de gemeten intensiteit van het licht in die golflengteband tussen beide metingen.

Bij voorkeur wordt de golf .lengteband zodanig gekozen dat de te onderzoeken olie na veroudering een andere infrarood absorptie vertoont in deze golflengteband.

De huidige uitvinding betreft ook volgende werkwijze. Eerst wordt een oliesensor volgens de uitvinding in contact gebracht met een deel van de olie die circuleert. Met de oliesensor volgens de uitvinding wordt de intensiteit van het licht na doorgang in het langwerpig kristal in een bepaalde golflengteband en in een referentiegolflengteband op een eerste tijdstip gemeten aan het begin van een tijdsinterval en wordt een eerste verhouding tussen beide bepaald. Op een tweede tijdstip aan het einde van het tijdsinterval wordt het licht na doorgang in het langwerpig kristal in de bepaalde golflengteband en in de referentiegolflengteband een tweede maal gemeten en wordt een tweede verhouding tussen beide bepaald, De mate van veroudering gedurende het verstreken tijdsinterval kan dan bepaald worden als de verandering van de tweede verhouding tot de eerste verhouding. Bij voorkeur wordt de referentiegolflengteband zo gekozen dat de oliesensor geen of weinig verschil meet tussen ongebruikte olie en olie aan het einde van de voor die olie voorgeschreven gebruiksduur.

Een voordeel van deze werkwijze is dat de aldus bepaalde mate van veroudering niet beïnvloed wordt door de mogelijke verandering van de lichtbron en/of de detectiemiddelen ο"’"·"" de tijd, bijvoorbeeld het minder uitsturen van licht door de lichtbron en/of het meten van een kleinere waarde door de detectiemiddelen voor een zelfde intensiteit van licht,

De huidige uitvinding betreft ook volgende werkwijze, De temperatuur van minstens één van de onderdelen van de oliesensor wordt gemeten en met deze gemeten temperatuur wordt de meting van de oliesensor gecorrigeerd. Zo kunnen bijvoorbeeld referentiemetingen uitgevoerd worden op een niet verouderde olie bij verschillende temperaturen van een onderdeel van de oliesensor, bijvoorbeeld ten gevolge van verschillende olietemperaturen en/of omgevingstemperaturen. Met goed bekende interpollatietechnieken kan dan de meting van de oliesensor gecorrigeerd worden op basis van de gemeten temperatuur van dat onderdeel.

Een voordeel van deze werkwijze is dat de aldus gecorrigeerde meting van de oliesensor niet of minder beïnvloed wordt door variërende temperaturen van de onderdelen van de oliesensor.

Volgens de uitvinding kunnen de metingen van de oliesensor ook getoond worden op een display van de compressor. Zo kan de gebruiker en/of onderhoudstechnieker de veroudering van de olie controleren. Het is ook mogelijk dat de metingen van de oliesensor via een netwerk doorgestuurd worden om vanop afstand de veroudering van de olie van die compressor te kunnen controleren.

Volgens de uitvinding kunnen de metingen van de oliesensor ook doorgestuurd worden naar de controller van de compressor om bijvoorbeeld bij het overschrijden van vooraf bepaalde limieten voor de veroudering van de olie een auditief en/of visueel alarm te activeren, en/of de werking van compressor te beperken tot bepaalde limieten om slijtage en/of schade aan de compressor door de minder goede koeling en/of smering van de verouderde olie te voorkomen.

Met het inzicht de kenmerken van de huidige uitvinding beter aan te tonen, zijn hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, enkele voorkeurdragende uitvoeringsvormen van een oliesensor volgens de uitvinding beschreven, met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin: figuur 1 schematisch een oliesensor volgens de uitvinding weergeeft; figuur 2 schematisch de werking van de oliesensor volgens figuur 1 weergeeft; figuur 3 een variant weergeeft van een oliesensor volgens figuur 1; en figuur 4 een andere uitvoeringsvorm weergeeft van het gedeelte dat in figuur 3 is aangeduid met pijl F3.

In figuur 1 is een oliesensor 1 volgens de uitvinding weergegeven die voorzien is van een houder 2. In dit geval kan aan de houder 2 dwars ten opzichte van de oliesensor 1 aan de ene zijde een niet in de figuur weergegeven eerste leiding gekoppeld worden om te onderzoeken olie 5 naar de oliesensor te voeren en aan de andere zijde een niet weergegeven tweede leiding om de te onderzoeken olie 5 van de oliesensor 1 weg te voeren.

In de voornoemde houder 2 is een ATR element voorzien voor meervoudige interne reflectie aan een grensvlak 9 dat in contact kan worden gebracht met te onderzoeken olie 5, welk ATR element volgens de uitvinding is uitgevoerd in de vorm van een cilindervormig, langwerpig kristal 3.

betreffende langwerpig kristal 3 is in dit geval, doch, niet noodzakelijk, aan beide uiteinden 4A en 4B kegel vormig afgeschuind,

Aan beide uiteinden 4A en 4B is bij voorkeur, doch niet noodzakelijk, een afdichting 6 voorzien tussen de houder 2 en het cilindervormig, langwerpig kristal 3, één en ander zodanig dat het cilindervormig, langwerpig kristal 3 kan uitzetten en krimpen ten opzichte van de houder 2. De uitvinding is echter niet als dusdanig beperkt, vermits zulke afdichting bijvoorbeeld ook slechts aan één uiteinde 4A of 4B kan worden voorzien.

Het cilindervormig, langwerpig kristal 3 is transparant voor infrarood licht en heeft een brekingsindex die groter is dan de brekingsindex van de te onderzoeken olie 5.

In een contactzone 10, die zich uitstrekt aan de buitenzijde van het langwerpig kristal 3 tussen de afdichtingen 6 aan beide uiteinde 4Ά en 4B, kan het langwerpig kristal 3 in contact gebracht worden met de te onderzoeken olie 5.

Aan een eerste uiteinde 4A van het cilindervormig, langwerpig kristal 3 is de houder 2 voorzien van een lichtbron 7, in dit geval een thermische straler.

Verder is bij voorkeur een ingangsreflector 12 voorzien aan de houder 2, welke ingangsreflector 12 het kortste pad tussen de lichtbron 7 en het eerste uiteinde 4A van het cilindervormig, langwerpig kristal 3 bijna volledig omhult.

Aan het andere, tweede uiteinde 4B van het cilindervorm/^ langwerpig kristal 3, is de houder 2 voorzien van detectiemiddelen 8.

Verder omvat de oliesensor 1 een uitgangsreflector 13 die aan de houder 2 kan zijn bevestigd en die het kortste pad tussen de detectiemiddelen 8 en het nabije uiteinde 4B van het cilindervormig, langwerpig kristal 3 bijna volledig omhult.

De oliesensor 1 is volgens de uitvinding verder voorzien van een temperatuursensor 11 die zodanig geconfigureerd is dat hij de temperatuur van minstens één van de onderdelen van de oliesensor 1 kan bepalen, in dit geval van de houder 2, doordat de temperatuursensor 11 in of aan deze houder 2 gemonteerd is.

De detectiemiddelen 8 en de temperatuursensor 11 staan in verbinding met een verwerkingseenheid 16, bijvoorbeeld in de vorm van een computer, die in staat is om de signalen gegenereerd door de betreffende detectiemiddelen 8 en de temperatuursensor 11 te interpreteren en/of te verwerken en op basis hiervan direct of indirect signalisatiemiddelen 17 aan te sturen. Deze signalisatiemiddelen 17 kunnen visueel, bijvoorbeeld een lamp of beeldscherm, of auditief, bijvoorbeeld een zoemer, zijn.

De verwerkingseenheid 16 kan ook volgens een niet op de tekening weergegeven verbinding signalen gegenereerd door de lichtbron 7, bijvoorbeeld een temperatuurmeting, ontvangen en gebruiken om de signalen gegenereerd door de detectiemiddelen 8 te interpreteren en/of te verwerken.

De oliesensor 1 volgens figuur 1 :i.s compact en ' — gemakkelijk: in het oliecircuit van een compressor geplaatst worden. Het bepalen van de veroudering van olie met deze oliesensor 1 is eenvoudig en kan als volgt gebeuren.

De werking van de oliesensor volgens de uitvinding wordt besproken aan de hand van figuur 2, waarin wordt weergegeven dat de lichtbron 7 aan het eerste uiteinde Ah licht in het langwerpig kristal 3 zendt, zodanig dat dit licht onder een hoek groter dan de kritische hoek invalt op een grensvlak 9 tussen het langwerpig kristal 3 en te onderzoeken olie 5 die langs het kristal 3 wordt geleid.

Aan het grensvlak 9 wordt het licht telkenmale intern in het langwerpig kristal 3 gereflecteerd. Telkens het licht invalt op het grensvlak 9 kan een deel van dit licht worden geabsorbeerd.

Aan het tweede uiteinde 4B meten de detectiemiddelen 8 de intensiteit van het licht na doorgang door het langwerpig kristal 3.

Figuur 3 geeft een variant van de oliesensor volgens de uitvinding weer. De detectiemiddelen 8 omvatten twee detectoren, namelijk een centrale detector 8A en een tweede detector 8B.

Met de tweede detector 8B wordt de intensiteit van het licht gemeten in een golflengteband waarin de te onderzoeken olie 5 bij veroudering absorptie vertoont.

Met de centrale detector 8A wordt de intensiteit van een deel van het licht gemeten dat uitgezonden wordt door de lichtbron 7 en invalt op de centrale detector 8Δ volgens een ongevf rechte lijn, De centrale detector 8A doet hierbij dienst als temperatuursensor door de intensiteit van de lichtbron 7 te meten die een maat is voor de temperatuur van de lichtbron 7,

Vervolgens wordt op een eerste tijdstip een eerste verhouding bepaald tussen de intensiteit gemeten door de tweede detector 8B en de centrale detector 8A.

Vervolgens wordt op een tweede tijdstip een tweede verhouding bepaald tussen de intensiteit gemeten door de tweede detector 8B en de centrale detector 8A.

De mate van veroudering gedurende het tijdsinterval tussen het eerste en tweede tijdstip wordt dan bepaald als de verandering van de tweede verhouding op het tweede tijdstip tot de eerste verhouding op het eerste tijdstip.

In figuur 4 is een buisvormig langwerpig kristal 3 weergegeven dat aan beide uiteinden 4Δ en 4B afgeschuind is. In de holte 15 bevindt zich een concentrische reflector 14. Aan het uiteinde 4A wordt licht in het buisvormig langwerpig kristal 3 gestuurd zodanig dat dit licht onder een hoek groter dan de kritische hoek invalt op het grensvlak 9. Aan het grensvlak 9 wordt het licht gereflecteerd en valt het vervolgens in op de concentrische reflector 14. Daar wordt het licht gereflecteerd waarna het opnieuw invalt op het grensvlak 9. Zo wordt het licht telkenmale intern in het buisvormig langwerpig kristal 3 gereflecteerd en telkens het licht invalt op het grensvlak 9 kan een deel van het licht worden geabsorbeerd.

Volgens de uitvinding kan het langwerpig kristal 3 enigszins gekromd zijn of zelfs een volledig gebogen vorm hebben.

De houder 2 kan ook zo uitgevoerd zijn dat de oliesensor als een probe in een opening in een leiding kan aangebracht worden.

De ingangsreflector 12 en/of uitgangsreflector 13 kunnen ook een andere vorm hebben en gedeeltelijk of geheel deel uitmaken van de houder 2. De ingangsreflector 12 en/of uitgangsreflector kunnen ook uit meerdere reflectoren bestaan, die zowel concaaf als convex gekromd kunnen zijn. De .ingangsref lector 12 en/of uitgangsref lector kunnen ook voorzien zijn van lenzen om een deel van het licht te convergeren of divergeren.

De centrale detector 8A kan zich ook op een afstand van de andere detectiemiddelen 8 bevinden. De detectiemiddelen 8 kunnen naast een eerste detector 8B ook nog meer detectoren omvatten.

De materialen van de onderdelen van de oliesensor 1 kunnen zo gekozen zijn dat deze weinig invloed ondervinden van thermische uitzetting.

De onderdelen van de oliesensor kunnen bevestigd zijn aan de houder met schroeven, lijm, kliksysteem of een nog andere bevestigingswij ze.

De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de als voorbeeld beschreven en in de figuren weergegeven uitvoeringsvormen, doch een oliesensor volgens de uitvinding kan volgens verschillende varianten worden verwezenlijkt-zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.

Claims

Conclusies .

1 _ Oliesensor die een houder (2) omvat waaraan een langwerpig kristal (3) is bevestigd dat transparant is voor infrarood licht en met een brekingsindex groter dan de brekingsindex van de te onderzoeken olie (5)·, waarbij in de houder (2) aan het ene uiteinde (4A) van het langwerpig kristal (3) een lichtbron (7) is voorzien voor het zenden van licht in het infrarode spectrum in het langwerpig kristal (3) en aan het andere uiteinde (4B) van het langwerpig kristal (3) detectiemiddelen (8) voor het meten van de intensiteit van het licht dat, bij doorgang door het langwerpig kristal (3), minstens vier maal na elkaar totale reflectie ondergaat aan een grensvlak (9) in een contactzone (10) waarmee het langwerpig kristal (3) in contact komt met de te onderzoeken olie (5), daardoor gekenmerkt dat de oliesensor (1) verder is voorzien van minstens één temperatuursensor (11) om de temperatuur van minstens één van de onderdelen van de oliesensor (1) te bepalen.
2.- Oliesensor volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat het deel van de lichtbron (7) dat licht kan uitsturen kan verhit worden tot een temperatuur van meer dan 400°C, in het bijzonder meer dan 500°C en bij voorkeur meer dan 600°C.
3·- Oliesensor volgens conclusie 2, daardoor gekenmerkt dat het deel van de lichtbron (7) dat licht kan uitsturen een membraan is dat als elektrische weerstand kan verhit worden.
4.- Oliesensor volgens conclusie 1, 2 of 3, daardoor gekenmerkt dat de lichtbron (7) is uitgevoerd in de vorm van een intermitterende en/of pulserende lichtbron.
5. - Oliesensor volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat een ingangsreflector (12) die bevestigd is aan de houder (2) zodanig geconfigureerd is dat deze ingangsref lector (12) een deel van het licht afkomstig van de lichtbron (7) kan opvangen en in het langwerpig kristal (3) zenden.
6. - Oliesensor volgens conclusie 5, daardoor gekenmerkt dat minstens 50%, bij voorkeur minstens 75% van het kortste pad tussen de lichtbron (7) en het uiteinde (4A) van het langwerpig kristal (3) in het volume ligt omhuld door de ingangsreflector (12).
7. - Oliesensor volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat een uitgangsreflector (13) die bevestigd is aan de houder (2) zodanig geconfigureerd is dat deze uitgangsreflector (13) een deel van het licht, na doorgang door het langwerpig kristal (3), kan opvangen en naar de detectiemiddelen (8) zenden.
8. - Oliesensor volgens conclusie 7, daardoor gekenmerkt dat minstens 50%, bij voorkeur minstens 75% van het kortste pad tussen de detectiemiddelen (8) en het nabijgelegen uiteinde (4B) van het langwerpig kristal (3) in het volume ligt omhuld door de uitgangsreflector (13) .
9. - Oliesensor volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt, dat het langwerpig kristal (3) zodanig geconfigureerd is dat licht uitgezonden door de lichtbron (7) bij doorgang door het langwerpig kristal (3) minstens acht maal totale reflectie ondergaat aan het grensvlak (9) in de contactzone (10) waar het langwerpig kristal (3) in contact komt met de te onderzoeken olie (5), in het bijzonder

minstens twaalf maal, bij voorkeur minstens twintig maal vooraleer het de detectiemiddelen (8) bereikt.
10. - Oliesensor volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de detectiemiddelen (8) zijn uitgevoerd voor het meten van de intensiteit in twee of meer golflengte banden.
11. - Oliesensor volgens conclusie 10, daardoor gekenmerkt dat de detectiemiddelen (8) zijn uitgevoerd voor het meten van de intensiteit in drie of meer golflengte banden, bij voorkeur in vier golflengte banden.
12. - Oliesensor volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de detectiemiddelen (8) ook een centrale detector (8A) omvatten die de intensiteit kan meten van een deel van het licht dat uitgezonden wordt door de lichtbron (7) en invalt op de centrale detector (8A) volgens een ongeveer rechte lijn.
13. - Oliesensor volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat rondom het langwerpig kristal (3) aan het ene uiteinde (4A) of andere uiteinde (4B} een afdichting (6) is aangebracht tussen de houder (2) en het langwerpig kristal (3) , die aan minstens één zijde uitzetting van het langwerpig kristal (3) toelaat.
14. - Oliesensor volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat het langwerpig kristal (3) cilindervormig is.
15. Oliesensor volgens één van de voorgaande conclusie0 1 tot 13, daardoor gekenmerkt dat het langwerpig kristal (3)

buisvormig is.
16. - Oliesensor volgens conclusie 15, daardoor gekenmerkt dat de verhouding van binnendiameter tot buitendiameter van het buisvormig langwerpig kristal (3) tussen 0,3 en 0,9 ligt, in het bijzonder tussen 0,5 en 0,9 en bij voorkeur tussen 0,7 en 0, 9.
17. - Oliesensor volgens conclusie 15 of 16, daardoor gekenmerkt dat in het voornoemde buisvormig langwerpig kristal (3) een concentrische reflector (14) is aangebracht.
18. - Oliesensor volgens conclusie 15, 16 of 17, daardoor gekenmerkt dat het voornoemde buisvormig langwerpig kristal (3) hol is en gevuld is met lucht, gas of een gasmengsel.
19. - Oliesensor volgens conclusie 15, 16 of 17, daardoor gekenmerkt dat de holte (15) in het voornoemde buisvormig langwerpig kristal (3) minstens gedeeltelijk gevuld is met een vast materiaal.
20. - Oliesensor volgens één van de voorgaande conclusies 14 tot 19, daardoor gekenmerkt dat het langwerpig kristal (3) aan het ene uiteinde (4A) en/of het andere uiteinde (4 B) kegelvormig afgeschuind is.
21. - Oliesensor volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat het langwerpig kristal (3} in de contactzone (10) waar het in contact komt met de te onderzoeken olie (5) gegolfd is.
22. - Oliesensor volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat het langwerpig kristal (3) in de

contactzone (10) waar het in contact komt met de te onderzoeken olie (5) voorzien is van een coating.
23. - Oliesensor volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de detectiemiddelen (8) een pyro-elektrische of ferro-elektrische detector omvatten.
24. - Oliesensor volgens één van de conclusies 1 tot 22, daardoor gekenmerkt dat de detectiemiddelen (8) een thermozuil detector omvatten.
25. - Oliesensor volgens één van de conclusies 1 tot 22, daardoor gekenmerkt dat de detectiemiddelen (8) een .resistieve of diode microbolometer, f otogeleidende of fotovoltaïsche detector omvatten.
26. - Oliesensor volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat het langwerpig kristal (3) minstens gedeeltelijk bestaat uit een materiaal uit de groep omvattende: zinkselenide, zinksulfide, arseensulfide, zilverhalogenide, galliumarsenide, germanium, silicium, zirkoon oxide, KRS-5, KRS-6, saffier, Gasir© en diamant.
27. - Compressor, expander of vacuümpomp, daardoor gekenmerkt dat deze compressor, expander of vacuümpomp is voorzien van een oliesensor (1) volgens één van de voorgaande conclusies.
28. - Compressor, expander of vacuümpomp volgens conclusie 27, daardoor gekenmerkt dat de oliesensor (1) in contact komt met te onderzoeken olie (5} die circuleert in een oliecircuit van de compressor, expander of vacuümpomp.
29. - Compressor, expander of vacuümpomp volgens conclusie 28, daardoor gekenmerkt dat de oliesensor (1) zich bevindt stroomafwaarts ten opzichte van een koeler en stroomopwaarts ten opzichte van een olie-injectie in de compressieruimte van een compressorelement of in lagers of tussen tandwielen.
30. - Werkwijze voor het bepalen van de mate van veroudering gedurende een bepaald tijdsinterval van olie die circuleert in een compressor, expander of vacuümpomp, daardoor gekenmerkt dat deze werkwijze de volgende stappen omvat: - een oliesensor (1) volgens één van de conclusies 1 tot 26 in contact brengen met een deel van de olie die circuleert; - de intensiteit van het licht na doorgang in het langwerpig kristal (3) in een bepaalde golflengteband een eerste maal te meten aan het begin van het voornoemde tijdsinterval en een tweede maal aan het einde van het voornoemde tijdsinterval; en - de mate van veroudering gedurende dat tijdsinterval van de olie te bepalen als de verandering van de gemeten intensiteit van het licht in die golflengteband tussen beide metingen.
31. - Werkwijze voor het bepalen van de mate van veroudering gedurende een bepaald tijdsinterval van olie die circuleert in een compressor, expander of vacuümpomp, daardoor gekenmerkt dat deze werkwijze de volgende stappen omvat: - een oliesensor (1) volgens één van de conclusies 1 tot 26 in contact brengen met een deel van de olie die circuleert; - het op een eerste tijdstip meten van de intensiteit van het licht na doorgang in het langwerpig kristal (3) in een bepaalde golf lengt eband en in referentiegolflengteband aan het begin van het

voornoemde tijdsinterval en het bepalen van een eerste verhouding tussen beiden; ~ het op een tweede tijdstip meten van de intensiteit van het licht na doorgang in het langwerpig kristal in een bepaalde golflengteband en in een referentiegolflengteband aan het einde van het voornoemde tijdsinterval en het bepalen van een tweede verhouding tussen beiden; en ~ het bepalen van de mate van veroudering van de olie gedurende het verstreken tijdsinterval op basis van de verandering van de tweede verhouding tot de eerste verhouding.
32. - Werkwijze volgens conclusie 31, daardoor gekenmerkt dat de referentiegolflengteband zo gekozen is dat de oliesensor (1) volgens één van de voorgaande conclusies 1 tot 26 in die referentiegolflengteband een verschil van maximaal 10%, bij voorkeur maximaal 5%, meet tussen ongebruikte olie en olie aan het einde van de voor die olie voorgeschreven gebruiksduur.
33. - Werkwijze volgens één of meer van de conclusies 30, 31 en 32, daardoor gekenmerkt dat de meting van de oliesensor (1) gecorrigeerd wordt in functie van een temperatuur van minstens één onderdeel van de oliesensor (1) .
34. - Werkwijze volgens één of meer van de conclusies 30 tot 33, daardoor gekenmerkt dat de meting van de oliesensor (1) gecorrigeerd wordt in functie van de intensiteit van een deel van het licht dat uitgezonden wordt door de lichtbron (7).
35. - Werkwijze volgens één of meer van de conclusies 30 i-m-

34, daardoor gekenmerkt dat de oliesensor (1) metingen doorstuurt naar een verwerkingseenheid (16).
36. - Werkwijze volgens conclusie 35, daardoor gekenmerkt dat de verwerkingseenheid (16) signalisatiemiddelen (17) kan aan-en/of uitzetten.
37. - Werkwijze volgens conclusie 35 of 36, daardoor gekenmerkt dat de verwerkingseenheid (16) metingen van de oliesensor (1) kan doorsturen naar een opslagmedium via een netwerk.