DE102009020311A1 - Device for determining electrical charge of e.g. purified hydraulic oil in hydraulic plant, has fluid-permeable plate isolatingly fixed in housing at discrete distance to another plate, where capacity of arrangement of plates is measurable - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der elektrischen Ladung eines strömenden Fluids mit einer ersten fluiddurchlässigen Platte, die isolierend in einem von dem Fluid durchströmten Gehäuse festgelegt ist, und mit einer zweiten fluiddurchlässigen Platte, die mit gleichbleibendem diskreten Abstand zu der ersten Platte isolierend in dem Gehäuse festgelegt ist, wobei die Kapazität der Anordnung der ersten und zweiten Platte meßbar ist.The The invention relates to a device for determining the electrical Charge of a flowing Fluids with a first fluid-permeable plate, the insulating set in a flowed through by the fluid housing is, and with a second fluid-permeable plate, consistent with discrete distance to the first plate insulating set in the housing is, taking the capacity the arrangement of the first and second plate is measurable.
Bauteile und Bestandteile von hydraulischen Anlagen, die von Fluid durchströmt werden, weisen bekanntermaßen verschiedenste Potentiale auf und bilden verschiedenste Kapazitäten aus. Insbesondere Filter mit einem Filtermedium, das im Betrieb zum Abreinigen von Fluid dient, sind in diesem angesprochenen Bereich erwähnenswert. Durch den teilweise isolierenden Aufbau solcher Filter bedingt durch Isolationsschichten zwischen dem Filtermedium, wie etwa durch Endkappen sowie einem Stützrohr des Filters, kommt es beim Fluiddurchtritt mit eventuell vorliegender partikelartiger Verschmutzung zu elektrostatischen Aufladungen des Filtermediums und auch des Fluids selbst.components and components of hydraulic systems through which fluid flows are known various potentials and form a variety of capacities. In particular, filter with a filter medium that is in operation for cleaning of fluid, are worth mentioning in this area. Due to the partially insulating structure of such filters due to Insulation layers between the filter medium, such as through end caps and a support tube of the filter, it comes with the fluid passage with possibly present particulate contamination to electrostatic charges of the Filter medium and the fluid itself.
Aufgrund der erzeugten Potentialunterschiede innerhalb des Filterelementes kann es dann plötzlich zu Entladungen zwischen statisch aufgeladenem Filterelementteil und beispielsweise eines metallischen Filtergehäuses, in dem das Filterelement aufgenommen ist, kommen mit der Folge, dass eine Funkenbildung nicht ausgeschlossen werden kann. Dies ist bei brennbaren Fluiden, wie Hydrauliköl, Schweröl, Kraftstoffen od. dgl., grundsätzlich problematisch und die Funkenentladungen können auch zu einer Schädigung des Öls und/oder des empfindlichen Filtermediummaterials führen. Ferner hat es sich gezeigt, dass durch elektrostatische Aufladungen von Ölmedien diese schneller altern und insoweit früher im Rahmen einer Wartung zu tauschen sind.by virtue of the generated potential differences within the filter element it can be sudden then to discharges between statically charged filter element part and for example, a metallic filter housing in which the filter element is added, with the result that sparking does not come can be excluded. This is for flammable fluids, such as Hydraulic oil, heavy fuel oil, fuels od. Like., In principle problematic and the spark discharges can also damage the oil and / or lead the sensitive filter medium material. It has also been shown that electrostatic charges from oil media cause them to age faster and so far earlier to be exchanged as part of a maintenance.
Um diesen Gegebenheiten entgegenzuwirken, kann es zweckmäßig sein, Gehäuse von Baukomponenten hydraulischer Anlagen zu erden, was aber grundsätzlich nicht zu befriedigenden Resultaten führt. Mit weiteren konstruktiven Maßnahmen beim Filterbau, wie Erdung von Endkappen des Filterelementes über Elastomerdichtungen mit elektrischer Leitfähigkeit oder der Anordnung von Filtermaterialien mit unterschiedlichem Potential zum Potentialausgleich des durchströmenden Fluids im Filtermedium sowie Anordnung von Ladungsausgleichslagen, die entstehende elektrische Ladung des Fluids zumindest teilweise an das zugeordnete Fluid zurückgeben, können solche elektrostatischen Entladungen zumindest teilweise vermieden werden. Einen Aufschluß über die tatsächlichen elektrostatischen Verhältnisse in hydraulischen Anlagen erhält man in der Regel allerdings erst bei einem Schadensfall, beispielsweise an einem Filterelement, oder bei der Feststellung, dass eine rasche Alterung von Fluid, beispielsweise durch Alterungsprodukte im Öl, vorliegt.Around to counteract these circumstances, it may be appropriate casing of building components of hydraulic plants, which is basically not leads to satisfactory results. With further constructive measures during Filter construction, such as grounding of end caps of the filter element via elastomer seals with electrical conductivity or the arrangement of filter materials with different potential for equipotential bonding of the fluid flowing through in the filter medium and arrangement of charge compensation layers, the resulting electrical At least partially return charge of the fluid to the associated fluid, can such electrostatic discharges are at least partially avoided become. A conclusion about the actual electrostatic conditions in hydraulic systems you get usually, however, only in case of damage, for example on a filter element, or upon finding that a rapid Aging of fluid, for example, by aging products in the oil is present.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe im Betrieb einer hydraulischen Anlage kritische elektrostatische Ladungen in dem Fluid gemessen und aufgedeckt werden können. Eine dahingehende Aufgabe löst eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit.outgoing From this prior art, the invention is based on the object to provide a device that helps in the operation of a hydraulic Plant critical electrostatic charges in the fluid are measured and can be revealed. This task is solved by a device with the features of claim 1 in its entirety.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bestimmung der elektrischen Ladung eines strömenden Mediums in einer hydraulischen Anlage weist im wesentlichen ein fluiddichtes Gehäuse auf, in dem isolierend zueinander und zu dem Gehäuse hin zwei Platten quer zur Strömungsrichtung des Fluids in dem Gehäuse mit gleichbleibendem Abstand zueinander angeordnet sind. Die Platten sind fluiddurchlässig und zwangsweise von dem Fluid zu durchströmen. Sie sind von ihrer Funktion her in der Art wie Kondensatorplatten aufgebaut mit einem jeweils daran angeordneten elektrischen Abgriff ihrer Potentiale. Auf diese Weise ist beispielsweise über die Messung ihrer Kapazität die Ladungsdichte in dem Fluid meßbar.The inventive device for determining the electrical charge of a flowing medium in a hydraulic Plant essentially has a fluid-tight housing, in the insulating to each other and to the housing out two plates across the flow direction of the fluid in the housing are arranged at a constant distance from each other. The plates are fluid-permeable and forcibly to flow through the fluid. They are of their function Her in the way of capacitor plates constructed with one each arranged thereon electrical tap their potentials. To this Way is over for example the measurement of their capacity the charge density in the fluid is measurable.
Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Gegenständen der Unteransprüche.preferred embodiments arise from the objects the dependent claims.
Die elektrisch leitenden Platten haben in einem besonders bevorzugte Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zur Bestimmung der elektrischen Ladung in dem Fluid eine wabenartige Struktur, wobei die Waben in Strömungsrichtung des Fluids durchlässig sind. Diese Konstruktionsweise der Platten erbringt eine große Oberflächenvergrößerung verbunden mit einer Minimierung der Nachweisgrenze der Vorrichtung und gleichzeitig eine Strömungsrichtungs-Funktion, wodurch durch die Strömung des Fluids in dem Gehäuse vergleichmäßigt, im besten Falle laminar gestaltet ist. Eine auf diese Weise vergleichmäßigte Fluidströmung ermöglicht eine geringe Varianz der Meßwerte.The electrically conductive plates have in a particularly preferred embodiment the device for determining the electrical charge in the fluid a honeycomb-like structure, wherein the honeycomb in the flow direction of the fluid are permeable. This construction method of the panels provides a great increase in surface area with a minimization of the detection limit of the device and at the same time a flow direction function, causing by the flow of the fluid in the housing evened, in best case laminar is designed. A uniformized in this way fluid flow allows a low variance of the measured values.
Es kann zweckmäßig sein, die Platten mit elektrischer Ladung zu versehen, vorzugsweise mit inverser elektrischer Ladung, in Bezug auf die erste und zweite Platte. Durch diese konstruktive Maßnahme läßt sich in Abhängig keit der elektrostatischen Eigenschaften des Fluids die Nachweisgrenze der Vorrichtung herabsenken. Eine weitere konstruktive Maßnahme, die in dieselbe Richtung weist, bzw. eine Adaptionsmöglichkeit an unterschiedlich große vorliegende Potentiale in dem Fluid darstellt, ist die Wahl verschieden großer Abstandhalter für die Platten, wodurch der Abstand zwischen den Platten einstellbar ist und die Kapazität der Anordnung ebenso.It may be convenient to provide the plates with electrical charge, preferably with inverse electrical charge, with respect to the first and second plates. As a result of this structural measure, the detection limit of the device can be lowered as a function of the electrostatic properties of the fluid. Another design measure, which points in the same direction, or is an adaptation option to different sized existing potentials in the fluid, is the choice of different sized spacers for the plates, whereby the distance between the plates is adjustable and the capacity of the arrangement as well.
Um das Fluid möglichst gleichmäßig über den Querschnitt der Platten zu lenken und damit eine verläßliche Voraussetzung für die der Messung zugrunde liegenden mathematischen Zusammenhänge zu schaffen, in die die Fläche der Platten direkt einfließt, ist das Fluid bei einer besonders bevorzugten Bauweise der Vorrichtung exzentrisch, bevorzugt in radialer Richtung zu der ersten Platte in das Gehäuse mit der Meßanordnung, bestehend aus den beiden beabstandeten Platten, gelenkt. Auf diese Weise kann sich das Fluid über den gesamten Querschnitt der Platte verteilen, bevor es diese passiert.Around the fluid as possible evenly over the To steer cross-section of the plates and thus a reliable condition for the to create the mathematical relationships underlying the measurement, in the the area the plates enter directly, is the fluid in a particularly preferred construction of the device eccentric, preferably in the radial direction to the first plate in the housing with the measuring arrangement, consisting of the two spaced plates, steered. To this Way, the fluid can over distribute the entire cross-section of the plate before it passes through it.
Aus dem Gehäuse ist das Fluid bevorzugt in Bezug auf die zweite Platte zentral abgeleitet. Der Querschnitt der zu- und/oder abführenden Leitung für das Fluid in das Gehäuse ist bevorzugt klein gewählt. Er ist um ein Vielfaches kleiner gewählt als die Fläche jeder der Platten. Die Platten lassen sich elektrisch isoliert zueinander und zu dem Gehäuse der Vorrichtung mit Hilfe von elektrostatisch neutral wirkenden Abstandhaltern in dem Gehäuse, beispielsweise mit Hilfe einer lösbaren Klemmverbindung, festlegen. Die Abstandhalter stützen die Platten zueinander sowie die Platten zu dem Gehäuse hin ab.Out the housing For example, the fluid is preferably centrally derived with respect to the second plate. The cross section of the supply and / or discharge line for the fluid in the case is preferably chosen small. He is much smaller than the area of each the plates. The plates can be electrically isolated from each other and to the case the device by means of electrostatically neutral acting spacers in the case, for example with the help of a detachable Clamp connection, set. The spacers support the plates to each other and the plates to the housing down.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich beispielsweise Hydrauliköle von ihrem elektrischen Ladungspotential her messen. Es kann vorteilhaft sein, der Meßvorrichtung eine akustische, optische oder haptische Anzeigeeinrichtung anzugliedern, mit deren Hilfe zumindest eine Überschrei tung eines kritischen elektrischen Potentials in dem Fluid sofort erkannt werden kann.With the device according to the invention For example, hydraulic oils can be controlled by their electrical charge potential measure it. It may be advantageous to provide the measuring device with an acoustic, To associate optical or haptic display device, with their Help at least one overrun device critical electrical potential in the fluid can be detected immediately can.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich im großindustriellen Bereich in bestehende Hydraulikanlagen einsetzen; es besteht aber auch die Möglichkeit, diese im Labormaßstab einzusetzen, beispielsweise um einzelne Filterlagen oder Filterschichten eines Filtermediums von ihrem Elektro-Spannungsverhalten her auf definierte Fluide in günstiger Weise anzupassen.The inventive device can be in the large industrial Use area in existing hydraulic systems; but it does exist also the possibility these in the laboratory scale use, for example, individual filter layers or filter layers of a filter medium from their electro-voltage behavior ago defined Fluids in cheaper Way to adapt.
Im folgenden wird die erfindungsgemäße Vorrichtung anhand eines Ausführungsbeispiels nach der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur eine perspektivische Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung der elektrischen Ladung eines strömenden Fluids.in the The following will be the device according to the invention based on an embodiment according to closer to the drawing explained. The single FIGURE shows a perspective sectional view of the Device according to the invention for determining the electrical charge of a flowing fluid.
In
der Figur ist eine als Ganzes mit
Das
Gehäuse
Das äußere Gehäuseteil
Ein
im Querschnitt gesehen L-förmiger
erster Ring
An
seinem, der Bodenplatte
Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist
lediglich ein Bypass-Strom eines zu messenden Fluids
Sofern
man insbesondere im Labormaßstab ein
Filtermedium eines Filterelementes auf sein Elektropotentialverhalten
hin untersuchen will unter Einbezug seines Ein- oder Mehrlagenaufbaues,
kann eine entsprechende Probe auf die Platten
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