DE102009024561A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Erfassen von Verunreinigungen in einem Fluid - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen oder Detektieren von Verunreinigungen in einem Fluid nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, sowie eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach dem Anspruch 4.
- Fluide, wie insbesondere Schmieröle oder dergleichen, sind im Betrieb von Anlagen oder Geräten einem ständigen Eintrag von Verunreinigungen in Form von ferromagnetischen Partikeln oder anderen metallischen Partikeln oder sonstigen Schmutzpartikeln ausgesetzt. Dabei ist für den Betrieb einer Anlage oder von Geräten eine gewisse maximale Konzentration an Verunreinigungen je nach Anwendungsfall tolerierbar. Insbesondere bei Walzölen, wie sie in der Stahl- und Schwerindustrie Anwendung finden, werden unter Umständen große Mengen an Verunreinigungen eingetragen, deren Gehalt mit Sensoren nach dem Stand der Technik kaum bestimmbar sind.
- Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise in der
EP 290 397 B1 - Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung anzugeben, mit welcher sehr hohe Konzentrationen an Verunreinigungen in einem Fluid bestimmbar sind.
- Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren nach dem Anspruch 1 und mit einer Vorrichtung nach dem Anspruch 4 gelöst.
- Dadurch, dass ein verschmutztes Fluid bevor es an einen Sensor oder eine Vorrichtung zur Messung der Verunreinigung geführt wird, durch eine Zugabe einer definierten Menge an gereinigtem, partikel- und verschmutzungsfreiem Fluid so weit verdünnt wird, dass mit der Vorrichtung die Partikeldichte gemessen werden kann, ist mit bekannten Messverfahren der Grad der Verunreinigung in einem Fluid bestimmbar. Abschließend wird von einer Steuer- und/oder Regelungseinrichtung oder einer Rechnereinheit die Partikeldichte oder der Grad der Verunreinigung des unverdünnten Fluids errechnet. Die Grundstruktur der beiden Fluide ist dabei vorzugsweise gleich.
- Bei einem ersten Ausführungsbeispiel wird in einer Mischeinrichtung die sowohl durch einen Behälter als auch durch ein Mischventil darstellbar ist, das verschmutzte und das gereinigte Fluid miteinander gemischt.
- In einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist ein Dosierkreis, also eine hydraulische Anlage vorgesehen, mit welcher das verschmutzte Fluid zu der Vorrichtung zur Messung der Verunreinigungen mittels einer ersten Pumpe oder Dosierpumpe gelenkt wird.
- Der Dosierpumpe, die für den Transport von roh-verschmutztem Fluid, wie beispielsweise Walzöl, vorgesehen ist, ist in Fluidrichtung gesehen ein erstes Ventil V1 nachgeordnet, das vorzugsweise als 3/2-Wegeventil ausgebildet ist. In Abhängigkeit von der Schaltstellung dieses ersten Ventils V1 kann verschmutztes Fluid entweder in den Dosierkreis zu dem Behälter gelangen oder in Richtung einer Verbindungsstelle des Haupt-Hydrauliksystems weitergeleitet werden.
- Des weiteren weist die Vorrichtung einen Hauptkreis auf, der eine zweite Dosierpumpe umfasst, die verschmutztes und/oder gereinigtes Fluid zu einem Sensor fördert. Ein drittes Ventil V3 und ein viertes Ventil V4 sind vorgesehen, um zusammen mit den Ventilen des Dosierkreises einen Reinigungsmodus oder einen Mischmodus für gereinigtes und verschmutztes Fluid zu verwirklichen. Ferner kann damit ein Messmodus oder ein Entleermodus für beide Kreise dargestellt werden.
- Durch die Steuer- und/oder Regelungseinrichtung lassen sich eine funktionale Kombination von Dosierkreis und Hauptkreis dahingehend bewirken, dass der Dosierkreis in einem Vorbereitungsmodus oder Stand-by-Modus verbleibt und der Hauptkreis in einen Reinigungsmodus zum Abreinigen der Verschmutzungen vor dem Sensor übergeführt wird.
- Das angesprochene erfindungsgemäße Verfahren zum Detektieren von Verunreinigungen in einem Fluid läßt sich nun bevorzugt in den folgenden Betriebsarten betreiben. Für das Abreinigen des Öls, das sich im Behälter befindet, ist vorgesehen, dass das erste Ventil V1 sich in seiner durchgeschalteten Stellung befindet, so dass hochverschmutztes Fluid in Form des Walzöles mittels der ersten Dosierpumpe in Richtung der Verbindungsstelle zum Haupt-Hydrauliksystem hindurchgefördert wird, wobei die erste Dosierpumpe pro Zeiteinheit eine hohe Fluidmenge weiterfördert, so dass Leitungen im Haupt-Hydrauliksystem gespült und Ablagerungen verhindert werden können. Das Walzöl im Umfang seiner aktuellen Verschmutzung wird somit in das Haupt-Hydrauliksystem rückgefördert.
- Der insoweit vom Dosierkreis entkoppelte Hauptkreis weist bezogen auf das Ventil V2 eine durchgehende Schaltstellung auf, so dass die Messvorrichtung umgangen wird. Die Ventile V3 und V4 sind derart geschaltet, dass im geschlossenen Kreis Fluid aus dem Behälter durch einen sich an das Ventil V4 anschließenden Filter hindurchgefördert und derart abgereinigt in den Behälter rückgeführt wird. Auch dergestalt ist die Förderrate der weiteren Dosierpumpe pro Zeiteinheit hoch.
- In der Betriebsart „Messen” zwecks Prüfen des Sauberkeitsgehaltes des im Behälter bevorrateten Mischöls ist der Dosierkreis, wie vorstehend dargelegt, vom Hauptkreis wieder entkoppelt und das Ventil V2 als Umgehungsventil in seiner Sperrstellung gehalten, um dergestalt das Fluid durch die Messvorrichtung hindurchzuleiten. Ferner ist das Ventil V4 derart geschaltet, dass der Reinigungsfilter umgangen ist. Im dahingehenden Messbetrieb ist die Förderrate der zweiten Dosierpumpe des Hauptkreises klein gewählt.
- Im Betriebsmodus „Mischen” und „Dosieren” ist der Dosierkreis, der zum Mischbehälter führt, in Betrieb, d. h. das Ventil V1 ist derart geschaltet, dass verschmutztes Fluid des Haupt-Hydrauliksystems in den Behälter gelangt.
- Die Zudosierung erfolgt entweder über eine Taktung des Ventils V1 oder durch entsprechende Reduzierung der Fluidfördermenge pro Zeiteinheit durch die erste Dosierpumpe. Die weitere Dosierpumpe des Hauptkreises weist wiederum pro Zeiteinheit eine hohe Fluidfördermenge auf und die Messvorrichtung in Form des Contamination-Sensors CS ist wieder über das geschaltete Ventil V2 umgangen. Die Ventile V3 und V4 sind derart geschaltet, dass das Filter wiederum umgangen ist und dergestalt Fluid von dem Ventil V4 direkt in den Behälter rückgeführt ist.
- Die dahingehende Schaltstellung bezogen auf den Hauptkreis entspricht auch dem „Mischen” des Fluids im Hauptkreis, wobei dann der Dosierkreis durch Schalten des Ventils V1 vom Behälter entkoppelt ist und mit hoher Fluidförderrate durch die erste Dosierpumpe wird wiederum verschmutztes Fluid in das Haupt-Hydrauliksystem weitergefördert. Die letztgenannte Schaltstellung bei entkoppeltem Dosierkreis vom Hauptkreis entspricht auch dem eigentlichen Messvorgang, also der durchzuführenden Messanalyse, bei der jedoch das Ventil V2 gesperrt ist, so dass mittels der weiteren Dosierpumpe bei geringer Fluidförderrate Fluid durch die Messvorrichtung in Form des Contamination-Sensors geführt wird.
- Bei Überschreiten eines Soll-Füllstandes im Behälter kann die Vorrichtung in einem Entleervorgang betrieben werden, bei der unter Umgehung der Messvorrichtung mittels durchgeschaltetem Ventil V2 Behälterfluid direkt über das geschaltete Ventil V3 in die Verbindung zum Haupt-Hydrauliksystem gelangt, wobei das Ventil V4 dann in seiner gesperrten Stellung ist. Die dahingehende Entleerung kann so lange erfolgen, bis im Behälter wiederum die Soll-Füllstandshöhe erreicht ist, die einer minimalen Füllhöhe im Behälter entsprechen kann.
- Bei einer weiteren Ausführungsart wird als Sensorelement ein Hall-Element eingesetzt, das an einer für die Menge an Verunreinigungen, insbesondere in Form ferromagnetischer Partikel vorgesehenen Sammelstelle angeordnet ist. Das Sensorelement ermittelt die Menge an Verunreinigungen in dem gemischten Fluid und übermittelt das Ausgangssignal an eine Steuer- und/oder Regelungseinrichtung. Es kann zweckmäßig sein, in der Steuer- und/oder Regelungseinrichtung eine Wertetabelle abzulegen, die einen Zusammenhang zwischen dem Verdünnungsgrad der Menge an Verunreinigung und dem diesbezüglich gegebenenfalls auch stark nicht linearen Ausgangssignal des Sensorelements herstellt. Die Wertetabelle kann dabei auf empirisch ermittelten Werten beruhen. Alternativ hierzu kann in der Steuer- und/oder Regelungseinrichtung auch eine beispielsweise durch Simulation ermittelte Funktion abgelegt sein, die den Zusammenhang zwischen der Menge der angesammelten Verunreinigung und dem Ausgangssignal des Sensors repräsentiert, in Abhängigkeit des Verdünnungsgrads des Fluids.
- Die Steuer- und/oder Regelungseinrichtung steuert in Abhängigkeit der gemessenen Werte den Dosierkreis und den Hauptkreis in der Kombination der voranbeschriebenen Betriebsarten. Es kann in diesem Zusammenhang vorteilhaft sein, insbesondere wenn metallische/ferromagnetische Partikel oder Verunreinigungen zu erfassen sind, in der Vorrichtung zur Messung der Verunreinigungen eine Sammelstelle für das Ansammeln der Verunreinigung des Fluids in Form eines Permanentmagneten vorzusehen. Dieser dient zur Erzeugung eines magnetischen Feldes an der Sammelstelle. Eine Spule kann dazu vorgesehen sein, ein Element in der Art eines Ankers derart zu bewegen, dass durch die Bewegung des Elements die magnetische Feldstärke an der Sammelstelle veränderbar ist, insbesondere soweit herabsetzbar ist, dass mindestens eine Teil der angesammelten Verunreinigung von der Sammelstelle ablösbar ist, insbesondere von dem Fluid des Dosierkreises abspülbar ist.
- Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung, in der un ter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben ist. Es zeigen in prinzipieller und nicht maßstäblicher Darstellung die
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1 einen hydraulischen Schaltplan in der Art einer Funktionsskizze betreffend eine Vorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens zum Detektieren von Verunreinigungen; -
2 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Detektieren von Verunreinigungen in einem Fluid, mittels einer Vorrichtung gemäss der Darstellung nach der1 ; -
3 bis5 verschiedene Funktionsskizzen der Vorrichtung nach der1 in verschiedenen Betriebsarten. - Gemäß der Darstellung nach der
1 ist in einem schematischen Schaltplan eine als Ganzes mit14 bezeichnete Vorrichtung zur Durchführung eines Messverfahrens zum Detektieren von Verunreinigungen in einem Fluid1 gezeigt. Das Fluid1 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel ein Walzöl einer nicht näher dargestellten Walzstraße oder Walzeinrichtung, das demgemäß hoch verschmutzt ist und mit einem sehr hohen Gehalt an metallischen, insbesondere ferromagnetischen Partikeln nebst anderen Verunreinigungen, wie beispielsweise Schlacke, versehen ist. - Die Vorrichtung
14 besteht im wesentlichen aus einem Dosierkreis11 und aus einem Hauptkreis12 . - Der Dosierkreis
11 weist eine erste Dosierpumpe3 mit einem Schrittmotorantrieb auf. Die erste Dosierpumpe3 fördert verschmutztes Fluid2 mit Partikeln. Das erste Ventil V1 ist als 3/2-Wegeventil ausgebildet und in seiner Durchgangsstellung in1 gezeigt, in der das verschmutzte Fluid2 über einen Spänesensor15 geführt zu einer Verbindung18 eines Haupthydrauliksystems geführt wird, mithin also im Rücklauf der genannten Walzstraße zugeführt wird. Der genannte Spänesensor15 ist optional und ist für die eigentliche Funktion der noch näher zu beschreibenden Mess- und Verdünnungseinrichtung nicht zwingend notwendig. Ein drittes Ventil V3 ist ebenso als 3/2-Wegeventil wie das erste Ventil V1 ausgebildet. Das dritte Ventil V3 ist in seiner in1 gezeigten Schaltstellung in einer Durchlassstellung zu einem vierten Ventil V4. Das erste Ventil V1 ermöglicht in seiner anderen Schaltstellung ferner die Förderung von verschmutztem Fluid2 in einen Behälter9 , der Teil einer Mischeinrichtung8 ist, bestehend aus dem Behälter9 und im vorliegenden Fall aus einem zweiten Ventil V2, das jedoch für die Grundfunktion der Vorrichtung nicht zwingend benötigt wird. - Der Hauptkreis
12 umfaßt im wesentlichen den Behälter8 , eine Entleerstelle16 für den Dosierkreis11 , eine zweite Dosierpumpe13 sowie eine Vorrichtung4 zur Messung der Verunreinigung des Fluids1 , wobei die Vorrichtung4 mit einem definierten Gemisch aus gereinigtem Fluid5 in dem Behälter8 und verschmutzten Fluid2 , also einer Art gemischtem Fluid6 , beschickt werden kann. - Als Vorrichtung
4 zur Messung der Verunreinigung des Fluids1 kann ein sogenannter Contamination-Sensor CS eingesetzt werden, wie er beispielsweise in derDE 10 2006 005 956.5 beschrieben ist. Dahingehende Contamination-Sensoren CS arbeiten in der Art von Partikelsensoren auf Lichtbasis, d. h. die Partikel werden nach Durchlaufen einer Lichtschranke od. dgl. nach Größe und Anzahl bestimmt, so dass dem noch näher zu erläuterndem Verdünnungsaspekt des Messfluids erhöhte Bedeutung zukommt. Erst durch das angesprochene erfindungsgemäße Verdünnen oder Dekonzentrieren des Fluidmediums im vorgebbaren einstellbaren Rahmen sind die zu detektierenden Partikel in einer statistischen Verteilung im Fluid der art vereinzelt vorhanden, dass die lichtbasierten Sensoren überhaupt ansprechen können. Ohne diese Vereinzelung durch Verdünnung könnte nur ein von den Partikeln eingetrübtes Fluid festgestellt werden ohne Aussagegehalt darüber, wie sich der Verschmutzungsgrad im einzelnen tatsächlich darstellt wegen der fehlenden Zählgröße betreffend die generelle Partikelverschmutzung. Die vorzunehmende Verdünnung orientiert sich dabei vorrangig an der Messqualität des jeweils einzusetzenden Lichtsensors. - Ein der Vorrichtung
4 zur Messung der Verunreinigungen nachgelagertes Druckregelventil17 sorgt für einen blasenfreien vorgespannten Betrieb der Vorrichtung4 . Des weiteren ist zwischen der zweiten Dosierpumpe13 und dem Contamination-Sensor CS in der Art einer Schlaufe eine Einlaufstrecke für das Fluid dargestellt, dessen Länge beliebig vorgebbar ist. Das zweite Ventil V2, das als 2/2-Wegeventil ausgebildet ist, dient als Umgehungs- oder Mischventil10 und ermöglicht insoweit die Umgehung der Vorrichtung4 und des Druckregelventils17 . In Verbindung mit der in der1 dargestellten Schaltstellung des dritten Ventils V3 und des vierten Ventils V4, gleichfalls als 3/2-Wegeventil ausgebildet, ist ein Rückflug von gemischtem Fluid6 in den Behälter8 möglich, wobei in Abhängigkeit der Schaltstellung des vierten Ventils V4 eine Durchströmung eines zusätzlichen Filters19 zum Abreinigen des Fluids erfolgen kann oder nicht. In der gezeigten Schaltdarstellung nach der1 wird aber jedenfalls der Filter19 durchströmt. Das zweite Ventil V2 ist nicht unbedingt notwendig und bei dessen Weglassen werden in jedem Fall der Contamination-Sensor CS und das Druckregelventil17 durchströmt. - Das erste, dritte und vierte Ventil V1, V3 und V4 sind als 3/2-Wegeventile ausgebildet, so dass die insofern eingesetzten Ventilbaugruppen als Gleichbauteile ausgebildet sind, was den vorrichtungsgemäßen Aufwand reduzieren hilft, so dass die Gesamtvorrichtung kostengünstig herstellbar ist. Alle Ventile lassen sich vorzugsweise elektromagnetisch ansteuern, was der einfacheren Darstellung wegen aber nicht näher gezeigt ist.
- Eine Recheneinheit
7 , die Teil einer nicht näher dargestellten Steuer- und/oder Regelungseinrichtung oder Teil der Vorrichtung4 zur Messung der Verunreinigung in dem Fluid sein kann, rechnet den von der Vorrichtung4 ermittelten Gehalt an Schmutzpartikeln zurück auf den tatsächlichen Gehalt an Schmutzpartikeln in dem nicht gemischten Fluid2 mit der Partikelverschmutzung aus dem Haupt-Hydrauliksystem, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel das Walzöl der Walzstraße transportiert. Anstelle des genannten Walzöls kann natürlich auch jede andere Form mehr oder minder stark verschmutzten Fluids mit Partikeleintrag über das beschriebene Verfahren nebst Vorrichtung behandelt werden. - In der
2 ist in der Art eines Flussdiagramms eine von vielen Betriebsweisen oder Verfahren zum Detektieren von Verunreinigungen mit der in1 gezeigten Vorrichtung14 dargestellt. Im Rahmen einer ersten Betriebsweise (Mode1 ) ist der Dosierkreis11 in einem Standby-Modus und der Hauptkreis12 befindet sich in einem Reinigungsmodus R (cleaning). - Eine weitere Betriebssituation „Abreinigung des Öls” ist in der
3 verdeutlicht und im strichliniert dargestellten Leitungsteil wird bevorzugt eine große Fluidmenge mittels des Schrittmotorantriebs und der Dosierpumpe3 durch den Arbeitskreis gebracht, um dergestalt beispielsweise die angeschlossenen Leitungen zu spülen, was Ablagerungen verhindern hilft, wobei Fluid mit aktueller Verschmutzung über die Verbindung18 in das Haupt-Hydrauliksystem von der Eingangsseite her weiter zugeführt wird. Hierbei befindet sich das Ventil V1 in seiner gezeigten durchgeschalteten Stellung. - Der Hauptkreis
12 (in verstärkt durchgezogener Linie dargestellt) wird mit gereinigtem Fluid, das über den Filter19 demgemäß geführt ist, versorgt. Dabei ist das zweite Ventil V2, das dritte und das vierte Ventil V3, V4 derart in einer gezeigten Schaltstellung, dass der von der zweiten Dosierpumpe13 erzeugte Fluidstrom an dem Sensor CS oder der Vorrichtung4 vorbei durch das dritte Ventil V3 und vierte Ventil V4 geführt ist und insoweit in den Behälter9 in einer geschlossenen Kreislaufführung rückgeführt werden kann. Dieser Kreislauf wiederholt sich, bis ein definierter Reinheitsgrad für das Fluid5 erreicht ist. Beim dahingehenden Abreinigungsvorgang des Öls über den Filter19 ist der Schrittmotorantrieb mit der zweiten Dosierpumpe13 im Bereich großer Fluidmengen pro Zeiteinheit im Hauptkreis12 betrieben. - Im reinen Mischbetrieb zur Mischung von gereinigtem Fluid
5 mit verschmutztem Fluid2 ist das Ventil V4 derart geschaltet, dass dann der Filter19 umgangen ist. Ferner kann in einen Modus2 (Mode2 ) oder Mischmodus M gewechselt werden, indem gereinigtes Fluid5 mit verschmutzten Fluid2 definiert gemischt wird, was weitgehend der Darstellung nach der4 entspricht, die einen „Misch- und Dosiervorgang” zeigt. Der Dosierkreis11 (strichliniert dargestellt) wechselt in einen vorbereiteten Zuführmodus V, in dem verschmutztes Fluid2 der Mischeinrichtung8 , hier in Form des Behälters9 , zugeführt wird. Für einen besonders günstigen Verfahrensablauf hat es sich herausgestellt, die Verbindungsleitung zwischen dem Behälter9 und dem Ventil V1 besonders kurz zu dimensionieren, beispielsweise kleiner als 10 cm Leitungslänge zu wählen. Für den dahingehenden Zudosier- oder Zumischvorgang fördert die Dosierpumpe3 nur eine geringe Menge an verschmutztem Fluid2 pro Zeiteinheit, wobei anstelle einer niedrigen Zudosierung über die Pumpe3 auch das Ventil V1 in einen entsprechend getakteten Betrieb gehen kann, bei dem in Schritten immer eine bestimmte Portionsmenge aus der Hauptleitung mit dem Walzöl in den Dosierkreis11 übernommen wird. Im dahingehenden Fall übernimmt die Recheneinheit7 den getakteten Betrieb für das Ventil V1. - Das dritte Ventil V3 und das vierte Ventil V4 sind dabei in einer gezeigten Schaltstellung nach der
4 , bei der der Filter19 in den dahingehenden Mode übergangen ist, so dass Fluid von der zweiten Dosierpumpe13 wiederum bei einer hohen Durchflußmenge pro Zeiteinheit zu der Mischeinrichtung8 geführt ist. - Nach einer vorgebbaren Warte- oder Beruhigungszeit wird in einen Modus
3 (Mode3 ) gewechselt, in dem der Dosierkreis11 in einem Zuführmodus Z für verschmutztes Fluid2 zu der Mischeinrichtung8 ist und der Hauptkreis12 (wiederum in verstärkt durchgezogener Linie dargestellt) in einem Mischmodus M verbleibt. Die Schaltstellung des ersten Ventils V1 ist dabei derart, dass verschmutztes Fluid2 in die Mischeinrichtung8 gefördert wird. Die Schaltstellung des zweiten Ventils V2, des dritten und vierten Ventils V3, V4 ist, wie wiederum in4 dargestellt, derart, dass gemischtes Fluid6 an der Vorrichtung4 zur Messung der Verunreinigungen vorbei zu der Mischeinrichtung8 im geschlossenen Kreis bewegt wird. - Je nach gewünschter Reinheitsklasse sind die bevorzugten Mischungsverhältnisse zwischen verschmutztem Fluid
2 und gereinigtem Fluid5 bevorzugt zwischen 1:10 bis etwa 1:150 eingestellt, d. h. beispielsweise dass ein Milliliter verschmutztes Fluid2 auf 10 Milliliter gereinigtes Fluid5 kommt, wobei für einen dahingehenden Zumischvorgang an verunreinigtem Fluid über den Dosierkreis11 im Behälter9 vorab eine vorgebbare Menge an gereinigtem Fluid5 sich bereits befinden muß. Zur Erläuterung sei noch erwähnt, dass die Füllstandshöhe in dem Behälter9 in den Figuren die minimale Füllhöhe des Behälters9 betrifft. - Nach erneutem Ablauf einer vorgebbaren Wartezeit wechselt das Verfahren im Hauptkreis
12 (wiederum in verstärkt durchgezogener Linie dargestellt) in einen sog. Messmodus MM (Mode5 ). Im dahingehenden Messbetrieb, was der Schaltdarstellung nach der5 entspricht, ist der Dosierkreis11 in einer Betriebsweise, indem vergleichbar der Darstellung nach der2 verschmutztes Fluid direkt von der Eingangsseite zu dem Haupt-Hydrauliksystem über die Verbindung18 geführt ist. Der dahingehende Hauptkreisverlauf ist wiederum strichliniert dargestellt. Dabei ist das zweite Ventil V2 in seiner gezeigten Sperrstellung und das vierte Ventil V4 und das dritte Ventil V3 in ihrer gezeigten Schaltstellung, in der gemischtes Fluid6 durch die Vorrichtung4 zur Messung der Verunreinigung geführt ist, wobei jedoch der Filter19 ausgelassen bleibt. Die Dosierpumpe3 fördert wiederum pro Zeiteinheit eine große Fluidmenge und die Dosierpumpe13 eine kleine Menge. Die benötigten Messwerte werden im einzelnen ermittelt, sobald deren Varianz eine bestimmte Grenze nicht überschreitet. - Wie
2 des weiteren zeigt, ist zwischen dem Modus5 und dem Modus3 noch eine Betriebsweise (Mode4 ) geschaltet, bei der der Dosierkreis11 in Vorbereitung Zufuhr V und Hautpkreis12 in den Mischmodus M gebracht ist. Im Modus6 (Mode6 ) befindet sich der Dosierkreis11 im Standby-Modus. Bei einer weiter vorgesehenen Entleerung wird ein Soll-Füllstand im Behälter9 angestrebt und in einer durchgeschalteten Schaltstellung des Ventils V3 wird die Fluidmenge des Hauptkreises12 über die Verbindung18 als Rücklauf in das Haupt-Hydrauliksystem zurückgeführt. Anschließend kann wieder in den Modus1 als Betriebsart gewechselt. - Bei einer vereinfachten, nicht näher dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens nebst Vorrichtung kann der Behälter
9 nebst der Entleerstelle16 auch entfallen und das Ventil V1 ist ausgangsseitig über den Dosierkreis11 direkt auf die Eingangsseite der zweiten Dosierpumpe13 geschaltet. Im dahingehenden Fall ist wiederum die Verbindungsleitung zwischen dem Ventil V1 und der Dosierpumpe13 kurz zu wählen und gleichfalls wird eine kurze Verbindung zwischen dem Ausgang der zweiten Dosierpumpe13 und dem Eingang des Contamination-Sensors CS ange strebt. Bei der dahingehend vereinfachten Ausführungsform kann ferner das Umgehungs- oder Mischventil V2 entfallen ebenso wie das Druckregelventil17 . Wie bereits dargelegt, kann auch der Spänesensor15 entfallen. Die benötigte Zumischung erfolgt dann, wie bereits dargelegt, über das Zuschalten der Dosierpumpe3 und bevorzugt durch einen getakteten Betrieb des Ventils V1, das dann verschmutztes Fluid2 portionsweise in den Dosierkreis11 überführen kann. - Bei einer weiter vereinfachten und nicht dargestellten Ausführungsform wird das verunreinigte Fluid mit der Partikelverschmutzung, wie beispielsweise Walzöl, über die Dosierpumpe
3 mengenmäßig gesteuert direkt an den Eingang der zweiten Dosierpumpe13 geführt, die auf ihrer Ausgangsseite dann die Vorrichtung4 zur Messung der Vernreinigungen aufweist, wobei in einem Abzweig vor der zweiten Dosierpumpe13 diese Frischöl aus einer Versorgungsquelle, wie beispielsweise einem Faß, fördern kann. Die dahingehende Einfachstlösung kommt ohne jede Ventilsteuerung aus und mithin ohne anzusteuernde Ventile. Das derart über den Contamination-Sensor CS gemessene Fluid wird dann wiederum in das Haupt-Hydrauliksystem, beispielsweise in Form der Walzstraße, rückgeführt. - Anstelle des Behälters
9 oder dem genannten Abzweig zwischen den beiden Dosierpumpen3 und13 kann auch ein nicht näher bestimmtes Mischventil treten, das dann wiederum über die Recheneinheit7 angesteuert die Zumischung übernimmt. Des weiteren kann bei einer nicht näher dargestellten Ausführungsform der Mess- und Zumischvorrichtung der Dosierkreis11 mit einer Zuführleitung direkt vom Ventil V1 kommend vor den Contamination-Sensor CS geschaltet sein, was eine Integration der Vorrichtung in allfällige Ventilblöcke erleichtern hilft. Die Zuführleitung endet also hinter der weiteren Dosierpumpe13 in die Fluidstrecke zum Sensor CS. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102006005956 [0029]
Claims (17)
- Verfahren zum Detektieren von Verunreinigungen in einem Fluid (
1 ), wobei das mit Partikeln verschmutzte Fluid (2 ) mit einer ersten Dosierpumpe (3 ) zu einer Vorrichtung (4 ) zur Messung der Verunreinigung oder Partikeldichte in dem verschmutzten Fluid gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das mit den Partikeln verschmutzte Fluid (2 ) vor dem Eintritt in die Vorrichtung (4 ) zur Messung der Verunreinigung mit gereinigtem Fluid (5 ) in einem definierten Mischungsverhältnis gemischt, die Partikeldichte oder die Verunreinigung des gemischten Fluids (6 ) gemessen, und von einer Recheneinheit (7 ) die Partikeldichte oder die Verunreinigung des verschmutzten Fluids (2 ) bestimmt wird. - Verfahren zum Detektieren von Verunreinigungen in einem Fluid (
1 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das verschmutzte Fluid (2 ) und das gereinigte Fluid (5 ) in einer Mischeinrichtung (8 ) miteinander gemischt werden. - Verfahren zum Detektieren von Verunreinigungen in einem Fluid (
1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischeinrichtung (8 ) ein Behälter (9 ) und/oder ein Mischventil ist. - Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dosierkreis (
11 ) vorgesehen ist, mit dem verschmutztes Fluid (2 ) zu der Vorrichtung (4 ) zur Messung der Verunreinigungen durch die erste Dosierpumpe (3 ) gefördert wird, ein der ersten Dosierpumpe (3 ) nachgelagertes, erstes Ventil (V1) vorgesehen ist, wobei der Dosierkreis (11 ) in Abhängigkeit von der Schaltstellung des Ventils (V1) verschmutztes Fluid (2 ) entweder in einen Behälter (9 ) oder in Richtung einer Verbindung (18 ) zu einem Haupt-Hydrauliksystem fördert. - Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hauptkreis (
12 ) eine zweite Dosierpumpe (13 ) umfasst, die verschmutztes und gereinigtes Fluid (2 ,5 ) zu der Vorrichtung (4 ) zur Messung der Verunreinigung fördert, wobei ein drittes Ventil (V3) und ein viertes Ventil (V4) vorgesehen sind und in Abhängigkeit von der Schaltstellung der Ventile (V3, V4) des Hauptkreises (12 ) entweder ein Reinigungsmodus (R) oder ein Mischmodus (M) für gereinigtes und verschmutztes Fluid (5 ,2 ) oder ein Messmodus (MM) oder ein Entleermodus für den Dosierkreis (11 ) und/oder den Hauptkreis (12 ) betrieben werden kann. - Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kombination des Dosierkreises (
11 ) und des Hauptkreises (12 ) derart vorgesehen ist, dass der Dosierkreis (11 ) in einem Standby-Modus und der Hauptkreis (12 ) in einem Reinigungsmodus (R) betrieben ist. - Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Dosierpumpe (
3 ) in Betrieb ist, das erste Ventil (V1) in einer Schaltstellung sich befindet, in der eine fluidführende Verbindung mit dem Haupt-Hydrauliksystem hergestellt ist, und das zweite, dritte und vierte Ventil (V2, V3, V4) derart eine Schaltstellung aufweisen, dass ein Fluidstrom mit gereinigtem Fluid (5 ) von dem Behälter (9 ) über die zweite Dosierpumpe (13 ) zu dem zweiten Ventil (V2) und über das dritte und vierte Ventil (V3, V4) geführt zu einem Filter (19 ) gelangt und wieder zu dem Behälter (9 ) rückgeführt ist. - Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kombination des Dosierkreises (
11 ) und des Hauptkreises (12 ) derart vorgesehen ist, dass der Dosierkreis (11 ) in einem Vorbereitungsmodus (V) zum Zuführen von verschmutztem Fluid (2 ) in die Mischeinrichtung (8 ) und der Hauptkreis (12 ) in einem Mischmodus (M) für verschmutztes und gereinigtes Fluid (2 ,5 ) ist. - Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Dosierpumpe (
3 ) in Betrieb ist und das erste Ventil (V1) in einer Schaltstellung ist, in der verschmutztes Fluid (2 ) zu dem Behälter (9 ) geführt ist, wobei das zweite Ventil (V2) sowie das dritte Ventil (V3) und das vierte Ventil (V4) in einer Schaltstellung sind, dass ein Fluidstrom von der zweiten Dosierpumpe (13 ) zu der Mischeinrichtung (8 ) unter Umgehung der Vorrichtung (4 ) zur Messung der Verschmutzung des Fluids (1 ) sowie unter Umgehung des Filters (19 ) geführt ist. - Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kombination des Dosierkreises (
11 ) und des Hauptkreises (12 ) derart vorgesehen ist, dass der Dosierkreis (11 ) in einem Zuführmodus (Z) für verschmutztes Fluid (2 ) und der Hauptkreis (12 ) in einem Mischmodus (M) für verschmutztes Fluid (2 ) und gereinigtes Fluid (5 ) ist. - Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Dosierpumpe (
3 ) in Betrieb ist und das erste Ventil (V1) das verschmutzte Fluid (2 ) in die Mischeinrichtung (8 ) fördert und die Schaltstellung des zweiten Ventils (V2), des dritten Ventils (V3) und des vierten Ventils (V4) derart ist, dass das gemischte Fluid (6 ) an der Vorrichtung (4 ) zur Messung der Verunreinigung vorbei von der Mischeinrichtung (8 ) wieder zu dieser Mischeinrichtung (8 ) geführt ist. - Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kombination des Dosierkreises (
11 ) und des Hauptkreises (12 ) derart vorgesehen ist, dass der Dosierkreis (11 ) in einem Vorbereitungsmodus (V) zum Zuführen verschmutzten Fluids (2 ) und der Hauptkreis (12 ) in einem Messmodus (MM) ist. - Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Dosierpumpe (
3 ) in Betrieb ist und durch das erste Ventil (V1) das verschmutzte Fluid (2 ) zu dem Haupt-Hydrauliksystem geführt ist, wobei das zweite Ventil (V2) in einer Sperrstellung ist, so dass gemischtes Fluid (6 ) durch die Vorrichtung (4 ) zur Messung der Verunreinigung geführt ist und das dritte Ventil (V3) sowie das vierte Ventil (V4) sind in einer Schaltstellung, dass gemessenes Fluid in den Behälter (9 ) rückgeführt ist. - Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kombination des Dosierkreises (
11 ) und des Hauptkreises (12 ) derart vorgesehen ist, dass das verschmutzte Fluid (2 ) im Dosierkreis (11 ) nicht bewegt ist und das gereinigte und/oder gemischte Fluid (5 ,6 ) aus der Mischeinrichtung (8 ) in den Hauptkreis (12 ) entleerbar ist. - Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Ventil (V2) eine solche Schaltstellung einnimmt, dass verschmutztes Fluid (
2 ) zu dem dritten Ventil (V3) geführt ist und von dem dritten Ventil (V3) das Fluid (2 ) zu dem Haupt-Hydrauliksystem über die Verbindung (18 ) geführt ist, wobei das vierte Ventil (V4) eine sperrende Schaltstellung einnimmt, das eine Entleerung des Dosierkreises (11 ) und des Hauptkreises (12 ) ermöglicht, wobei das Ventil (V1) verschmutztes Fluid gleichfalls in die Verbindung (18 ) des Haupt-Hydrauliksystems durchläßt. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (
14 ) ein Sensorelement (CS), wie etwa einen optischen oder Hall-Sensor aufweist, das die Menge der Verschmutzungspartikel ermittelt und an eine Steuer- und/oder Regelungseinrichtung übermittelt ist, die den Dosierkreis (11 ) und den Hauptkreis (12 ) mittels der Ventile (V1, V2, V3, V4) sowie der Dosierpumpen (3 ,13 ) steuert. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (
14 ) eine Sammelstelle für das Ansammeln von Verunreinigungen aufweist und einen Permanentmagneten zum Erzeugen eines magnetischen Feldes an der Sammelstelle und eine Spule hat, wobei durch das Bestromen der Spule eine Element der Vorrichtung (14 ) bewegbar ist und durch die Bewegung des Elements die magnetische Feldstärke an der Sammelstelle veränderbar ist.
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