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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Gasgehalts einer
Flüssigkeit,
insbesondere einer Schmiermittelflüssigkeit.
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Gase
können
im Allgemeinen in molekularer (gelöster) Form, dispergierter Form
(als Gasbläschen)
und in Form von Oberflächenschaum
in einer Flüssigkeit
vorliegen. Schmiermittelflüssigkeiten,
insbesondere mineralische Motoröle,
können
bei Umgebungsdruck beziehungsweise bei einem Druck von 1 bar absolut
etwa 10 % Gas (Bunsenkoeffizient) in molekularer (gelöster) Form
aufnehmen. Nach dem Gesetz von Henry Dalton, welches besagt, dass
das in einer Flüssigkeit
maximal lösbare
Gasvolumen proportional zum Druck ist, kann dieselbe Schmiermittelflüssigkeit
bei einem Druck von 2 bar absolut etwa 20 % Gas lösen beziehungsweise
bei einem Druck von 3 bar absolut etwa 30 %, bei einem Druck von
4 bar absolut etwa 40 % usw. Das Gesetz von Henry Dalton gilt jedoch
nur für
den eingeschwungenen, „gesättigten" Zustand. In einer
Flüssigkeit,
die „untersättigt" ist, geht angebotenes
freies Gas in Lösung,
eine „übersättigte" Flüssigkeit
gibt Gas ab. Diese Ausgleichsvorgänge sind aber unter Umständen zeitintensiv.
Das Endergebnis ist ein Gasgehalt entsprechend dem genannten Gesetz.
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Es
sind sowohl Verfahren zur kontinuierlichen als auch Verfahren zur
diskontinuierlichen Messung des Anteils an freiem, nicht gelöstem Gas
in einer Flüssigkeit
bekannt. So kann zum Beispiel induktiv, über eine Impedanzmessung oder
mittels einer Korrioliskraft-Messeinrichtung
der Anteil an freiem Gas kontinuierlich gemessen werden. Auch mittels einer
RNT-Messtechnik, bei der eine Flüssigkeit
in einer definierten Schichtdicke mit Röntgen- beziehungsweise Gamma-Strahlen
bestrahlt beziehungsweise durchleuchtet wird, kann der freie Gasanteil bestimmt
werden. Ein Nachteil der RNT-Messtechnik liegt in der Nutzung von
Gamma- beziehungsweise Röntgenstrahlen,
wodurch zum einen die Entsorgung der Anlage problematisch ist, und
zum anderen durch die sicherheitstechnischen Auflagen bei dem Umgang
mit den dabei verwendeten radioaktiven Isotopen das Verfahren zusätzlich erschwert
wird.
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Die
genannten Messverfahren bestimmen, wie gesagt, den freien Gasgehalt
einer Flüssigkeit. Üblicherweise
wird bei diesen Messverfahren die Flüssigkeit (nahe) bei Umgebungsdruck
analysiert. Da die Flüssigkeit
in vielen Fällen
aber vor der Messung unter einem höheren Druck steht, muss sie
vor der Messung expandiert werden. Wenn die Flüssigkeit vor der Expansion
freies Gas enthält,
steht dieses nach der Expansion weiter zur Verfügung und wird gemessen. Sollte
die Flüssigkeit
aber auch größere Anteile
gelösten
Gases enthalten, entlösen
sich Teile dieses Gases bei der Expansion. Das Maß dieser
Entlösung
ist dabei abhängig
vom Grad der Übersättigung
nach der Expansion, von dem Expansionsverfahren und von der Zeit
zwischen Expansion und Messen. Folglich messen die genannten Messverfahren
den ganzen Anteil des vor der Expansion entlösten (freien) Gases und Teile
des vor der Expansion gelösten
Gases.
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Ein
weiteres bekanntes Messverfahren, das FEV-Verfahren, umgeht dieses
Problem. Hier wird eine Flüssigkeit
in einem etwa 10 Minuten andauernden Prozess immer wieder geschert
und dekomprimiert. Dadurch wird sämtliches Gas entlöst und man erhält als Messergebnis
den Gesamt-Gasgehalt. Ein eindeutiger Nachteil ist hierbei, dass
die Messung diskontinuierlich erfolgt.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein neues, kontinuierliches
Messverfahren zur Bestimmung des absoluten Gasgehalts einer Flüssigkeit,
insbesondere einer Schmiermittelflüssigkeit, zu schaffen.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe dadurch gelöst,
dass der Druck einer Flüssigkeit,
insbesondere einer Schmiermittelflüssigkeit, von einem ersten
Druck auf einen zweiten, kleineren Druck verringert wird, wobei
beim Verringern des Druckes die Flüssigkeit intensiv geschert
und der Druck der Flüssigkeit
kurzzeitig auf einen dritten Druck unterhalb des zweiten Drucks
verringert wird, und anschließend
der Anteil an entlöstem
(freien) Gas gemessen wird. Ziel ist es dabei, die Flüssigkeit
in möglichst
kurzer Zeit in den „gesättigten" Zustand zu bringen. Durch
den Druckabbau kann erreicht werden, dass molekulares (gelöstes) Gas
entlöst
wird, und aus dem entlösten
Gas freies Gas in Form von Gasbläschen
entsteht. Durch das Scheren der Flüssigkeit entstehen zusätzlich hohe
Fließ-Geschwindigkeitsgradienten,
vor allem normal zur Strömungsrichtung, wodurch
das Entlösen
des Gases erheblich erleichtert wird. Auch das kurzzeitige Verringern
des Drucks der Flüssigkeit
auf einen dritten Druck unterhalb des zweiten Drucks erleichtert
das Entlösen
des Gases aus der Flüssigkeit.
Da der Anteil des gelösten
Gases in der Flüssigkeit
im „gesättigten" Zustand nach Henry
Dalton bekannt ist, kann der absolute Gasgehalt durch Addition des
bekannten gelösten
Gasgehalts und des gemessenen entlösten (freien) Gasgehalts bestimmt
werden.
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Ferner
ist vorgesehen, dass der Druck der Flüssigkeit von dem ersten Druck,
zunächst
kurzzeitig auf den dritten Druck und dann auf den zweiten Druck
gebracht wird. Durch den Druckabbau von dem ersten auf den dritten
Druck, welcher, wie bereits gesagt, niedriger als der zweite Druck
ist, wird erreicht, dass sich das Gas noch leichter, beziehungsweise
schneller aus der Flüssigkeit
entlösen kann.
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Um
die Bestimmung des Gasgehaltes zu erleichtern, wird die Druckdifferenz
zwischen dem ersten und dem zweiten Druck vorteilhafterweise konstant
gehalten. Dadurch wird der Volumenstrom der unverschäumten, bzw.
gasbläschenfreien,
Flüssigkeit
zu einer Konstante und erleichtert das Messverfahren. Alternativ
dazu könnte
die Druckdifferenz zwischen dem ersten und zweiten Druck gemessen
und dadurch der Volumenstrom der unverschäumten Flüssigkeit berechnet werden,
was jedoch das Messverfahren aufwendiger machen würde
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Zweckmäßigerweise
wird der erste Druck auf einem Niveau oberhalb von 8 bar gehalten.
Bei einem Druck von zum Beispiel 16 bar könnte die Flüssigkeit nach dem Gesetz von
Henry Dalton theoretisch 160 % Gas lösen. Dadurch wird gewährleistet, dass
jegliches Gas aus der dispergierten Form in Lösung geht. Weiterhin sollte
der Druck ein Niveau von 8 bar absolut nicht unterschreiten, da
sonst das Gas eventuell nicht vollständig in der Flüssigkeit
gelöst werden
kann.
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Vorteilhafterweise
wird der erste Druck durch Mittel auf einem konstanten Niveau gehalten,
damit die Flüssigkeit
vor der Druckverringerung stets dieselben Eigenschaften aufweist.
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Zweckmäßigerweise
wird als ein erstes Mittel eine Zahnradpumpe verwendet, welche,
für den Fall,
dass die zu untersuchende Flüssigkeit
einen zu niedrigen ersten Druck aufweist, den Druck der Flüssigkeit
auf ein Niveau oberhalb von 8 bar erhöht. Darüber hinaus bewirkt die Zahnradpumpe,
dass auch durch mechanisch hervorgerufene Scherung freies Gas in
Lösung
geht. Die Flüssigkeit
wird dadurch homogenisiert, das heißt, dass das Gas in der Flüssigkeit
nur noch in molekularer (gelöster)
Form vorliegt.
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Zweckmäßigerweise
wird als ein zweites Mittel ein Druckregelventil verwendet, welches
den ersten Druck konstant hält,
auch wenn der Volumenstrom Schwankungen aufweist. Alternativ zu
einem Druckregelventil könnte
der erste Druck auch durch eine Drehzahl-Regelung der Zahnradpumpe konstant gehalten
werden.
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Vorteilhafterweise
wird die Drehzahl der Zahnradpumpe konstant gehalten (und damit
in erster Näherung
auch ihr Volumenstrom), um ein möglichst
konstanten ersten Druck zu ermöglichen.
Dabei ist es von Vorteil, wenn als Pumpenantrieb ein Gleichspannungsmotor
mit Nebenschlusscharakteristik verwendet wird, welcher mit einer
Konstantspannungsquelle versorgt wird.
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Weiterhin
ist es vorteilhaft, wenn der erste Druck auf den zweiten Druck durch
Expansion verringert wird. Ein möglichst
kleiner zweiter Druck ist dabei für ein vollständiges Entlösen des
Gases aus der Flüssigkeit
von Vorteil.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung wird die Flüssigkeit bei der Expansion
durch mindestens eine Öffnung
mit einer Gesamt-Querschnittsfläche
kleiner als 2,5 mm2 geführt. Werden also mehrere Öffnungen verwendet,
so ist die Summe der Querschnittsflächen aller verwendeter Öffnungen
kleiner als 2,5 mm2. Dadurch wird eine besonders
hohe Druckdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Druck ermöglicht,
ohne dass sich ein unerwünscht
hoher Volumenstrom der Flüssigkeit
ergibt.
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Vorteilhafterweise
wird der zweite Druck auf einem Druckniveau des von der Flüssigkeit
durchlaufenden Systems oder auf Umgebungsdruck beziehungsweise auf
einem Wert von etwa 1 bar konstant gehalten. Das Konstanthalten
des zweiten Drucks und das Konstanthalten des ersten Drucks bewirken die
gewünschte
konstante Druckdifferenz und somit einen konstanten Volumenstrom
der unverschäumten
Flüssigkeit.
Als zweiter Druck wird ein möglichst kleiner
Druck angestrebt, um sämtliches
in molekularer Form in der Flüssigkeit
gelöstes
Gas zu entlösen.
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Zweckmäßigerweise
wird für
die Expansion eine scharfkantige Blende zum Druckabbau verwendet.
Durch eine solche Blende entstehen erhebliche Scherkräfte in der
Strömung,
welche sich als hohe Geschwindigkeitsgradienten vor allem normal
zur Strömungsrichtung äußern. Zusätzlich fällt der
Druck der Flüssigkeit
in und kurz hinter der Blende unter den Umgebungsdruck und steigt
erst im weiteren Verlauf auf den zweiten Druck an. Innerhalb der
Unterdruckphase wird das Entlösen
des Gases aus der Flüssigkeit
erleichtert.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung wird der freie Gasgehalt der Flüssigkeit
mittels einer Messung des Volumenstromes der durch die entstandenen Gasbläschen verschäumten Flüssigkeit
ermittelt.
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Vorteilhafterweise
wird der Volumenstrom der verschäumten
Flüssigkeit
mittels einer Messturbine gemessen. Durch die konstante Druckdifferenz ist
der Volumenstrom der (noch nicht entspannten) Flüssigkeit, abgesehen von einem
separat zu kompensierenden Temperatureinfluss, immer konstant. Daher
hängen Änderungen
des von der Messturbine gemessenen Volumenstromes in erster Näherung nur
von Änderungen
der Antei- le an entlöstem
Gas ab. Da das Volumen der durch die Blende strömenden noch unverschäumten Flüssigkeit
bekannt ist, kann dem gemessenen Volumenstrom ein Gasgehalt zugeordnet
werden. Zuvor muss ein solches Messsystem jedoch erst, zum Beispiel
durch künstliche Gasgehaltsveränderung
und/oder Temperaturvariierung, kalibriert werden. Dabei kann eine
FEV-Messung als Bezugsmessung dienen. Da das erfindungsgemäße Messverfahren über eine
gute (zeitliche) Auflösung
verfügt,
ist der Einsatz des Messverfahrens auch bei hochdynamischen Flüssigkeitszuständen sinnvoll
möglich.
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Zweckmäßigerweise
wird nach der Bestimmung des Gasgehalts die Flüssigkeit durch Leitungen mit
größerem Querschnitt
geführt,
damit sich kein Gegendruck aufbauen kann und die Flüssigkeit auf
den gewünschten
Wert entspannt werden kann. Weiterhin sind große Durchmesser nötig, damit
auch die bei der Expansion entstandene verschäumte Flüssigkeit „gut fließen" kann.
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Die
Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Bestimmung des Gasgehalts
einer Flüssigkeit, vorzugsweise
einer Schmiermittelflüssigkeit,
mit einer Druckerhöhungseinrichtung
für eine
Druckerhöhung
der Flüssigkeit
auf einen ersten Druck, mit einer scharfkantigen Blende, wobei die
scharfkantige Blende den Druck der Flüssigkeit von dem erhöhten ersten
Druck auf einen zweiten, kleineren Druck vermindert, wobei die scharfkantige
Blende den Druck der Flüssigkeit
kurzzeitig auf einen dritten Druck unterhalb des zweiten Drucks
verringert und wobei die scharfkantige Blende die Flüssigkeit
schert, und mit einer Messeinrichtung zum Ermitteln des Anteils
an gelöstem
(freien) Gas in der Flüssigkeit.
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Ferner
ist vorgesehen, dass die Druckerhöhungseinrichtung eine Zahnradpumpe
aufweist.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung weist die Druckerhöhungsrichtung
zum Konstanthalten des ersten Drucks ein Druckregelventil auf.
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Ferner
ist vorgesehen, dass die Messeinrichtung eine Volumenstromerfassungseinrichtung
aufweist.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Volumenstromerfassungseinrichtung
als Messturbine ausgebildet ist.
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Im
Folgenden soll die Erfindung anhand einiger Zeichnungen näher erläutert werden.
Dabei zeigen im Folgenden
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1 einen
schematischen Darstellung des erfindungsgemäßen Messverfahrens,
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2 ein
Diagramm zur Kalibrierung des Messverfahrens und
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3 eine
alternative Ausführung
des Verfahrens.
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Die 1 zeigt
eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Messverfahrens zur Bestimmung
des Gasgehalts in einer Schmiermittelflüssigkeit. Dabei wird über einen
Verbindungsschlauch 1, zum Beispiel einem Verbrennungsmotor, ein
kleiner (für
den Verbrennungsmotor unschädlicher)
Schmiermittelflüssigkeitsvolumenstrom
entnommen und zu einer Zahnradpumpe 2 geführt. Die Zahnradpumpe
erhöht
den Druck der Schmiermittelflüssigkeit,
sodass am Pumpenausgang ein Druck von 8 bis 16 bar in der Schmiermittelflüssigkeit herrscht.
Durch die Druckerhöhung
geht dabei eventuell vorhandenes, nicht gelöstes Gas, also dispergiertes
Gas in Lösung.
Zusätzlich
wird das Gas durch Scherung mechanisch in die Schmiermittelflüssigkeit hineingedrückt. Am
Pumpenausgang 3 weist die Schmiermittelflüssigkeit
daher keine Gasbläschen auf.
Von dem Pumpenausgang wird die Schmiermittelflüssigkeit über eine Leitung zu einer scharfkantigen
Blende 4 geführt,
durch die der Druck der Flüssigkeit
auf Umgebungsdruck, beziehungsweise auf einen Druck von 1 bar verringert
wird. Anschließend fließt die Schmiermittelflüssigkeit
durch eine Entlösestrecke 5 zu
einer Messeinrichtung 6 und von dort über Rücklaufleitungen 7 und 8 zu
einem weiteren Verbindungsschlauch 9, welcher die Schmiermittelflüssigkeit
zurück
in das zu schmierende System führt.
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Da
der Druck der Schmiermittelflüssigkeit vor
der scharfkantigen Blende 4 für das erfindungsgemäße Verfahren
konstant sein soll, ist zwischen dem Pumpenausgang 3 und
der scharfkantigen Blende 4 an einer Verzweigung 10 über eine
Verbindung 11 ein Druckregelventil 12 geschaltet,
welches eine Absteuerleitung 13 aufweist, die in die Rücklaufleitung 8 mündet. Durch
ein Manometer 14, welcher über eine Leitung 15 mit
der Verbindung 11 verbunden ist, kann dabei der vor der
Blende herrschende Druck der Schmiermittelflüssigkeit angezeigt werden. Von
der Zahnradpumpe 2 führt
eine Absteu erleitung 3' zur
Rücklaufleitung 8,
wobei die Absteuerleitung 15 zu einem in der Zahnradpumpe
integrierten Überdruckventil
gehört.
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Beim
Durchfließen
der scharfkantigen Blende 4 wird der Druck in der Strömung radikal
gesenkt. In und kurz hinter der scharfkantigen Blende 4 entstehen
erhebliche Scherkräfte
in der Schmiermittelflüssigkeitsströmung. Zusätzlich fällt in und
kurz hinter der scharfkantigen Blende 4 der Druck unter
den Umgebungsdruck ab. Diese Effekte erleichtern das Entlösen des
Gases aus der Flüssigkeit
erheblich. In einer kurzen Entlösestrecke 5 entstehen
in der Flüssigkeit
aus dem gelösten
Gas Gasbläschen,
wodurch das Volumen der Flüssigkeit
vor der scharfkantigen Blende 4 um das zusätzliche
Volumen des entlösten Gases
in Form von Gasbläschen
vergrößert wird. Diese
Volumenzunahme wird dabei durch die Messeinrichtung 6,
erfindungsgemäß als Messturbine
ausgeführt,
quantifiziert. Dabei ist zu beachten, dass der Messaufbau zusammen
mit der Messeinrichtung 6 zunächst kalibriert werden muss,
um einen bestimmten Volumenstrom einen Gasgehalt zuzuordnen. Um zu
verhindern, dass sich hinter der scharfkantigen Blende 4 ein
Druck größer als
der Umgebungsdruck durch Rückstau
bildet, weisen die Rücklaufleitungen 7 und 8 zunehmende
Durchmesser auf.
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Um
die Regelgüte
des Druckregelventils zu erhöhen,
beziehungsweise um den Druck der Schmiermittelflüssigkeit vor der scharfkantigen
Blende 4 möglichst
konstant zu halten, wird vorzugsweise eine Zahnradpumpe mit einem
hohen hydraulischen Wirkungsgrad verwendet, die mit konstanter Drehzahl
läuft,
wobei zum Erhalten einer konstanten Drehzahl vorzugsweise ein Gleichspannungsmotor mit
Nebenschlusscharakteristik verwendet wird, welcher mit einer Konstantspannungsquelle
versorgt wird.
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Die
bisher nicht berücksichtigte
Temperatur der Schmiermittelflüssigkeit
stellt in dem Messsystem eine Störgröße dar,
wobei die Auswirkungen bisher nicht detailliert untersucht wurden
und an keiner Stelle im Messsystem gravierend sind. Die 2 zeigt
ein Diagramm, bei dem der Gasgehalt einer Schmiermittelflüssigkeit
in Prozent über
einen Durchfluss in Liter pro Minute für unterschiedliche Temperaturen
aufgetragen ist, wobei die Temperatur bei einem Messaufbau gemäß 1 am
Pumpenausgang 3 vor der Blende 4 gemessen wurde.
Dabei ist auf der Achse 16 der Gasgehalt in Prozent und
auf der Achse 17 der Durchfluss in Liter pro Minute angegeben. In
das Diagramm sind vier Kurven beispielhaft eingetragen, wobei die
Kurve 18 einer Schmiermittelflüssigkeit von 86°C, die Kurve 19 einer
Temperatur von 100°C,
die Kurve 17 einer Temperatur von 120°C und die Kurve 21 einer
Temperatur von 136°C
entspricht. Die vier Kurven weisen jeweils eine Steigung auf, wonach
der Gasgehalt mit dem Durchfluss zunimmt. Dabei weist die Kurve 18 die
stärkste
Steigung auf, von einem Gasgehalt von etwa 16,75 % bei einem Durchfluss
von 1,66 Liter pro Minute steigt die Kurve linear an auf einen Gasgehalt
von etwa 50 % bei einem Durchfluss von 1,98 Litern pro Minute. Die
Kurve 19 steigt von einem Gasgehalt von etwa 16,5 % bei einem
Durchfluss von 1,62 Litern pro Minute linear auf einen Gasgehalt
von etwa 50 % bei einem Durchfluss von 2,01 Litern pro Minute und
verläuft
somit etwas flacher als die Kurve 18. Noch flacher verläuft die Kurve 20,
von einem Gasgehaltswert von etwa 16 % bei einem Durchfluss von
1,62 Litern pro Minute linear auf einen Gasgehalt von etwa 50 %
bei einem Durchfluss von etwa 2,07 Litern pro Minute. Die kleinste
Steigung weist die Kurve 21 auf, von einem Gasgehalt von
etwa 17 % bei einem Durchfluss von 1,62 Litern pro Minute auf einen
Gasgehalt von etwa 50 % bei einem Durchfluss von 2,09 Litern pro
Minute. Mit Hilfe dieser Werte ist das Messsystem für unterschiedliche
Temperaturen der Schmiermittelflüssigkeit
kalibriert. Anschließend
kann, zum Beispiel mittels eines Messcomputers, zwischen den gezeigten
Kurven linear interpoliert werden.
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Die 3 zeigt
eine weitere Ausführungsmöglichkeit
des erfindungsgemäßen Messverfahrens.
Hierbei wird über
eine Verbindung 22 einer Maschine Schmiermittelflüssigkeit
entnommen und zu einer Zahnradpumpe 23 geführt. Diese
erhöht
den Druck der Schmiermittelflüssigkeit
und fördert
sie zunächst
zu einem Manometer 24, an dem der Druck abgelesen werden
kann, anschließend
zu einem Schauglas 25, an dem der Zustand der Schmiermittelflüssigkeit
visuell begutachtet werden kann, und von da aus zu einem Drosselventil 26.
Durch das Drosselventil 26 wird die unter Druck stehende Schmiermittelflüssigkeit
entspannt und somit der Druck auf ein zweites Niveau verringert.
Der zweite Druck kann an einem hinter das Drosselventil 26 angeordneten
zweiten Manometer 27 abgelesen werden. Anschließend durchläuft die
Schmiermittelflüssigkeit
ein Durchflussmessgerät 28 und
ein zweites Schauglas 29. Um einen bestimmten ersten Druck vor
dem Drosselventil 26 zu realisieren, ist zwischen der Zahnradpumpe 23 und
dem Manometer 24 ein Druckregelventil 30 angeordnet.
Um einen bestimmten zweiten Druck nach dem Drosselventil 26 zu
realisieren, ist nach dem Schauglas 29 ein zweites Druckregelventil 31 angeordnet,
welches die abgesteuerte Schmiermittelflüssigkeit über eine Leitung 32,
welche auch die abgesteuerte Schmiermittelflüssigkeit des Druckventils 30 aufnimmt,
zu einem Anschluss 33, über
den die Schmiermittelflüssigkeit wieder
zurück
zur Maschine geführt
wird.
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Auch
hier gilt als Basis für
das Messverfahren die Anwendung des Gesetzes von Henry Dalton. Durch
die Zahnradpumpe 23 und das Druckregelventil 30 wird
der Druck der Schmiermittelflüssigkeit
auf der Strecke 34 vom Druckregelventil 30 zum
Drosselventil 26 so weit erhöht, dass sämtliches in der Schmierflüssigkeit
befindliches Gas gelöst
wird. Durch das Drosselventil 26 und das Druckregelventil 31 kann
die Schmiermittelflüssigkeit
in der Strecke 35 zwischen Drosselventil 26 und
Druckregelventil 31 auf ein bestimmtes Niveau verringert
werden. Weist die über
Verbindung 22 kommende Schmiermittelflüssigkeit einer Maschine zum
Beispiel einen Gasgehalt von 23 % auf, wobei 20 % gelöstes Gas
und 3 % freies Gas sind, so bewirkt die Druckerhöhung in Strecke 34,
dass sämtliches
Gas gelöst
wird und somit 23 % Gas in der Schmiermittelflüssigkeit gelöst sind.
Stellt man das Druckregelventil 31 so ein, dass in der
Strecke 2 ein Druck von 4 bar herrscht, könnte nach
Henry Dalton die Schmiermittelflüssigkeit
40 % Gas lösen.
Da in diesem Fall aber nur 23 % Gas in der Flüssigkeit gelöst sind,
wird bei einem Druck von 4 bar kein Gas entlöst, es entstehen also keine
Bläschen.
Dies ist durch das Schauglas 29 visuell prüfbar.
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Befindet
sich nun in einem weiteren Beispiel 35 % gelöstes Gas und 10 % freies Gas
in der Schmiermittelflüssigkeit,
so wird das freie Gas in der Strecke 34 bei einem Druck
von 11 bar vollständig
in Lösung
gebracht, sodass sich 45 % gelöstes
Gas in der Schmiermittelflüssigkeit
befinden. Wird nun die Schmiermittelflüssigkeit durch das Drosselventil 26 auf
den von dem Druckregelventil 31 eingestellten Druck von
4 bar entspannt, so kann die Schmiermittelflüssigkeit nur noch 40 % Gas
in gelöster
Form aufnehmen, die übrigen
5 % werden entlöst
und es entstehen Gasbläschen.
Dadurch nimmt das Gesamtvolumen der Schmiermittelflüssigkeit
um das Volumen der Gasbläschen
zu, und das Durchflussmessgerät 28 kann
einen erhöhten
Durchfluss detektieren.
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Mit
einem solchen Verfahren ist es also möglich, zu detektieren, ob der
Gasgehalt einer Schmiermittelflüssigkeit
einen bestimmten Wert überschreitet oder
nicht. Eine permanente Ist-Wert-Messung ist mit diesem Verfahren
nicht möglich.
Voraussetzung für ein
einwandfreies Funktionieren des Verfahrens ist ein konstanter Volumen-
und Massenstrom in der Strecke 34, welcher durch die Zahnradpumpe 23 und dem
Druckregelventil 30 gewährleistet
werden muss. Daraus ergibt sich, dass der Massenstrom in Strecke 35 zwangsläufig gleich
ist, wobei sich der Volumenstrom je nach Gasgehalt und Druck ändern kann.
Wie auch in dem vorher beschriebenen Messverfahren wird auch hier
die (Schmiermittel-) Flüssigkeit
als inkompressibel angenommen.
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- 1
- Verbindungsschlauch
- 2
- Zahnradpumpe
- 3
- Pumpenausgang
- 3'
- Absteuerleitung
- 4
- Blende
- 5
- Entlösestrecke
- 6
- Messeinrichtung
- 7
- Rücklaufleitung
- 8
- Rücklaufleitung
- 9
- Verbindungsschlauch
- 10
- Verzweigung
- 11
- Verbindung
- 12
- Druckregelventil
- 13
- Absteuerleitung
- 14
- Manometer
- 15
- Leitung
- 16
- Gasgehalt
- 17
- Durchfluss
- 18
- Kurve
(86°C)
- 19
- Kurve
(100°C)
- 20
- Kurve
(120°C)
- 21
- Kurve
(136°C)
- 22
- Verbindung
- 23
- Zahnradpumpe
- 24
- Manometer
- 25
- Schauglas
- 26
- Drosselventil
- 27
- Manometer
- 28
- Durchflussmessgerät
- 29
- Schauglas
- 30
- Druckregelventil
- 31
- Druckregelventil
- 32
- Leitung
- 33
- Anschluss
- 34
- Strecke
- 35
- Strecke