DE102008054303A1 - Sensor unit for monitoring hydraulic system of e.g. aircraft, has temperature sensors providing temperature values to signal outputs, and pressure sensors for determining pressure signals corresponding to pressure difference between sensors - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Sensoreinheit und ein System zum Überwachen eines Hydrauliksystems, ein Hydrauliksystem, eine Verwendung einer Sensoreinheit sowie ein Flugzeug.The The invention relates to a sensor unit and a system for monitoring a hydraulic system, a hydraulic system, a use of a sensor unit as well as an airplane.
Hydrauliksysteme sind in vielen Bereichen des Maschinenbaus anzutreffen, sei es in Baumaschinen, in Automobilen oder in Flugzeugen. Der Vorteil von Hydrauliksystemen liegt in einer hohen erreichbaren Kraftdichte, einem relativ einfachen Aufbau von Aktuatoren und die Flexibilität in der Integration und Anpassung eines Hydrauliksystems. Beim Beispiel des Verkehrsflugzeugs bleibend führt dies dazu, dass viele Systeme eines größeren Verkehrsflugzeugs geradezu prädestiniert für den Einsatz von Hydraulikaktuatoren sind, da hydraulische Energie in zentralen Bereichen des Flugzeugs bereitgestellt und unkompliziert über entsprechende Leitungen an unterschiedlichste Verbraucher geleitet werden kann. Die Verwendung von Hydrauliksystemen in Verkehrsflugzeugen setzt allerdings voraus, dass der Betrieb unter allen denkbaren Situationen mit ausreichender Wahrscheinlichkeit nicht zur Gefährdung des Flugzeugs oder den darin befindlichen Personen führt. Dadurch ist es unumgänglich, betreffende Hydrauliksysteme zu überwachen.hydraulic systems are found in many areas of mechanical engineering, be it in Construction machinery, in automobiles or in aircraft. The advantage of Hydraulic systems is in a high achievable power density, a relatively simple construction of actuators and flexibility in the Integration and adaptation of a hydraulic system. In the example of the airliner This causes many systems of a larger airliner downright predestined for the Use of hydraulic actuators are because hydraulic energy in central Areas of the aircraft provided and uncomplicated over appropriate Cables can be routed to a wide variety of consumers. The Use of hydraulic systems in commercial aircraft, however, sets advance that the operation in all conceivable situations with sufficient probability not to endanger of the aircraft or the persons in it. Thereby is it inevitable monitor hydraulic systems in question.
In Hydrauliksystemen eines Flugzeugs könnten beispielsweise Filter mittels Differenzdruckschaltern oder Differenzdruckmessgebern überwacht werden, aus deren Messergebnissen eine Aussage über den Verschmutzungsgrad des Filters getroffen werden könnte. Des Weiteren werden ebenso verbreitet Absolutdruckmessgeber oder -schalter zur Überwachung des Förderdruckes von Hydraulikpumpen eingesetzt. Zum Überwachen eines Flugzeughydrauliksystems könnte als weitere Messgröße die Temperatur der Hydraulikflüssigkeit des Pumpenleckagestroms ermittelt werden.In Hydraulic systems of an aircraft could, for example, filters monitored by differential pressure switches or differential pressure transmitters from whose results a statement about the degree of contamination of the filter could be hit. Furthermore, are also distributed absolute pressure transducer or switch for monitoring the delivery pressure used by hydraulic pumps. For monitoring an aircraft hydraulic system could as another measure the temperature the hydraulic fluid the pump leakage current are determined.
Ein derartiger konventioneller Ansatz basiert dabei auf dem Einsatz von jeweils einer Messgebereinheit pro Messgröße, so dass für vier zu bestimmende Größen vier einzelne Sensoren erforderlich sind. Von der praktischen Realisation wäre für jeden der Sensoren außerdem ein eigener Steckverbinder notwendig, an den besonders in einem Verkehrsflugzeug strenge Anforderungen gestellt werden. Weiterhin muss jeder dieser Sensoren an eine Leitung oder eine andere Komponente des Hydrauliksystems angeschlossen werden, so dass im oben aufgeführten Falle vier Anschlüsse alleine zum Überwachen notwendig sind und dies einen nicht unerheblichen Arbeitsaufwand nach sich zieht.One Such conventional approach is based on the use of one encoder unit per measurement, so that for four too four determining sizes individual sensors are required. From the practical realization would be for everyone Sensors as well a separate connector necessary, especially in one Airliner be made stringent requirements. Farther Each of these sensors must be connected to a wire or other component be connected to the hydraulic system, so that in the case above four connections alone to monitor are necessary and this a considerable amount of work pulls.
Die Aufgabe der Erfindung ist, einen Sensor und ein System zum Überwachen eines Hydrauliksystems vorzuschlagen, bei dem die verwendete Anzahl von Komponenten im Vergleich zum Stand der Technik verringert ist, die Anzahl der notwendigen Schnittstellen zum Hydrauliksystem verringert ist und gleichzeitig die Komplexität des Systems verringert wird.The The object of the invention is a sensor and a system for monitoring to propose a hydraulic system in which the number used of components is reduced compared to the prior art, reduces the number of necessary interfaces to the hydraulic system while reducing the complexity of the system.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Sensoreinheit gemäß dem unabhängigen Anspruch 1. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Sensoreinheit sind den Unteransprüchen zu entnehmen.The Task is solved by a sensor unit according to the independent claim 1. Further advantageous embodiments a sensor unit according to the invention are the dependent claims refer to.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung weist die erfindungsgemäße Sensoreinheit mindestens zwei Drucksensoren auf, an denen jeweils für eine Temperaturkompensation ein Temperatursensor angeordnet ist. Dies entspricht im Wesentlichen einem System aus dem Stand der Technik, welches ebenfalls temperaturkompensierte Drucksensoren – häufig piezoresistive Elemente – verwendet. Das erfindungsgemäße System unterscheidet sich jedoch dadurch von diesem Stand der Technik, dass der mindestens eine Temperatursensor dazu eingerichtet ist, erfasste Temperaturwerte auch über einen Signalausgang für andere Zwecke als nur für die Temperaturkompensation bereitzustellen. Dies bedeutet, dass zum Erfassen der Temperatur des in dem Hydrauliksystem strömenden Hydraulikfluids nicht ein zusätzlicher und separater Temperatursensor verwendet werden muss. Dadurch kann bereits die Anzahl der Komponenten, die zum Überwachen eines Hydrauliksystems notwendig sind, verringert werden. Zudem müssen die Leitungen des Hydrauliksystems, welches überwacht werden soll, weniger Schnittstellen als im Stand der Technik aufweisen.According to one The first aspect of the invention comprises the sensor unit according to the invention at least two pressure sensors on each of which for a temperature compensation a temperature sensor is arranged. This essentially corresponds a system of the prior art, which also temperature compensated Pressure sensors - often piezoresistive Elements - used. The system according to the invention differs, however, from this prior art, that the at least one temperature sensor is arranged to recorded temperature values also over a signal output for other purposes than just for to provide the temperature compensation. This means that for detecting the temperature of the hydraulic fluid flowing in the hydraulic system not an additional one and separate temperature sensor must be used. This can already the number of components needed to monitor a hydraulic system necessary to be reduced. In addition, the lines of the hydraulic system, which monitors is to have fewer interfaces than in the prior art.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird statt der Verwendung eines einzelnen, separaten Differenzdrucksensors zum Überwachen beispielsweise eines Filters oder einer anderen Hydraulikkomponente lediglich der Vergleich zwischen Absolutdruckwerten des ersten Drucksensors und des zweiten Drucksensors durchgeführt. Eine Voraussetzung dafür ist die möglichst exakte Druckbestimmung anhand der temperaturkompensierten Drucksensoren, so dass auch geringere Druckdifferenzen durch Subtraktion eines ermittelten Drucks des ersten Sensors von dem ermittelten Druck des zweiten Sensors zuverlässig festgestellt werden können. Dadurch entfällt mit einem separaten Differenzdrucksensor eine weitere Komponente sowie zwei Schnittstellen an den Leitungen des Hydrauliksystems, die im Stand der Technik durch die erste und die zweite Druckmessstelle des Differenzdrucksensors benötigt werden würden.According to one Another aspect of the invention, instead of using a single, separate differential pressure sensor for monitoring, for example, a Filter or other hydraulic component only the comparison between absolute pressure values of the first pressure sensor and the second Pressure sensor performed. A prerequisite for that is that possible exact pressure determination based on the temperature-compensated pressure sensors, so that even lower pressure differences due to subtraction of a determined pressure of the first sensor of the detected pressure the second sensor reliable can be determined. This is eliminated with a separate differential pressure sensor another component as well as two interfaces on the lines of the hydraulic system, those in the prior art through the first and the second pressure measuring point needed the differential pressure sensor would become.
Bereits durch diese beiden genannten Aspekte der Erfindung kann eine deutliche Reduktion der Komponenten, die zum Überwachen eines Hydrauliksystems notwendig sind, geschaffen werden, ohne auf einen einzigen für die Überwachung notwendigen Parameter verzichten zu müssen.Already by these two mentioned aspects of the invention, a significant reduction of the components necessary for monitoring a hydraulic system can be created, without having to forego a single parameter necessary for monitoring.
Da beide Drucksensoren gleichermaßen vom Druck der Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt werden und die Druckdifferenz über der dazwischenliegenden Komponente – etwa eines Filters – deutlich unterhalb des Systemdrucks liegt, kann einer der beiden Drucksensoren als Redundanz für den zweiten Drucksensor betrachtet werden. Gleiches gilt für die Temperatursignale der jeweiligen Drucksensoren. Dadurch ist die zusätzliche Schaffung einer Redundanz durch einen weiteren Drucksensor nicht erforderlich und die Anzahl der Komponenten reduziert sich demnach erneut.There Both pressure sensors alike from Pressure of the hydraulic fluid be applied and the pressure difference over the intermediate Component - about a filter - well below the system pressure is one of the two pressure sensors as Redundancy for the second pressure sensor to be considered. The same applies to the temperature signals the respective pressure sensors. This is the extra Creating a redundancy by another pressure sensor not required and the number of components is reduced accordingly again.
Besonders bevorzugt werden die beiden Drucksensoren vor und hinter einem Filter in dem zu überwachenden Hydrauliksystem angeordnet, so dass aus der rechnerisch ermittelten Druckdifferenz zwischen den beiden Drucksensoren der Druckabfall des Filters gewonnen wird und eine verlässliche Aussage über den Verschmutzungsgrad des Filters möglich ist. Durch die beiden Drucksensoren kann demnach eine Ermittlung des Pumpendrucks sowie des Druckabfalls über dem Filter erreicht werden, wobei die Ermittlung des Pumpendrucks eine Redundanz aufweist.Especially The two pressure sensors are preferred in front of and behind a filter in the to be monitored Hydraulic system arranged so that from the computationally determined Pressure difference between the two pressure sensors of the pressure drop of Filters is obtained and a reliable statement about the Pollution degree of the filter possible is. Accordingly, a determination can be made by the two pressure sensors the pump pressure and the pressure drop across the filter are reached, wherein the determination of the pump pressure has a redundancy.
Besonders vorteilhaft ist die Bündelung der beiden Drucksensoren sowie der daran angeordneten Temperatursensoren der Sensoreinheit in einem einzelnen kompakten Rahmen bzw. Gehäuse, so dass die Verwendung eines einzigen Steckverbinders realisierbar ist, über den sämtliche Signale nach außen – etwa in eine entsprechende Steuereinheit, Regeleinheit oder Recheneinheit – geführt werden. Daraus resultiert eine weitaus geringere Verwendung von Steckverbindern und Kabeln verglichen mit einem herkömmlichen Überwachungssystem für ein Hydrauliksystem aus dem Stand der Technik.Especially advantageous is the bundling the two pressure sensors and the temperature sensors arranged thereon the sensor unit in a single compact frame or housing, so that the use of a single connector is feasible over the all Signals to the outside - about in a corresponding control unit, control unit or arithmetic unit - are performed. from that results in a much lower use of connectors and cables compared to a conventional monitoring system for a hydraulic system from the prior art.
Weiterhin ist bevorzugt, dass bereits in der integralen Einheit aus den Drucksensoren und dem mindestens einen Temperatursensor eine Elektronikeinheit integriert ist, die aus den beiden von den beiden Drucksensoren ermittelten Druckwerten einen Differenzdruck bestimmt und an einem Signalausgang bereitstellt. Dadurch wird zwar ein zusätzlicher Signalausgang am Steckverbinder bereitgestellt, jedoch ist dadurch in einer nachgeschalteten Steuereinheit, Regeleinheit oder Recheneinheit nicht mehr notwendig, aus Absolutdrücken einen Differenzdruck bestimmen zu müssen.Farther it is preferred that already in the integral unit from the pressure sensors and the at least one temperature sensor is an electronics unit integrated, consisting of the two of the two pressure sensors determined pressure values determined a differential pressure and on a Signal output provides. This will indeed be an additional signal output provided at the connector, but is characterized in a downstream Control unit, control unit or arithmetic unit no longer necessary, from absolute pressures to have to determine a differential pressure.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch eine System zum Überwachen eines Hydrauliksystems, eine Verwendung einer Sensoreinheit sowie durch ein Flugzeug gemäß den Merkmalen der weiteren unabhängigen Ansprüche.The Task is further solved through a system for monitoring a hydraulic system, a use of a sensor unit as well by an aircraft according to the features the other independent Claims.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele und den Figuren. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich und in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung auch unabhängig von ihrer Zusammensetzung in den einzelnen Ansprüchen oder deren Rückbeziehungen. In den Figuren stehen weiterhin gleiche Bezugszeichen für gleiche oder ähnliche Objekte. Es zeigen:Further Features, advantages and applications of the present Invention will become apparent from the following description of the embodiments and the figures. All are described and / or illustrated illustrated features for itself and in any combination the subject of the invention also independent their composition in the individual claims or their relations. In the figures, the same reference numerals for the same or similar Objects. Show it:
Diese
Anordnung gemäß dem Stand
der Technik ist aus den in der Beschreibungseinleitung genannten
Gründen
nachteilig. Anhand der
In
Zum
Ermitteln der Druckdifferenz zwischen den Drucksensoren
Die
Drucksensoren
Besonders
vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Sensoreinheit
In
Ferner ist darauf hinzuweisen, dass ein Hydrauliksystem mit mehreren derartigen Sensoreinheiten ausgerüstet werden kann, wenn sich beispielsweise mehrere Pumpen und/oder Filter und/oder redundante Leitungszweige in einem Hydrauliksystem befinden, die sämtlich überwacht werden sollten.Further It should be noted that a hydraulic system with several such Sensor units equipped can be, for example, if several pumps and / or filters and / or redundant line branches in a hydraulic system, all monitored should be.
Schließlich zeigt
Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass „aufweisend” keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine” oder „ein” keine Vielzahl ausschließt. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.Complementary to point out that having "none" excludes other elements or steps and excludes "one" or "one" no multiplicity. reference numeral in the claims are not as a limitation to watch.
- 22
- Pumpepump
- 44
- Filterfilter
- 66
- Rückschlagventilcheck valve
- 88th
- Überwachungssystem (Stand der Technik)monitoring system (State of the art)
- 1010
- erster Drucksensorfirst pressure sensor
- 1212
- zweiter Drucksensorsecond pressure sensor
- 1414
- DifferenzdrucksensorDifferential Pressure Sensor
- 1616
- Temperatursensortemperature sensor
- 1818
- Temperatursensortemperature sensor
- 2020
- Temperatursensortemperature sensor
- 2222
- Temperatursensortemperature sensor
- 2424
- Hydraulikleitunghydraulic line
- 2626
- Sensoreinheitsensor unit
- 2828
- erster Drucksensorfirst pressure sensor
- 3030
- zweiter Drucksensorsecond pressure sensor
- 3232
- Temperatursensortemperature sensor
- 3434
- Temperatursensortemperature sensor
- 3636
- Signalausgangsignal output
- 3838
- Signalausgangsignal output
- 4040
- Signalausgangsignal output
- 4242
- Signalausgangsignal output
- 4444
- Elektronikeinheitelectronics unit
- 4646
- Signalausgangsignal output
- 4848
- Verbindung (Kabel)connection (Electric wire)
- 5050
- SteckverbinderConnectors
- 5252
- SteckverbinderConnectors
- 5454
- Steuereinheit, Regeleinheit oder RecheneinheitControl unit Control unit or arithmetic unit
- 5656
- Flugzeugplane
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