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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Verschleißzustandes von Lagern und eine Vorrichtung.
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In Beatmungsgeräten für die künstlichen Beatmung von Patienten, beispielsweise in der Intensiv- und Notfallmedizin sowie in der Anästhesie, werden im Allgemeinen Gebläse eingesetzt, die von einem Antriebsmotor mittels einer Welle angetrieben sind. Die Welle ist normalerweise von einem Wälzlager gelagert.
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Die Lebensdauer des Beatmungsgerätes ist begrenzt. Das Gebläse als solches ist dabei sehr langlebig und die Lebensdauer des Beatmungsgerätes wird im Allgemeinen ausschließlich von dem Antriebsmotor und insbesondere von der Lagerung der Welle bestimmt. Die Lebensdauer der Wälzlager liegt im Bereich von 20.000 bis 50.000 Betriebsstunden und hängt von verschiedenen Faktoren ab und wird stark von den Einsatzbedingungen beeinflusst. Wichtige Faktoren sind dabei die Häufigkeit und Dauer des Einsatzes des Gebläses, die Umweltbedingungen für den Einsatz des Gebläses, z. B. Klima oder Erschütterungen, sehr schnelle Winkelbeschleunigungen des Rotors des Gebläses sowie hohe dynamische Anforderungen aufgrund der gewählten Beatmungsform und der Beatmungsfrequenz, hohe Drehzahlen über längere Einsatzdauern, Anzahl der Durchführung von hygienischen Aufbereitungsmaßnahmen mit einer hohen Beanspruchung, z. B. Autoklavieren (Desinfektion bei hoher Temperatur und Feuchtigkeit). Ferner wird die Lebensdauer von der Zusammensetzung der Beatmungsgase, z. B. Sauerstoff, Anästhesiegase und Feuchtigkeit, beeinflusst, indem die Schmierstoffe des Wälzlagers von den Beatmungsgasen verändert werden. Außerdem hat auch die Durchströmung des Lagers einen Einfluss auf die Lebensdauer.
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Die zu erwartende Lebensdauer des Beatmungsgerätes kann deshalb nur als reduzierter Mittelwert aus bekannten Einsatzbedingungen angesetzt werden und ist aus Sicherheitsaspekten die schlechteste zu erwartende Lebensdauer. Der Betreiber eines Beatmungsgerätes muss deshalb kostenintensiv nach Überschreiten dieser knapp kalkulierten Lebensdauer entweder das Beatmungsgerät vorzeitig austauschen, um einen Ausfall zu verhindern. Außerdem kann er auf einen Austausch der entsprechenden Komponenten des Beatmungsgerätes verzichten und muss dabei das Risiko eingehen, dass es bei einer Nichterkennung oder einem plötzlichen Ausfall der Komponente, insbesondere des Wälzlagers, in einer kritischen Situation zu einem Ausfall des Beatmungsgerätes kommt.
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Die
DE 100 23 656 C1 zeigt ein Beatmungsgerät zur Beatmung von Patienten. Nachteiligerweise kann bei dem Beatmungsgerät der Verschleiß nicht ermittelt werden, so dass der Benutzer entweder vorzeitig die kritischen Komponenten in kostspieliger Weise austauschen muss oder in einer kritischen Situation mit einem Ausfall des Beatmungsgerätes zu rechnen ist.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, ein Verfahren zur Bestimmung des Verschleißzustandes eines Lagers für eine Welle oder Achse und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, bei dem bzw. mit der der Verschleißzustand einfach und zuverlässig ermittelt werden kann.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Beatmungsgerät nach Anspruch 1.
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Insbesondere wird der Drehzahl- und/oder Zeitreferenzwert in Abhängigkeit von vorhergehenden Messungen, insbesondere in Abhängigkeit von den Werten für die Abklingdrehzahl und/oder die Abklingzeit in vorhergehenden Messungen, und/oder den Betriebsstunden und/oder weiteren Parametern, z. B. Temperatur, ermittelt. Der Drehzahl- und/oder Zeitreferenzwert, der als kritisch einzustufen ist, hängt beispielsweise auch von den geleisteten Betriebsstunden eines Beatmungsgerätes ab. Ein neues Beatmungsgerät mit wenigen Betriebsstunden, beispielsweise im Bereich von 0 bis 1.000 Betriebsstunden, weist einen höheren mechanischen Widerstand auf als Geräte im Bereich von beispielsweise 5.000 bis 20.000 Betriebsstunden. Dadurch ist bei derart neuen Beatmungsgeräten die Abklingdrehzahl geringer als bei eingelaufenen Geräten. Dies trifft in analoger Weise auch für die Abklingzeit zu. Die kritischen Drehzahl- und/oder Zeitreferenzwerte hängen damit auch von den geleisteten Betriebsstunden eines Beatmungsgerätes ab und sind deshalb entsprechend anzupassen. Ansonsten würde bereits bei einem neuen Beatmungsgerät ein kritischer Verschleißzustand ermittelt werden. Darüber hinaus können auch kurzzeitige Schwankungen innerhalb weniger Betriebsstunden auftreten, die somit ausgeglichen werden können. Der kritische Drehzahl- und/oder Zeitreferenzwert wird somit an diese kurzzeitigen Schwankungen, z. B. bedingt durch die Temperatur, angepasst.
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In einer weiteren Ausgestaltung werden die Abklingdrehzahl und/oder die Abklingzeit gespeichert.
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In einer weiteren Ausgestaltung wird das Verfahren von einer Steuereinheit gesteuert.
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Insbesondere werden die Abklingdrehzahl und/oder die Abklingzeit und/oder die Messdrehzahl in der Steuereinheit gespeichert.
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In einer ergänzenden Ausführungsform wird der Drehzahl- und/oder Zeitreferenzwert in Abhängigkeit von der Messdrehzahl ermittelt. Im Allgemeinen sind in einer Steuereinheit nur für eine Messdrehzahl, z. B. 70.000 rpm, der entsprechend korrespondierende und kritische Drehzahl- und/oder Zeitreferenzwert gespeichert bzw. hinterlegt. Die Welle oder Achse wird von dem Antriebsmotor auf die Messdrehzahl gebracht, wobei die Messdrehzahl von wenigstens einem Sensor gemessen wird. Dabei ist es in der Praxis schwierig, immer genau die gleiche Messdrehzahl zu erreichen. Aus diesem Grund wird die Messdrehzahl exakt von dem Sensor gemessen und zu der gemessenen Messdrehzahl die entsprechenden Drehzahl- und/oder Zeitreferenzwerte ermittelt. Der zu einer hinterlegten Soll-Messdrehzahl korrespondierende und hinterlege Drehzahl- und/oder Zeitreferenzwert wird an die gemessene Messdrehzahl adaptiert, d. h. der hinterlegte Drehzahl- und/oder Zeitreferenzwert wird an die gemessene Messdrehzahl angepasst.
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Vorzugsweise wird der Drehzahl- und/oder Zeitreferenzwert für unterschiedliche gemessene Messdrehzahlen, vorzugsweise mit einer e-Funktion, aus der Soll-Messdrehzahl, der gemessenen Messdrehzahl und dem Drehzahl- und/oder Zeitreferenzwert ermittelt. Das Abfallen der Drehzahl in Abhängigkeit von der Zeit kann sehr gut mit Hilfe einer e-Funktion angenähert werden.
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In einer Variante wird ein Verschleißzustand erkannt, wenn die Abklingdrehzahl kleiner ist als der Drehzahlreferenzwert und/oder wenn die Abklingzeit kleiner ist als der Zeitreferenzwert.
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Zweckmäßig wird bei dem Verschleißzustand ein, vorzugsweise optisches, Warn- und/oder Hinweissignal, ausgelöst und/oder der Verschleißzustand von einem Computer erfasst und/oder gemeldet. Bei dem Beatmungsgerät ist beispielsweise eine Warnleuchte vorhanden, welche bei dem Erreichen eines bestimmten Verschleißzustandes einen Hinweis gibt, dass das Gerät demnächst von einem Servicetechniker zu warten ist. Die Warnlampe gibt damit einen notwendigen Inspektionshinweis an. Außerdem ist das Beatmungsgerät im Allgemeinen an einen zentralen Computer angeschlossen. Dadurch kann auch bei entsprechender Verbindung des Computers, beispielsweise mit dem Internet, automatisch an den Hersteller des Beatmungsgerätes der Hinweis zu dem entsprechenden Verschleißzustand erfolgen, so dass ein Servicetechniker des Herstellers des Beatmungsgerätes ohne ein weiteres Zutun des Benutzers des Beatmungsgerätes dieses entsprechend warten kann.
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In einer weiteren Ausführungsform wird das Verfahren innerhalb eines Zeitintervalls, z. B. ein Tag oder eine Woche, wenigstens ein Mal ausgeführt. Vorzugsweise wird das Verfahren beim täglichen Selbsttest, insbesondere bei der erstmaligen Benutzung an einem Tag, ausgeführt.
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In einer ergänzenden Variante wird von der Welle oder Achse eine rotierende Fördereinrichtung, z. B. ein Gebläse, zur künstlichen Beatmung von Patienten angetrieben.
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In einer weiteren Ausgestaltung wird die Welle oder Achse von einem Wälzlager gelagert.
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In einer ergänzenden Variante ist die Messdrehzahl kleiner als 80.000 rpm. Die Messdrehzahl sollte im Bereich von 50 bis 70.000 rpm liegen, damit die mechanischen Verluste aufgrund der Reibung an dem Gebläse möglichst gering sind.
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In einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, insbesondere einem Beatmungsgerät zur künstlichen Beatmung von Patienten, ist ein in dieser Anmeldung beschriebenes Verfahren ausführbar.
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Die Erfindung umfasst ferner ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um ein oben beschriebenes Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit durchgeführt wird.
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Bestandteil der Erfindung ist außerdem ein Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um ein oben beschriebenes Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit durchgeführt wird.
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Im Nachfolgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt:
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1 eine schematische Darstellung eines mit einem erfindungsgemäßen Verfahrens gesteuerten Beatmungsgerätes,
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2 ein Diagramm mit an der Abszisse aufgetragenen Zeit und an der Ordinate aufgetragenen Drehzahl mit unterschiedlichen Abklingdrehzahlen für eine vorgegebene Zeit,
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3 ein Diagramm mit an der Abszisse aufgetragenen Zeit und an der Ordinate aufgetragenen Drehzahl mit unterschiedlichen Abklingzeiten für eine vorgegebene Drehzahl,
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4 ein Diagramm mit an der Abszisse aufgetragenen Betriebsstunden des Beatmungsgerätes und an der Ordinate aufgetragenen Abklingzeit,
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5 ein Diagramm mit an der Abszisse aufgetragenen Zeit und an der Ordinate aufgetragenen Drehzahl mit einer bekannten und einer korrigierten Kurve und
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6 eine graphische Darstellung der Schritte eines Selbsttest und eines Verfahrens zur Bestimmung des Verschleißzustandes eines Lagers.
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In 1 ist schematisch ein Beatmungsgerät 9 dargestellt. Das Beatmungsgerät 9 dient zur künstlichen Beatmung von Patienten beispielsweise in einem Intensivbereich eines Krankenhauses.
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Das Beatmungsgerät 9 umfasst eine rotierende Fördereinrichtung 1 in Form eines Gebläses, die während einer Inspirationsphase Atemgas für einen an das Beatmungsgerät 9 angeschlossenen Patienten bereitstellt, der in 1 nicht dargestellt ist. Dabei wird das Atemgas durch eine Eingangsleitung 2 angesaugt und in eine Abgangsleitung 3 gepumpt. Zwischen der Eingangsleitung 2 und der Abgangsleitung 3 befindet sich eine Bypassleitung 4 mit einem Bypassventil 5. Das Bypassventil 5 ist als elektrisch betätigtes Ventil ausgeführt, das von einer Steuereinheit 6 mittels eines Stellsignals auf einen vorgegebenen Stelldruck eingestellt wird. Wird der Stelldruck in der Bypassleitung 4 überschritten, öffnet sich das Bypassventil 5. Überschüssiges Atemgas, das die vom Patienten benötigte Menge übersteigt, wird durch die Bypassleitung 4 abgeleitet. Der dabei auftretende Druck des Atemgases in der Bypassleitung 4 zwischen Bypassventil 5 und Abgangsleitung 3 liegt oberhalb des Stelldruckes des bis dahin geschlossenen Bypassventils 5, so dass es sich öffnet. Eine Steuereinheit 6 ist mit der Fördereinrichtung 1 und dem Bypassventil 5 verbunden. In der Abgangsleitung 3 befindet sich ferner ein Drucksensor 7 zur Messung des Druckes des Atemgases in der Abgangsleitung 3 und der Bypassleitung 4. Zwischen Bypassventil 5 und Abgangsleitung 3 ist ein Volumenstromsensor 8 zur Messung des Volumenstroms des Atemgases in der Abgangsleitung 3 vorgesehen.
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In einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Bestimmung des Verschleißzustands eines Lagers für eine Welle oder Achse wird indirekt der mechanische Widerstand bzw. der mechanische Reibungswiderstand ermittelt. Das Verfahren wird an dem Beatmungsgerät 9 mit einer als Radialgebläse ausgebildeten Fördereinrichtung 1 zur Atemunterstützung ausgeführt. Dabei wird eine Welle mit einem Durchmesser im Bereich von 2 bis 5 mm verwendet, die von einem Wälzlager gelagert ist (nicht dargestellt). Die dabei verwendeten Wälzlager werden seit vielen Jahren industriell eingesetzt und deren Verhalten unter verschiedensten Bedingungen ist weitgehend bekannt. Die Wälzlager zeigen dabei im Allgemeinen kein plötzliches Ausfallverhalten, sondern kündigen einen bevorstehenden Ausfall in der Regel durch ein erhöhtes Laufgeräusch oder einen ansteigenden mechanischen Reibungswiderstand an. Der Verschleiß wird meistens aus einer Ermüdung einer der Abrollpartner: Kugeln als Wälzelemente und/oder Laufbahnen oder den Abrieb durch direkten metallischen Kontakt durch eine nicht genügende Schmierfilmdicke verursacht. Eine Mangelschmierung kann zu einer mechanischen Beschädigung der Laufbahn und/oder der Wälzkörper führen, welche letztendlich eine Unebenheit im Abrollen bedingen und damit Geräusche verursachen.
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Ansteigende Laufgeräusche und/oder ein ansteigender mechanischer Reibungswiderstand sind Anzeichen für einen sich abzeichnenden Ausfall des Lagers. Die beiden Größen treten jeweils individuell für eine Vorrichtung auf und können nicht als allgemeine Regel für viele gleiche Vorrichtungen zur Verfügung gestellt werden. Die Größen hängen dabei insbesondere auch von den geleisteten Betriebsstunden einer Vorrichtung ab. Der mechanische Reibungswiderstand wird auch von der Menge an Schmierstoff beeinflusst. Ein höherer mechanischer Reibungswiderstand tritt bei einer zu geringen Schmierstoffmenge als auch bei einer zu hohen Schmierstoffmenge oder Fremdkörpereinschluss auf. Ein höherer mechanischer Reibungswiderstand bei einer zu hohen Schmierstoffmenge tritt auf, weil Schmierstoffverteilungsvorgänge notwendig sind. Es muss ständig mehr Schmierstoff auf der Laufbahn verdrängt werden als für den Schmierfilm notwendig ist. Dies führt zu einer Erwärmung des Schmierstoffes, der diesen schädigen kann. Darüber hinaus weisen neue Lager einen höheren mechanischen Reibungswiderstand als bereits eingelaufene Lager mit Betriebsstunden von beispielsweise mehr als 2.000 auf. Der mechanische Reibungswiderstand nimmt nach einer Neuinbetriebnahme ab, weil kleinste Unebenheiten in den Laufbahnen und Wälzkörpern eingeebnet werden und dadurch der Schmierstoff teilweise aus den Laufbahnen verdrängt wird. Die Bewertung oder die Auswertung des mechanischen Reibungswiderstandes erfolgt deshalb in Abhängigkeit von vorhergehenden Messungen des mechanischen Abrollwiderstandes, um möglichst viele Einflussfaktoren einzuschließen.
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Der Verschleißzustand des Lagers wird indirekt mittels des mechanischen Reibungswiderstandes des Lagers gemessen.
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In einer ersten Ausführungsform wird die Welle oder Achse von dem Antriebsmotor auf die Messdrehzahl beschleunigt, anschließend die Messdrehzahl von entsprechenden Sensoren gemessen sowie der Antriebsmotor abgeschaltet. Anschließend wartet man eine vorgegebene Zeit, z. B. im Bereich von 30 ms bis 1000 ms, insbesondere 200 ms, ab und misst dann die Abklingdrehzahl der Welle oder der Achse. Die Messdrehzahl für die Welle des Beatmungsgerätes 9 wird dabei in einem Bereich gewählt, in dem die pneumatische Last des Gebläses möglichst gering ist, damit die pneumatische Last nicht den mechanischen Reibungswiderstand wesentlich überlagert und es zu einer Verfälschung der Ergebnisse kommt. Es wird somit ein Leerlaufen von Antriebsmotorwelle und Rotor während einer vorgegebenen Zeit betrieben, in der der mechanische Reibungswiderstand somit erfasst werden kann.
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In einer zweiten Ausführungsform wird die Welle und der Rotor von dem Antriebsmotor auf eine Messdrehzahl beschleunigt, anschließend die Messdrehzahl von entsprechenden Sensoren gemessen und der Antriebsmotor abgeschaltet, so dass die Welle und das Gebläse nicht angetrieben werden und sich die Drehzahl aufgrund des pneumatischen Widerstandes an dem Gebläse und dem entscheidenden mechanischen Reibungswiderstand verringert. Während dieses Abklingens der Drehzahl wird ständig die Drehzahl an der Welle gemessen und ab einem Unterschreiten einer vorgegebenen Drehzahl wird diejenige Zeit gemessen, welche zwischen dem Abschalten des Antriebmotors und dem Erreichen der vorgegebenen Drehzahl liegt. Diese Abklingzeit wird mit einem vorgegebenen Zeitreferenzwert zur Bestimmung des Verschleißzustandes des Lagers verglichen.
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Die Messdrehzahl sollte dabei im unteren Drittel des Drehzahlbereiches des Beatmungsgerätes 9 liegen. Zur Vergleichbarkeit der Messung ist es erforderlich, dass diese bei gleichen Bedingungen ausgeführt werden. Dies geschieht bei einem Start des Beatmungsgerätes 9 unter gleichen Bedingungen, so dass beispielsweise die Temperatur des Beatmungsgerätes 9 jeweils den gleichen Wert hat. Die Messergebnisse sind damit nicht durch unterschiedliche Umweltbedingungen verfälscht.
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In 2 ist die Drehzahl der Welle des Beatmungsgerätes 9 in Abhängigkeit von der Zeit aufgetragen. Dabei sind in 2 drei Kurven dargestellt. Eine durchgezogene Linie zeigt den Abfall der Drehzahl eines eingelaufenen Motors, z. B. mit mehr als 5.000 Betriebsstunden, nach dem Abschalten des Antriebsmotors nach dem Erreichen einer Messdrehzahl von mehr als 60.000 rpm. Der Verlauf der Kurve kann ungefähr mit einer e-Funktion angenähert werden. Ferner zeigt eine punktierte Linie den Drehzahlverlauf nach dem Abschalten des Motors nach dem Erreichen der Messdrehzahl für ein neues Beatmungsgerät 9 und eine strichlierte Linie den Verlauf der Drehzahl nach dem Abschalten des Motors nach dem Erreichen der Messdrehzahl für ein Beatmungsgerät 9 kurz vor einem Ausfall. In 2 wird die erste Ausführungsform für das Verfahren graphisch dargestellt. Außerdem ist in dem Diagramm eine vertikale Gerade eingezeichnet, die eine vorgegebene Zeit von z. B. 180 ms graphisch darstellt. Die Schnittpunkte dieser vertikalen Gerade mit den drei Kurven sind außerdem an der Ordinate in Form von horizontalen Geraden als Abklingdrehzahl veranschaulicht. Ein eingelaufenes Beatmungsgerät 9 mit der durchgezogenen Kurve weist dabei die höchste Abklingdrehzahl auf. Das eingelaufene Beatmungsgerät 9 weist damit den geringsten mechanischen Reibungswiderstand auf, weil die Abklingdrehzahl den höchsten Wert aufweist. Das neue Beatmungsgerät 9 weist die geringste Abklingdrehzahl und damit den höchsten mechanischen Reibungswiderstand auf. Ein Beatmungsgerät 9 kurz vor einem Ausfall weist eine geringfügig höhere Abklingdrehzahl auf.
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In 3 sind ebenfalls in drei Kurven der Drehzahlverlauf in Abhängigkeit von der Zeit für ein neues Beatmungsgerät 9, ein eingelaufenes und ein Beatmungsgerät 9 kurz vor dem Ausfall dargestellt. In 3 wird lediglich die zweite Ausführungsform für das Verfahren zur Bestimmung des Verschleißzustandes graphisch dargestellt. Der Antriebsmotor, die Welle und das Gebläse des Beatmungsgerätes 9 werden auch hier auf eine Messdrehzahl von mehr als 60.000 rpm beschleunigt. Anschließend wird der Antriebsmotor abgeschaltet, so dass sich die Drehzahl aufgrund des mechanischen Reibungswiderstandes und des pneumatischen Widerstandes an dem Gebläse mit der Zeit verringert. Während der Verringerung der Drehzahl wird ständig von einem Sensor die Drehzahl erfasst. Dabei wird die Zeit gemessen, bis die Drehzahl eine vorgegebene Drehzahl von 15.000 rpm erreicht hat. Die Abklingzeit ist dabei diejenige Zeit, die vom Abschalten des Antriebsmotors bis zum Erreichen der vorgegebenen Drehzahl, die z. B. im Bereich von 1.000 rpm bis 50.000 rpm liegen kann, verstreicht. Die Abklingzeit ist dabei in 3 durch drei vertikale Geraden dargestellt. Die vorgegebene Drehzahl ist durch eine horizontale Gerade dargestellt, wobei der Schnittpunkt der horizontalen Geraden für die vorgegebenen Drehzahl jeweils die Abklingzeit an der Abszisse angibt. Dabei ist die Abklingzeit für ein eingelaufenes Beatmungsgerät 9 am größten, d. h. dass der mechanische Reibungswiderstand am kleinsten ist. Die kleinste Abklingzeit weist dabei ein neues Beatmungsgerät 9 auf. Ein Beatmungsgerät 9 kurz vor dem Ausfall weist eine geringfügig höhere Abklingzeit auf.
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In 4 ist die Abklingzeit in Abhängigkeit der Betriebsstunden des Beatmungsgerätes 9 dargestellt. Die Abklingzeit beträgt für ein Beatmungsgerät 9 im Bereich von 2.500 bis 25.000 Betriebsstunden ungefähr 170 ms. Bei einem neuen Beatmungsgerät beträgt anfangs bei einer geringen Anzahl von Betriebsstunden die Abklingzeit lediglich ungefähr 110 oder mehr ms. Nach ungefähr 25.000 Betriebsstunden nimmt die Abklingzeit ebenfalls auf ungefähr 120 ms ab. Dieser Abfall der Abklingzeit nach ungefähr 25.000 Betriebsstunden kann von dem Verfahren erfasst und somit ein erhöhter Verschleißzustand des Lagers erkannt werden. Die entsprechenden Komponenten des Beatmungsgerätes 9, insbesondere die Lager, können somit vorzeitig ausgetauscht und somit ein Ausfall des Beatmungsgerätes 9 mit geringen Kosten verhindert werden.
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In 5 ist die Abklingdrehzahl in Abhängigkeit von der Abklingzeit dargestellt. In einer punktierten Kurve wird die Drehzahl für ein Beatmungsgerät 9 mit einer Soll-Messdrehzahl von 70.000 rpm und in einer durchgezogenen Kurve für eine gemessene Messdrehzahl von 62.000 rpm dargestellt. In der Steuereinheit 6 des Beatmungsgerätes 9 ist lediglich der Drehzahl- oder Zeitreferenzwert für die Soll-Messdrehzahl von 70.000 rpm hinterlegt. Sofern die gemessene Messdrehzahl nicht genau 70.000 rpm beträgt, kann mit Hilfe einer e-Funktion der entsprechende Drehzahl- oder Zeitreferenzwert für einen korrigierten Start mit einer gemessenen Messdrehzahl von 62.000 rpm ermittelt werden. Dabei wird die zu der Soll-Messdrehzahl von 70.000 entsprechend angepasste Kurve für eine gemessene Messdrehzahl von 62.000 rpm mit Hilfe einer e-Funktion ermittelt oder angenähert. Dadurch ist es möglich, die entsprechenden Drehzahl- und Zeitreferenzwerte für unterschiedliche gemessene Messdrehzahlen zu ermitteln, wobei in der Steuereinheit jeweils nur die Zeit- und Drehzahlreferenzwerte für eine Soll-Messdrehzahl von z. B. 70.000 rpm hinterlegt sind. Damit ist es auch möglich, bei unterschiedlichen gemssenen Messdrehzahlen die entsprechend angepassten Drehzahl- und Zeitreferenzwerte zu erhalten und damit eine sinnvolle Ermittlung des Verschleißzustandes auch bei unterschiedlichen gemessenen Messdrehzahlen zu ermitteln.
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In 6 sind die Schritte eines Selbsttests und des Verfahrens zur Bestimmung des Verschleißzustandes des Lagers dargestellt. In den in 6 links dargestellten Blöcken ist dabei jeweils der Selbsttest beschrieben und in den in 6 rechts dargestellten Blöcken ist dabei jeweils ein Unterprogramm für die Bestimmung des Verschleißzustandes abgebildet. Die einzelnen Schritte des Selbsttests sind dabei „Start des Selbsttests” 11, „Aufwärmen des Beatmungsgerätes 9 bei einer Drehzahl von 15.000 rpm während 1 Minute” 12, „Aufnahme der Druck zu Drehzahlkennlinie” 13, „konstante Drehzahl von 60.000 rpm, d. h. der Messdrehzahl” 14, „Unterprogrammermittlung des Reibungswertes bzw. Verfahren zur Bestimmung des Verschleißzustandes des Lagers” 15, „Vergleich der ermittelten Abklingdrehzahl oder der Abklingzeit mit einem Drehzahlreferenzwert oder einem Zeitreferenzwert und/oder Vergleich des neuen Wertes der Abklingdrehzahl mit einer Trendlinie für Drehzahlabfall; Logbucheintrag bei großer Abweichung größer als 20%, Bewertung durch Servicetechniker” 16 und „Ende des Selbsttests” 17.
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Das Verfahren zur Bestimmung des Verschleißzustandes von Lagern mittels einer Ermittlung des mechanischen Reibungswiderstandes läuft in einem Unterprogramm mit den nachfolgenden Schritten ab: „Start” 21, „Messung der Messdrehzahl” 22, „Antriebsmotor wird abgeschaltet” 23, „Warten einer vorgegebenen Zeit, z. B. 200 ms” 24, „Messung der Abklingdrehzahl” 25, „Ermittlung des Drehzahlabfalles und Umrechnen auf eine Messdrehzahl von 60.000 rpm” 26, „Speicherung des Drehzahlabfalles und/oder der Abklingdrehzahl” 27 und „Ende” 28. Dabei läuft dieses Unterprogramm jeweils zwischen Schritten 14 und 16 des täglichen Selbsttests ab.
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Insgesamt betrachtet sind mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Bestimmung des Verschleißzustandes eines Lagers für eine Welle oder Achse erhebliche Vorteile verbunden. Das Ansteigen des mechanischen Reibungswiderstandes bzw. der mechanischen Reibungsverluste kann als Kriterium für die Bestimmung des Verschleißes des Lagers herangezogen werden. Abweichungen davon können somit dazu beitragen, ein Frühwarnsystem zur Verfügung zu stellen, mit dessen Hilfe rechtzeitig vor einem Ausfall die entsprechenden Komponenten, insbesondere die Lager, des Beatmungsgerätes 9 ausgetauscht werden. Damit ist es nicht mehr erforderlich, aus Sicherheitsgründen wesentlich vor dem eigentlichen Verschleiß eines Lagers bei einem Beatmungsgerät 9 die entsprechenden Komponenten kostenintensiv auszutauschen oder das Risiko eines Ausfalls des Beatmungsgerätes 9 bei keinem frühzeitigen und vorsorglichen Austausch des Lagers eingehen zu müssen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Rotierende Fördereinrichtung
- 2
- Eingangsleitung
- 3
- Abgangsleitung
- 4
- Bypassleitung
- 5
- Bypassventil
- 6
- Steuereinheit
- 7
- Drucksensor
- 8
- Volumenstromsensor
- 9
- Beatmungsgerät
- 10
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- 11
- Start Selbsttest
- 12
- Aufwärmen 1 Minute bei 15.000 rpm
- 13
- Aufnahme der Druck zu Drehzahlkennlinie
- 14
- Konstante Drehzahl 60.000 rpm
- 15
- Unterprogramm Reibungswert
- 16
- Vergleich des neuen Wertes der Abklingdrehzahl mit einer Trendlinie für Drehzahlabfall; Logbucheintrag bei großer Abweichung größer als 20%, Bewertung durch Servicetechniker
- 17
- Ende Selbsttest
- 18
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- 19
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- 20
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- 21
- Start
- 22
- Messung der Messdrehzahl
- 23
- Antriebsmotor wird abgeschaltet
- 24
- Warten einer vorgegebenen Zeit, z. B. 200 ms
- 25
- Messung der Abklingdrehzahl
- 26
- Ermittlung des Drehzahlabfalles und/oder der Abklingdrehzahl und Umrechnung auf eine Messdrehzahl von 60.000 rpm
- 27
- Speicherung des Drehzahlabfalles und/oder der Abklingdrehzahl
- 28
- Ende
