DE102012100794B3 - Vorrichtung und Verfahren zum Erfassen von Kontaminationen in einem Hydrauliksystem - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zum Erfassen von Kontaminationen in einem Hydrauliksystem Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kontaminationserfassungsvorrichtung (12) zum Erfassen von Kontaminationen in einem zu untersuchenden strömenden Hydraulikfluid (10) in Luftfahrzeugen (11a), die eine Führungseinrichtung (14) zum Führen des strömenden Hydraulikfluids (10), eine Lichtquelle (34) zum Bestrahlen des in der Führungseinrichtung (14) strömenden Hydraulikfluids (10) mit Licht (46) und eine Detektionseinrichtung (36) zum Erfassung eines durch das bestrahlte Hydraulikfluid (10) absorbierten Anteils des Lichts (46) aufweist, wobei die Lichtquelle (34) zum Ausstrahlen von Licht (46) mit einer Wellenlänge im nahen Infrarotbereich ausgebildet ist. Weiter betrifft die Erfindung ein mit einer solchen Kontaminationserfassungsvorrichtung (12) ausgestattetes Hydrauliksystem (11) und ein Luftfahrzeug (11a) sowie ein Verfahren zum Erfassen von Kontaminationen in einem in einem Hydrauliksystem (11) eines Luftfahrzeugs (11a) strömenden Hydraulikfluid (10).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Kontaminationserfassungsvorrichtung zum Erfassen von Kontaminationen in einem strömenden Hydraulikfluid, insbesondere in Fahrzeugen, mehr insbesondere in Luftfahrzeugen, ein mit einer solchen Kontaminationserfassungsvorrichtung ausgestattetes Hydrauliksystem sowie ein Luftfahrzeug, das das Hydrauliksystem aufweist. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Erfassen von Kontaminationen in einem in einem Hydrauliksystem, insbesondere eines Fahrzeugs oder Luftfahrzeugs, strömenden Hydraulikfluid.
  • Bisher wurden hierzu beispielsweise, wenn das Luftfahrzeug zur Überprüfung am Boden war, Proben des Hydraulikfluids gezogen und diese Probe zu chemischen Laboren verschickt, um die Qualität des Hydraulikfluids überprüfen zu können. Zum einen dauert eine solche Analyse lange und kann hohe Kosten generieren. Zum anderen können nicht permanent Proben des Hydraulikfluids gezogen werden, so dass mit einer solchen Methode keine kontinuierliche Überwachung des Hydraulikfluids gewährleistet werden kann.
  • Daher ist es wünschenswert, Überwachungsmethoden einzusetzen, die das Hydraulikfluid kontinuierlich bezüglich seiner Qualität überwachen können, ohne dass sich das Flugzeug dabei am Boden befinden muss.
  • Beispielsweise werden Sensoren eingesetzt, die die elektrischen bzw. dielektrischen Eigenschaften des Hydraulikfluids erfassen. Optische Sensoren sind dagegen allerdings zu bevorzugen, da die erfassten Daten direkt mit chemischen Eigenschaften wie dem Wassergehalt und der Säurezahl korrelieren. Bislang hat die Anmelderin in diesem Bereich mit Sensoren experimentiert, die das Hydraulikfluid mit Licht aus dem mittleren Infrarotbereich (3.000 nm bis 5.000 nm) bestrahlen, um so Absorptionsspektren des bestrahlten Hydraulikfluids zu erhalten.
  • Diese Absorptionsspektren können zur Ermittlung der chemischen Zusammensetzung des Hydraulikfluids herangezogen werden.
  • DE 10 2006 060 138 B4 beschreibt einen Online-Sensor zur Überwachung von Verunreinigungen in Flüssigkeiten unter Verwendung von IR-Spektroskopie.
  • In US 5 239 860 ist eine Vorrichtung zur Bestimmung des Alkoholgehalts in einer Kraftstoffleitung unter Verwendung von IR-Spektroskopie beschrieben.
  • US 4 013 953 offenbart eine optische Ölüberwachungsvorrichtung zur Überwachung von Verunreinigungen und chemischer Degradierung des Öls.
  • In US 3 539 804 ist eine IR-Analysevorrichtung zur Erfassung von Wasser- und Kohlenstoffdioxidkontaminationen in einer gasförmigen Probe beschrieben.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Überwachung der Qualität eines Hydraulikfluids bereitzustellen, das in ein Hydrauliksystem integriert werden kann.
  • Diese Aufgabe wird mit einer Kontaminationserfassungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Ein Hydrauliksystem, das diese Kontaminationserfassungsvorrichtung aufweist, sowie ein Luftfahrzeug mit der Kontaminationserfassungsvorrichtung bzw. mit dem Hydrauliksystem sind Gegenstand der Nebenansprüche. Weiter ist auch ein Verfahren zum Erfassen von Kontaminationen in einem Hydrauliksystem Gegenstand des Nebenanspruchs.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Eine Kontaminationserfassungsvorrichtung zum Erfassen von Kontaminationen in einem zu untersuchenden strömenden Hydraulikfluid, insbesondere in Fahrzeugen, mehr insbesondere in Luftfahrzeugen, weist wenigstens eine als Teil eines Hydrauliksystems einsetzbare Führungseinrichtung zum Führen des strömenden Hydraulikfluids, wenigstens eine Lichtquelle zum Bestrahlen des in der Führungseinrichtung strömenden Hydraulikfluids mit Licht und wenigstens eine Detektionseinrichtung zum Erfassen eines durch das bestrahlte Hydraulikfluid absorbierten Anteils des Lichtes auf, wobei die wenigstens eine Lichtquelle zum Ausstrahlen von Licht mit einer Wellenlänge im nahen Infrarotbereich ausgebildet ist.
  • Die Lichtquelle kann mit diesem Aufbau das Hydraulikfluid mit Licht bestrahlen, während es in der Führungseinrichtung strömt, das heißt während das Hydraulikfluid arbeitet. Durch die Bestrahlung mit Licht werden Schwingungen der in dem Hydraulikfluid vorhandenen Moleküle angeregt. Jede Schwingung eines bestimmten Moleküls wird dabei durch eine ganz bestimmte Energie angeregt und absorbiert dabei von dem eingestrahlten Licht je nach Konzentration einen bestimmten Intensitätsanteil in einem entsprechenden Energiebereich. Die Detektionseinrichtung erfasst, in welchem Energiebereich wie viel Licht absorbiert worden ist, d. h. ein Absorptionsspektrum, so dass Konzentration und Spezies der absorbierenden Molekülteile ermittelt werden können.
  • Vorzugsweise emittiert die Lichtquelle dabei jedoch nicht wie in bisherigen Versuchen mittleres Infrarotlicht (MIR), sondern Licht im nahen Infrarotbereich (NIR), das heißt mit einer kürzeren Wellenlänge und damit mit einer höheren Energie. NIR-Licht wird durch Flüssigkeiten weniger stark absorbiert und hat daher eine größere Eindringtiefe als MIR-Licht in ein zu untersuchendes Hydraulikfluid. Zwar ist die Absorption der Lichtintensität des NIR-Lichts durch die Molekülschwingungen deutlich geringer als die des MIR-Lichts und resultiert daher auch in Absorptionsspektren mit deutlich verringerter Intensität, die Anmelderin hat jedoch durch Versuche herausgefunden, dass die Absorption in bestimmten Energiebereichen stark genug ist, um eine chemische Veränderung in dem Hydraulikfluid nachweisen zu können.
  • Durch die Verwendung von NIR-Licht kann somit ein breiterer Lichtweg bereitgestellt werden und die Kontaminationserfassungsvorrichtung auch in ein bestehendes Hydrauliksystem von beispielsweise einem Luftfahrzeug integriert werden, ohne den Fluss des Hydraulikfluids zu behindern.
  • In bevorzugter Ausgestaltung weist die Führungseinrichtung einen Führungskanal zum Führen des Hydraulikfluids mit einem Innendurchmesser von > 2 mm, insbesondere 2 mm bis 25 mm, mehr insbesondere 5 mm bis 20 mm, auf.
  • Es ist somit möglich, das Hydraulikfluid durch einen relativ breiten Führungskanal ohne Engstelle hindurchzuführen und somit vorteilhaft einen Druckabfall des Hydraulikfluids zu vermeiden.
  • Vorzugsweise ist die Führungseinrichtung zum Führen des Hydraulikfluids unter Hochdruck ausgebildet. Das bedeutet, dass die Führungseinrichtung auch vorteilhaft einem hohen Druck des Hydraulikfluids widerstehen kann, ohne dabei zerstört zu werden. Somit kann sie vorteilhaft in ein Hydrauliksystem, beispielsweise eines Luftfahrzeugs, integriert werden, in dem das Hydraulikfluid gewöhnlich mit einem hohen Druck fließt.
  • Weiter vorteilhaft ist die Führungseinrichtung zum Führen eines Hydraulikfluids auf Basis von Phosphatestern ausgebildet. Phosphatester haben den Vorteil, dass sie feuerbeständig sind, weshalb sie insbesondere für den Einsatz in Luftfahrzeugen geeignet sind. Sie sind jedoch hochtoxisch, weswegen die Führungseinrichtung vorteilhaft derart ausgebildet ist, dass beispielsweise ein Auslaufen des Hydraulikfluids, das mit einem hohen Druck durch die Führungseinrichtung hindurchgeführt wird, weitestgehend vermieden werden kann.
  • Vorteilhaft weist die Führungseinrichtung wenigstens einen für Infrarotstrahlung optisch transparenten Bereich auf. Somit kann die Lichtquelle vorteilhaft außerhalb der Führungseinrichtung angeordnet werden und dennoch vorteilhaft NIR-Licht in das in der Führungseinrichtung strömende Hydraulikfluid eingestrahlt werden.
  • Besonders vorteilhaft ist der optisch transparente Bereich durch ein hochdruckstabiles Fenster gebildet, so dass vorzugsweise auch der optisch transparente Bereich dem hohen Druck des Hydraulikfluids widerstehen kann und somit Beschädigung durch Druck vorteilhaft vermieden werden kann. In besonders bevorzugter Ausgestaltung ist der optisch transparente Bereich durch ein Saphir-Fenster gebildet. Saphir hat den Vorteil, dass es im NIR-Bereich vorteilhaft optisch transparent ist und gleichzeitig extremen Belastungen widersteht.
  • Vorzugsweise sind die Lichtquelle und die Detektionseinrichtung derart an dem optisch transparenten Bereich angeordnet, dass zumindest ein Anteil des durch das Hydraulikfluid transmittierten Lichts auf die Detektionseinrichtung trifft. Besonders bevorzugt sind dabei Lichtquelle und Detektionseinrichtung gegenüberliegend an der Führungseinrichtung bzw. dem optisch transparenten Bereich angeordnet.
  • Vorzugsweise ist die Lichtquelle zum Ausstrahlen von Licht mit einer Wellenlänge von 700 nm bis 2500 nm ausgebildet, was dem NIR-Bereich entspricht.
  • In besonders bevorzugter Ausgestaltung ist die Lichtquelle dabei durch eine LED und/oder einen Laser gebildet. Vorzugsweise ist die LED und/oder der Laser derart ausgewählt, dass das davon ausgestrahlte Licht einen Emissions-Peak im Wellenlängenbereich von 1350 nm bis 1450 nm und/oder 1900 nm bis 2000 nm aufweist. Denn prominente Schwingungsabsorptionen von Wasser sind im Bereich um 1400 nm und um 1940 nm Wellenlänge aufzufinden. Es ist von Vorteil, wenn insbesondere in diesen Bereichen das Licht mit einer hohen Intensität in das Hydraulikfluid eingestrahlt wird.
  • Vorzugsweise sind mehrere Lichtquellen zum Bestrahlen des Hydraulikfluids vorgesehen, die Licht in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen auf das Hydraulikfluid strahlen. So können spezielle Schwingungsabsorptionen vorteilhaft besonders genau beobachtet werden.
  • Beispielsweise ist eine erste Lichtquelle derart ausgebildet, dass sie Licht im Wellenlängenbereich von Alkohol-Absorptionen, das heißt OH-Absorptionen, aussendet, die vorzugsweise im Wellenlängenbereich von 2020 nm bis 2150 nm liegen.
  • Weiter ist beispielsweise eine zweite Lichtquelle derart ausgebildet, dass sie Licht im Wellenlängenbereich von Wasser-Absorptionen aussendet, besonders bevorzugt im Wellenlängenbereich von 1880 nm bis 2000 nm.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung ist eine dritte Lichtquelle vorgesehen, die Licht in einem Wellenlängenbereich aussendet, in dem weder Alkohol-Absorptionen noch Wasser-Absorptionen zu finden sind, vorzugsweise im Wellenlängenbereich von 1820 nm bis 1840 nm. Diese dritte Lichtquelle kann vorzugsweise als Referenzlichtquelle verwendet werden, um so die Absorptionen in den anderen Bereichen vorteilhaft auf die Lichtdurchlässigkeit des Hydraulikfluids zu normieren.
  • Vorteilhaft ist jeder Lichtquelle eine eigene Detektionseinrichtung zugeordnet. In besonders bevorzugter Ausgestaltung sind die Detektionseinrichtungen derart ausgebildet, dass sie auf die Detektion von Licht im Wellenlängenbereich des von der jeweils zugeordneten Lichtquelle ausgestrahlten Lichtes optimiert sind.
  • Vorteilhaft weist die Detektionseinrichtung bzw. jede Detektionseinrichtung einen Detektor zum Erfassen von Licht mit einer Wellenlänge im nahen Infrarotbereich, das heißt insbesondere im Bereich von 700 nm bis 2500 nm, auf.
  • Der Detektor ist in bevorzugter Ausgestaltung eine Photodiode aus Halbleitermaterial, insbesondere aus InGaAs oder Ge. Halbleitermaterialien haben den Vorteil, dass sie vorzugsweise eine große optische Leistung, eine lange Lebensdauer und geringe Kosten mit sich bringen. Vorteilhaft wird eine Photodiode aus InGaAs für die Erfassung von Licht im Wellenlängenbereich von 1940 nm verwendet, während eine Photodiode aus Ge vorteilhaft ist für die Erfassung von Licht im Wellenlängenbereich von 1400 nm.
  • In bevorzugter Ausgestaltung ist an der Führungseinrichtung eine Säurezahlüberwachungseinrichtung zum Überwachen einer Säurezahl des Hydraulikfluids angeordnet. Hydraulikfluide, insbesondere Phosphatester, die beispielsweise als Hydraulikfluide in der Luftfahrt verwendet werden, sind sehr hygroskopisch und absorbieren daher relativ viel Wasser. Weiter wirken im Betrieb hohe Temperaturen auf diese Hydraulikfluide. Das Zusammenspiel des absorbierten Wassers mit den erhöhten Temperaturen resultiert darin, dass die Phosphatester cracken und zu Säuren abreagieren. Je nach Säuregehalt kann daher vorteilhaft bestimmt werden, ob die chemische Qualität des Hydraulikfluids noch hoch genug für die weitere Verwendung in einem Luftfahrzeug ist. Die Säurezahl (Total Acid Number, TAN) entspricht dabei der Masse an Base, wie beispielsweise KOH, die benötigt wird, um eine bestimmte Masse an Hydraulikfluid zu neutralisieren.
  • Um die Säurezahl des Hydraulikfluids zu überwachen, ist an der Führungseinrichtung vorteilhaft eine UV-Lichtquelle angeordnet, die zum Bestrahlen des Hydraulikfluids mit ultraviolettem Licht ausgebildet ist, und die insbesondere durch eine LED und/oder einen Laser gebildet ist. Weiter ist an der Führungseinrichtung vorzugsweise eine UV-Detektionseinrichtung angeordnet. Wird UV-Licht in das Hydraulikfluid eingestrahlt, werden Elektronen in den Säuremolekülen des Hydraulikfluids vorteilhaft energetisch angeregt und es wird bei Abregung Fluoreszenzlicht ausgesendet, das vorzugsweise durch die UV-Detektionseinrichtung erfasst werden kann. Besonders bevorzugt ist die UV-Detektionseinrichtung durch eine Silizium-Photodiode gebildet oder weist einen Silizium-Photomultiplier mit einem Bandpassfilter auf, der Fluoreszenzlicht in vorzugsweise nur dem zu erwartenden Energiebereich hindurch lässt.
  • Weiter vorzugsweise ist eine Partikelerfassungseinrichtung zum Erfassen von in dem Hydraulikfluid enthaltenen Partikeln vorgesehen. Diese Partikelerfassungseinrichtung umfasst vorzugsweise eine Lichtquelle zum Bestrahlen des Hydraulikfluids mit beispielsweise ultraviolettem, sichtbarem oder NIR-Licht und ist insbesondere aus einem Laser und/oder einer LED gebildet. Weiter weist die Partikelerfassungseinrichtung vorteilhaft eine Detektionseinrichtung auf, insbesondere eine Photodiode, die Licht, das von den in dem Hydraulikfluid enthaltenen Partikeln gestreut wird, erfassen kann. Dabei ist die Detektionseinrichtung vorteilhaft in einem Winkel von 40° bis 140° zur Strahlungsrichtung des Lichts angeordnet, um so vorzugsweise nur gestreutes Licht zu detektieren, nicht jedoch geradlinig durch das Hydraulikfluid transmittiertes Licht.
  • Ein Hydrauliksystem zum Leiten eines Hydraulikfluids von einer Fluidquelle zu einer Fluidsenke oder umgekehrt weist wenigstens eine Hydraulikfluidleitung und wenigstens eine oben beschriebene Kontaminationserfassungsvorrichtung auf. Somit kann das in dem Hydrauliksystem geleitete Hydraulikfluid kontinuierlich während des Betriebs auf Kontaminationen und chemische Qualität überwacht werden.
  • Vorzugsweise sind die Innendurchmesser der wenigstens einen Hydraulikfluidleitung und eines Führungskanals der Kontaminationserfassungsvorrichtung im Wesentlichen gleich. Somit verändert sich vorzugsweise der Innendurchmesser eines Führungsbereichs des Hydraulikfluids nicht und es kommt vorteilhaft nicht zu einem Druckabfall an einer Engstelle.
  • Weiter vorteilhaft ist eine Koppeleinrichtung zum Ankoppeln und/oder Abkoppeln der Kontaminationserfassungsvorrichtung vorgesehen. Beispielsweise kann eine solche Koppeleinrichtung durch Ventile gebildet sein, so dass einfach ein Stück der Hydraulikfluidleitung entnommen und vorteilhaft durch die Führungseinrichtung der Kontaminationserfassungsvorrichtung ersetzt werden kann. Damit kann die Kontaminationserfassungsvorrichtung vorteilhaft besonders einfach in ein bereits bestehendes Hydrauliksystem beispielsweise in einem Luftfahrzeug integriert werden.
  • Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung eines Luftfahrzeugs weist die oben beschriebene Kontaminationserfassungsvorrichtung bzw. das oben beschriebene Hydrauliksystem auf.
  • Bei einem Verfahren zum Erfassen von Kontaminationen in einem in einem Hydrauliksystem, insbesondere eines Fahrzeugs, mehr insbesondere eines Luftfahrzeugs, strömenden Hydraulikfluid wird zunächst eine Hydraulikfluidleitung zum Leiten des Hydraulikfluids in dem Hydrauliksystem bereitgestellt, dann eine Kontaminationserfassungsvorrichtung angekoppelt, die eine Führungseinrichtung zum Führen des in dem Hydrauliksystem strömenden Hydraulikfluids, eine Lichtquelle zum Bestrahlen des in der Führungseinrichtung strömenden Hydraulikfluids mit Licht und eine Detektionseinrichtung aufweist, die zum Erfassen eines durch das bestrahlte Hydraulikfluid absorbierten Intensitätsanteils des Lichts ausgebildet ist. Dann wird das strömende Hydraulikfluid mit Licht mit einer Wellenlänge im NIR-Bereich bestrahlt und der Anteil des Lichts, der durch das bestrahlte Hydraulikfluid absorbiert wird, erfasst. Die Schritte werden wiederholt und die Ergebnisse verglichen, um so kontinuierlich Veränderungen in dem Hydraulikfluid erfassen zu können.
  • Vorteilhaft wird die Kontaminationserfassungsvorrichtung derart an das Hydrauliksystem angekoppelt, dass wenigstens eine Hydraulikfluidleitung des Hydrauliksystems durch die Führungseinrichtung der Kontaminationserfassungsvorrichtung ersetzt wird. Dabei ist es vorteilhaft, wenn eine Kontaminationserfassungsvorrichtung bereitgestellt wird, die einen Führungskanal aufweist, dessen Innendurchmesser im Wesentlichen gleich ist zum Innendurchmesser der Hydraulikfluidleitung. Insbesondere wird ein Führungskanal verwendet, der einen Innendurchmesser > 2 mm, insbesondere 2 mm bis 25 mm, mehr insbesondere 5 mm bis 25 mm, aufweist. So kann vorzugsweise eine Stauung des Hydraulikfluids in dem Bereich des Hydrauliksystems vermieden werden, in dem die Hydraulikfluidleitung durch die Kontaminationserfassungsvorrichtung ausgetauscht worden ist.
  • Vorzugsweise wird das strömende Hydraulikfluid mit Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 700 nm bis 2500 nm bestrahlt, insbesondere mit Licht im Bereich von Alkohol-Absorptionen, beispielsweise im Wellenlängenbereich von 2020 nm bis 2150 nm und/oder im Bereich von Wasser-Absorptionen, beispielsweise im Wellenlängenbereich von 1880 nm bis 2000 nm und/oder in einem Referenzbereich, beispielsweise in einem Wellenlängenbereich von 1820 nm bis 1840 nm.
  • Der Referenzbereich wird vorteilhaft so gewählt, dass dort keine Absorptionen durch die zu erfassenden Verunreinigungen vorliegen, so dass in diesem Referenzbereich vorzugsweise die Gesamt-Lichtdurchlässigkeit des Hydraulikfluids für das eingestrahlte Licht bestimmt werden kann und die erfassten Absorptionen vorteilhaft entsprechend normiert werden können.
  • Vorzugsweise wird die Säurezahl des Hydraulikfluids und/oder die Partikelzahl von in dem Hydraulikfluid strömenden Partikeln erfasst.
  • Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt:
  • 1 ein Luftfahrzeug mit Hydrauliksystem und einer Kontaminationserfassungsvorrichtung;
  • 2 das Hydrauliksystem aus 1 in größerem Detail;
  • 3 den Aufbau der Kontaminationserfassungsvorrichtung aus 1;
  • 4 ein Sensorsystem mit veränderbaren optischen Weglängen;
  • 5 NIR-Übersichts-Absorptionsspektren eines Hydraulikfluides mit unterschiedlichen Wasserkontaminationen;
  • 6 Absorptionsveränderungen der in 5 gezeigten Absorptionen bei unterschiedlicher Wasserkonzentration;
  • 7 das Absorptionsspektrum aus 5 im Detail von 1800 nm bis 2150 nm Wellenlänge;
  • 8 Absorptionsspektren bei Verunreinigung des Hydraulikfluides mit Säure;
  • 9 Absorptionsspektren des Hydraulikfluides bei Verunreinigung mit Wasser bzw. Säure sowie eine Auswahl geeigneter Wellenlängenbereiche zur Überwachung der Verunreinigungen;
  • 10 die relative Anordnung einer Lichtquelle, einer Führungseinrichtung zum Führen des Hydraulikfluids sowie einer Photodiode;
  • 11 die Abhängigkeit der Signalintensität an einer Photodiode von der Länge des optischen Weges;
  • 12a)–c) die Abhängigkeit der Signalintensität von der Verunreinigung mit Wasser, abhängig von der jeweiligen Länge des optischen Weges;
  • 13 Übersichtsspektren im MIR-Bereich von mit Wasser verunreinigtem Hydraulikfluid;
  • 14 Detailspektren des Hydraulikfluids, verunreinigt mit Säure, sowie eine Auswahl geeigneter Überwachungsbereiche;
  • 15 die Abnahme der Lichtintensität in den in 14 gekennzeichneten Überwachungsbereichen in Abhängigkeit der Wasserverunreinigung;
  • 16 die Säuresensitivität einer Kontaminationserfassungsvorrichtung;
  • 17 den Aufbau einer Kontaminationserfassungsvorrichtung unter Verwendung von MIR-Licht;
  • 18 ein MIR-Sensorsystem; und
  • 19 eine vereinfachte Darstellung des optischen Lichtweges einer Führungseinrichtung, in der das Hydraulikfluid strömt, in dem MIR-Sensorsystem aus 18.
  • Zum Erfassen von Kontaminationen in Hydraulikfluiden 10, die insbesondere, wie in 1 und 2 gezeigt, in Hydrauliksystemen 11 in Luftfahrzeugen 11a verwendet werden sollen, hat die Anmelderin eine frühere Kontaminationserfassungsvorrichtung 12 entwickelt, die theoretisch Kontaminationen in dem Hydraulikfluid 10 erfassen kann, während das Hydraulikfluid 10 durch eine Führungseinrichtung 14, wie beispielsweise ein Führungsrohr, strömt. Diese Kontaminationserfassungsvorrichtung 12 arbeitet mit Licht im mittleren Infrarotbereich (MIR-Licht) 16 und ist zu Erläuterungszwecken in den 13 bis 19 näher erläutert.
  • Kernidee der früheren Kontaminationserfassungsvorrichtung 12 ist, dass O-H-Absorptionen in Infrarotspektren im Bereich von 3500 cm–1 (etwa 2850 nm) erfasst werden und anhand der Veränderung der Absorption in diesem Bereich auf eine Verunreinigung des Hydraulikfluids mit Wasser und/oder Säuregruppen geschlossen werden kann.
  • 13 zeigt dabei Absorptionsspektren eines Hydraulikfluids 10, nämlich Skydrol, im Bereich von 1000 cm–1 bis 4000 cm–1, wobei auf der y-Achse die Intensität des transmittierten Lichtes aufgetragen ist. Im Bereich um 2800 cm–1 ist eine prominente Schwingungsabsorption durch C-H-Bestandteile zu erkennen, während im Bereich um 3500 cm–1 eine prominente Schwingungsabsorption durch O-H-Bestandteile hervortritt. Die Absorption im Bereich um 3500 cm–1, d. h. der O-H-Bande, wird stärker, je mehr Wasser dem Skydrol zugesetzt wird.
  • 14 zeigt einen Detailbereich zwischen 3000 cm–1 und 4000 cm–1 des Spektrums aus 13, das einer Wasserkonzentration von 0,2% zuzuordnen ist, und weiter Absorptionsspektren von Zusammensetzungen des mit 0,2% Wasser verunreinigten Skydrol mit zusätzlichen Säureverunreinigungen. Es ist zu erkennen, dass sich die niederenergetische Schulter des Wasserabsorptions-Peaks mit zunehmender Säureverunreinigungen weiter zu niedrigeren Wellenzahlen verschiebt. Weiter ist zu erkennen, dass die Absorption im Bereich um 3660 cm–1 mit zunehmender Säureverunreinigung verschwindet. Im Bereich um 3900 cm–1 treten in keinem Spektrum prominente Absorptionen hervor, so dass dieser Bereich als Referenzbereich 17 geeignet ist, um anzuzeigen, wie stark das Licht durch das Hydraulikfluid 10 hindurchgelassen wird.
  • Wie in 15 zu sehen, weist der Bereich um 3500 cm–1 von den drei markierten Bereichen die größte Abhängigkeit von einer Wasserverunreinigung auf und ist daher geeignet, die Wasserverunreinigung des Skydrols zu untersuchen. Die Säureverunreinigung wird durch Beobachtung des Bereiches um 3660 cm–1 durchgeführt. Dazu wird die detektierte Absorption durch Subtraktion der Absorption im Bereich um 3320 cm–1 normiert und, wie in 16 gezeigt, gegen die Säurezahl TAN aufgetragen.
  • 17 zeigt einen zerlegten Aufbau der Kontaminationserfassungsvorrichtung 12 unter Verwendung von MIR-Licht 16. Das Hydraulikfluid 10 wird zwischen zwei Saphir-Fenstern 18 hindurchgeleitet. Ein IR-Emitter 20, beispielsweise ein MEMS-IR-Emitter, bestrahlt durch das Saphir-Fenster 18 das Hydaulikfluid 10 mit MIR-Licht 16. In dem Hydraulikfluid 10 werden entsprechende Energiebereiche des eingestrahlten MIR-Lichtes 16 absorbiert, so dass ein gegenüberliegend des IR-Emitters 20 angeordnetes Sensor-Array 22 Absorptionsspektren erfassen kann. Das Sensor-Array 22 weist vier Strahlungsthermosäulen 24 auf, die jeweils für das Erfassen unterschiedlicher Wellenzahlenbereiche besonders optimiert sind, nämlich eine für 3350 cm–1, eine für 3500 cm–1, eine für 3900 cm–1 und eine für 3650 cm–1.
  • 18 zeigt den Gesamtaufbau der Kontaminationserfassungsvorrichtung 12 unter Verwendung des MIR-Lichtes 16.
  • In 19 ist ein Querschnitt durch die Führungseinrichtung 14 gezeigt, in der das Hydraulikfluid 10 durch die Kontaminationsvorrichtung 12 geleitet wird. Wie zu sehen weist ein Führungskanal 26 der Führungseinrichtung 14 lediglich einen Innendurchmesser d von 0,2 mm auf, d. h. der optische Lichtweg des von dem IR-Emitter 20 ausgestrahlten Lichtes 16 ist maximal 0,2 mm breit. Die in 13 und 14 gezeigten Spektren wurden bei einem solchen maximalen optischen Lichtweg von 0,2 mm erfasst.
  • Prinzipiell ist IR-Spektroskopie unter Verwendung von MIR-Licht 16 zwar geeignet, Verunreinigungen wie Wasser und Säure in Hydraulikfluiden 10 kontinuierlich zu untersuchen, hat jedoch den großen Nachteil, dass ein maximaler optischer Lichtweg von 0,2 mm dazu führt, dass beim Einbau in ein Hydrauliksystem 11 eines Luftfahrzeuges 11a der Fluss des Hydraulikfluides 10 stark beeinträchtigt wird und der Einbau im Bereich der Kontaminationserfassungsvorrichtung 12 zu einem starken Druckabfall in dem Hydraulikfluid 10 führen würde.
  • Die in 17 bis 18 gezeigte Kontaminationserfassungsvorrichtung 12 ist daher zum Einbau in Hydrauliksysteme 11 beispielsweise von Luftfahrzeugen 11a weniger geeignet.
  • 3 zeigt den Aufbau einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Kontaminationserfassungsvorrichtung 12 mit einer Führungseinrichtung 14, die einen Führungskanal 26 mit einem Innendurchmesser d von 5 bis 20 mm aufweist. Das Hydraulikfluid 10 strömt, wie durch die Pfeile angedeutet, dabei an mehreren Sensoren 28 vorbei, die im Folgenden näher erläutert sind. Der optische Lichtweg 32 zwischen einer Lichtquelle 34 und einer Detektionseinrichtung 36 wird durch den Innendurchmesser d des Führungskanals 26 bestimmt.
  • 4 zeigt ein Sensorsystem 38, dessen optischer Lichtweg 32 variabel ist.
  • Die in 3 gezeigte Kontaminationserfassungsvorrichtung 12 weist eine erste Lichtquelle 40, eine zweite Lichtquelle 42 und eine dritte Lichtquelle 44 auf, die jeweils Licht im Bereich des nahen Infrarot (NIR-Licht) 46 aussenden. Dabei strahlt die erste Lichtquelle 40 Licht 46 im Wellenlängenbereich von 2020 nm bis 2150 nm, die zweite Lichtquelle 42 Licht 46 im Wellenlängenbereich von 1880 nm bis 2000 nm und die dritte Lichtquelle 44 Licht 46 im Wellenlängenbereich von 1820 nm bis 1840 nm auf. Jeder Lichtquelle 40, 42, 44 ist jeweils eine Detektionseinrichtung 36 zugeordnet, die gegenüberliegend der jeweiligen Lichtquelle 40, 42, 44 an der Führungseinrichtung 14 angeordnet ist. In den Bereichen, in denen sich die Lichtquellen 40, 42, 44 und die Detektionseinrichtungen 36 befinden, weist die Führungseinrichtung 14 optisch transparente Bereiche 48 auf, die durch Saphir-Fenster 18 gebildet sind.
  • Die Lichtquellen 40, 42, 44 sind vorzugsweise durch LEDs 50 und/oder Laser 52 gebildet und die Detektionseinrichtungen 36 weisen Detektoren 54 mit Photodioden 56 aus Halbleitermaterial, wie beispielsweise InGaAs oder Ge, auf.
  • Weiter ist an der Kontaminationserfassungsvorrichtung 12 eine Säurezahlüberwachungseinrichtung 58 sowie eine Partikelerfassungseinrichtung 60 angeordnet. Auch in den Bereichen, in denen die Säurezahlüberwachungseinrichtung 58 bzw. die Partikelerfassungseinrichtung 60 angeordnet sind, weist die Führungseinrichtung 14 optisch transparente Bereiche 48 auf.
  • Die Säurezahlüberwachungseinrichtung 58 weist eine UV-Lichtquelle 62 sowie eine UV-Detektionseinrichtung 64 auf, die im 45°-Winkel zueinander an der Führungseinrichtung 14 angebracht sind.
  • Auch die Partikelerfassungseinrichtung 16 weist eine Lichtquelle 34 auf, die UV-, VIS- oder NIR-Licht 46 ausstrahlt. Eine entsprechende Detektionseinrichtung 36 ist ebenfalls im 45°-Winkel zu der Lichtquelle 34 der Partikelerfassungseinrichtung 60 an der Führungseinrichtung 14 angeordnet.
  • Die Kontaminationserfassungsvorrichtung 12 ist an einer Hydraulikfluidleitung 66 des Hydrauliksystems 11 in Fluidkommunikation befestigt und weist den gleichen Innendurchmesser d wie die Hydraulikfluidleitung 66 auf. In der Hydraulikfluidleitung 66 bzw. dem Hydrauliksystem 11 strömt das Hydraulikfluid 10 von einer in 1 gezeigten Fluidquelle 67a zu einer in 1 gezeigten Fluidsenke 67b, beispielsweise zu Hydraulikaktuatoren 67c, oder umgekehrt.
  • In dem Bereich, in dem die Kontaminationserfassungsvorrichtung 12 an die Hydraulikfluidleitung 66 angeschlossen ist, befindet sich eine Koppeleinrichtung 68, über die die Kontaminationserfassungsvorrichtung 12 leicht an das Hydrauliksystem 11 angekoppelt oder von diesem abgekoppelt werden kann.
  • NIR-Licht 46 resultiert in deutlich schwächeren Absorptionen als MIR-Licht 16, dennoch wird im Folgenden anhand der 5 bis 12 gezeigt, dass Verunreinigungen in dem Hyraulikfluid 10 durch Verwendung von NIR-Licht 46 überwacht werden können. Vorteilhaft wird dies durch spezielle Auswahl der beobachteten Energiebereiche unterstützt.
  • Die nachfolgenden Spektren wurden mit einem optischen Lichtweg 32 von 10 mm erfasst.
  • 5 zeigt ein Übersichtsspektrum im Wellenlängenbereich zwischen 1350 nm und 2150 nm von mit unterschiedlichen Wasserkonzentrationen verunreinigtem Hydraulikfluid 10. Die Spektren weisen zwei markierte prominente Wasserabsorptionen 74 auf, nämlich bei 1420 nm und bei 1940 nm.
  • 6 zeigt die Veränderung der Absorptionen bei zunehmender Wasserverunreinigung in den beiden in 5 markierten prominenten Wasserabsorptionsbereichen. Die Veränderung ist deutlicher im Bereich um 1940 nm zu erkennen als im Bereich um 1420 nm. Daher erscheint der Bereich um 1940 nm geeigneter für die Überwachung des Hydraulikfluids 10 auf Verunreinigungen.
  • 7 zeigt einen Detailbereich von 5 zwischen 1800 nm und 2150 nm. Neben der Wasserabsorption 74 um 1940 nm ist zusätzlich der Bereich einer Alkoholabsorption 76 um 2075 nm eingezeichnet. Alkoholverunreinigungen entstehen bei der Hydrolyse des Hydraulikfluids 10 und sind daher ein Indikator für die Säureverunreinigung des Hydraulikfluids 10, die ebenfalls aus der Hydrolyse des Hydraulikfluids 10 herrührt.
  • 8 zeigt die Veränderung des Bereiches um 2075 nm bei zunehmender Säureverunreinigung des Skydrols.
  • In allen Spektren in 5, 7 und 8 ist zu sehen, dass im Bereich um 1830 nm keine Veränderung auftritt, weder durch Zugabe von Wasser noch durch zunehmende Säureverunreinigung.
  • Daher werden zur Überwachung des Hydraulikfluids 10 die in 9 gezeigten Auswahlbereiche 78 gewählt, um das Hydraulikfluid 10 zu überwachen.
  • Im Bereich zwischen 1820 nm und 1840 nm treten keinerlei Absorptionen auf, so dass dieser Bereich als Referenzbereich 17 herangezogen werden kann, um die Gesamtlichtdurchlässigkeit des Hydraulikfluids 10 zu erfassen, damit die Daten der anderen Auswahlbereiche 78 normiert werden können.
  • Der Bereich um 1880 nm bis 2000 nm ist geeignet für die Überwachung von Wasser-Absorptionen 74 und der Bereich um 2020 nm bis 2150 nm ist geeignet für die Erfassung von Alkohol-Absorptionen 76 und somit die Säurezahl TAN.
  • 10 zeigt die Anordnung einer LED 50 und einer Photodiode 56 mit einer dazwischen angeordneten Führungseinrichtung 14, in der das Hydraulikfluid 10 fließt. Der optische Lichtweg 32 ist dabei variabel. Mit einem solchen Aufbau kann der Absorptionskoeffizient der Kontaminationserfassungsvorrichtung 12 erfasst werden. Dazu wird der optische Lichtweg 32 variiert und das Signal der Photodiode 56 erfasst. Dies ist in 11 dargestellt. Dabei ist in 11a) die Abhängigkeit der Signalintensität vom optischen Lichtweg 32 für eine Ge-Photodiode gezeigt und in 11b) die Abhängigkeit der Signalintensität vom optischen Lichtweg 32 für eine InGaS-Photodiode. Im Fall von 11a) wurde eine LED 50 mit einem Emissions-Peak im Bereich von 1420 nm verwendet und im Falle von 11b) eine LED 50 mit Emissions-Peak im Bereich von 1920 nm. In beiden Fällen wurde eine Signalintensitätsabhängigkeit vom optischen Lichtweg 32 gemäß dem Lambert-Beer-Gesetz ermittelt, so dass der Absorptionskoeffizient des jeweiligen Aufbaus errechnet werden konnte (0,02 m–1 für die Ge-Photodiode und 0,2059 m–1 für die InGaS-Photodiode).
  • 12 zeigt die Abhängigkeit der Signalintensität von der Wasserverunreinigung für verschiedene optische Lichtwege 32 bei der Verwendung der InGaS-Photodiode. Es ist zu erkennen, dass auch bei einem optischen Lichtweg 32 von 10 mm die Veränderung der Absorption gut zu erkennen ist und somit auch in diesem Bereich das Hydraulikfluid 10 überwacht werden kann.
  • Die Qualität von Hydraulikfluiden 10 ist äußerst wichtig, um sicherzustellen, dass sicherheitsrelevante Systeme in Luftfahrzeugen 11a, wie beispielsweise Landeklappen 80, Vorflügel und das Fahrwerk usw., korrekt arbeiten. Die Verunreinigung des Hydraulikfluids 10 mit Feuchtigkeit kann ernsthafte Schäden an mechanischen Komponenten in einem Hydrauliksystem 11 hervorrufen. Der vorgeschlagene Sensor 28 kann in Hydrauliksysteme 11 von Luftfahrzeugen 113 integriert werden, um direkt im Betrieb den Wassergehalt und molekulare Zersetzungsprodukte des Hydraulikfluids 10 zu überwachen.
  • Kommerziell erhältliche Sensoren erfassen elektrische und/oder dielektrische Eigenschaften des Hydraulikfluids 10. Solche Sensoren sind unzuverlässig, weil die elektrischen bzw. dielektrischen Eigenschaften des Hydraulikfluids 10 nicht ausschließlich mit den relevanten chemischen Fluideigenschaften, wie beispielsweise dem Wassergehalt und dem Säuregehalt, zusammenhängen. Optische Sensoren dagegen, die im mittleren Infrarotbereich arbeiten, haben bevorzugte Sensoreigenschaften. MIR-Sensoren jedoch erfordern sehr enge optische Lichtwege 32 und blockieren daher den Fluidfluss in Hydrauliksystemen 11 in Luftfahrzeugen 11a.
  • Es wird daher ein Sensor 28 vorgeschlagen, der NIR-Licht 46 verwendet, um Kontaminationen und molekulare Zersetzungsprodukte in Hydraulikfluiden 10 zu erfassen. Weil NIR-Licht 46 deutlich weniger in Hydraulikfluiden 10 absorbiert wird als MIR-Licht 16, können optische Sensoren 28 gebaut werden, die den Fluidfluss innerhalb von Hydrauliksystemen 11 in Luftfahrzeugen 11a nicht blockieren. NIR-Sensoren 28 können daher in bereits vorhandene Luftfahrzeug-Hydrauliksysteme eingebaut werden, ohne den Betrieb des Hydrauliksystems 11 zu stören.
  • Der Sensor 28 ist ein optisches System, das in das Hydrauliksystem 11 integriert werden kann, ohne Kabeldurchführungen, die durch das unter Hochdruck geführte Hydraulikfluid 10 eingebaut werden müssten. Weiter sind auch keine Kalibration oder Pufferlösungen, wie beispielsweise bei der Überwachung von elektrischen oder dielektrischen Eigenschaften, nötig. Zusätzlich kann das Sensorsystem sich selbst testen, indem über Wechselstrom A/C gepulste Lichtquellen 34 verwendet werden.
  • In kommerziellen Luftfahrzeugen 11a werden Landeklappen 80, Vorflügel, das Leitwerk und das Fahrwerk, d. h. alle Arten von sicherheitsrelevanten Komponenten, durch Hydraulikaktuatoren 67c angetrieben.
  • Hydraulikfluide 10 in der Luftfahrt müssen feuerfest sein und basieren daher auf Phosphatestern. Solche Fluide sind sehr hygroskopisch, wie beispielsweise in den folgenden Druckschriften dargelegt wird:
    • – G. E. Totten, Handbook of hydraulic fluid technology, Marcel Dekker Inc. ISBN: 0-8247-6022-0;
    • – G. E. Totten, Handbook of Lubrication and Tribology: Application and Maintenance, CRC Press, Boca Raton, Fla, USA, 2006.
  • Diese Fluide neigen daher dazu, Feuchtigkeit aus unterschiedlichen Quellen, wie beispielsweise Dichtungen und Luftdruckreservoiren, anzusammeln. Absorbiertes Wasser im Zusammenspiel mit erhöhten Temperaturen kann weiter zu einer Reaktion des Hydraulikfluids 10 mit dem Wasser führen und dadurch saure Molekülfragmente bilden. Diese Molekülfragmente führen zur Korrosion von allen Arten von metallischen Komponenten in dem Hydrauliksystem 11, insbesondere von den Aktuatoren, die die oben genannten sicherheitsrelevanten Komponenten antreiben.
  • Um den mechanischen Verschleiß in dem Hydrauliksystem 11 zu vermeiden, muss die Qualität des Hydraulikfluids 10 durch wiederholte Messungen der relevanten Fluideigenschaften und durch geeignete Wartung des Hydraulikfluids 10 gesichert werden.
  • Derzeit umfasst die Hydraulikfluid-Wartung die folgenden Schritte:
    • – Luftfahrzeug 11a befindet sich am Boden (normalerweise während den C-Checks etwa einmal alle drei Jahre);
    • – Anzapfen des Hydraulikfluid-Systems 11 des Luftfahrzeuges 11a;
    • – Abziehen von Proben des Hydraulikfluids 10 aus dem Hydrauliksystem 11;
    • – Wegschicken der Hydraulikfluid-Proben zu chemischen Laboren zur Analyse;
    • – Ergreifen von entsprechenden Fluidwartungsmaßnahmen.
  • Die Analyse in chemischen Laboren ist zeitaufwändig und benötigt etwa fünf bis zehn Tage. Normalerweise ist das Luftfahrzeug 11a bereits wieder im Einsatz, wenn die Ergebnisse der Proben bereitstehen. Im Falle, dass die Qualität des Hydraulikfluids 10 außerhalb vorgegebener Grenzen liegt, muss dann das Luftfahrzeug 11a wieder landen, um das Problem zu beheben. Dies ist kostspielig, da sich das Luftfahrzeug 11a lange am Boden befindet. Diese Kosten sind insbesondere dann hoch, wenn Wartungsarbeiten an dem Hydraulikfluid 10 nicht geplant sind, d. h. zwischen den C-Checks.
  • Um ungeplante Wartungsarbeiten an dem Hydraulikfluid 10 zu vermeiden, wurden miniaturisierte optische Sensorsysteme entwickelt, die die Überwachung von wichtigen Qualitätsparametern des Hydraulikfluids 10 quasi-kontinuierlich ermöglichen. Dadurch, dass regelmäßige Messungen des Wassergehaltes, des Säuregehaltes und des Partikelgehaltes durchgeführt werden, können Hydraulikfluid-Verschlechterungsvorgänge erfasst werden und notwendige Wartungsarbeiten so geplant werden, dass sie mit anderen Wartungsarbeiten zusammenfallen. So kann die teure Bodenzeit verringert werden.
  • Idealerweise sollten solche Überwachungssysteme einfach und leicht sein und sollten möglichst in bereits vorhandene Hydrauliksysteme 11 des Luftfahrzeuges 11a einbaubar sein, ohne den Routinebetrieb dieser Hydrauliksysteme 11 zu stören.
  • Daher wurde ein Hydraulikfluid-Überwachungssystem entwickelt, das nicht-dispersive Infrarot(NDIR)-Absorptionstechnologie verwendet, um den Wasser- und Säuregehalt in Hydraulikfluiden 10 von Luftfahrzeugen 11a zu erfassen.
  • Dieses Überwachungssystem ist in den folgenden Druckschriften veröffentlicht:
    • – S. Paul et. al, Chemical Contamination Sensor for Phosphate Ester Hydraulic Fluids, International Journal of Aerospace Engineering, vol. 2010, 2010, Article ID 156281;
    • – S. Paul et. al, Multi-Parameter Monitoring System for Hydraulic Fluids, Technisches Messen, 78 (2011) 5/DOI 10.1524/teme.2011.0117, Oldenbourg Wissenschaftsverlag 2011;
    • – EP 11003162.2 .
  • Kernidee in diesem Sensor 28 ist die Überwachung der OH-Absorptionen in dem Hydraulikfluid 10 zum Untersuchen der Menge des absorbierten Wassers und zum Erfassen der Molekülfragmente, die mit der Bildung von Säuregruppen einhergehen.
  • Dieses Verfahren wird anhand der MIR-Spektren in 13 und 14 erläutert. In ihrem normalen, nicht verunreinigten Zustand sollten Phosphatester-Hydraulikfluide keine OH-Absorptionen zeigen. Eine breite OH-Absorption im Bereich von 3500 cm–1 jedoch ist bei flüssigem Wasser vorhanden. Alkohole resultieren in OH-Absorptionen, die niederfrequenzverschoben sind bezüglich der Wasserabsorption 74. Dies ist insbesondere der Fall für Butanol und Phenol, d. h. die typischen Zersetzungsprodukte von Phosphatestern.
  • 3 zeigt die IR-Transmissionsspektren von reinen und wasserkontaminierten Proben von Skydrol LD4, wobei der optische Lichtweg 32 0,2 mm beträgt.
  • 4 zeigt die IR-Transmissionsspektren von wasserkontaminiertem und zusätzlich hitzebehandeltem Skydrol LD4 bei einem optischen Lichtweg 32 von 0,2 mm.
  • Die in 3 gezeigten Spektren zeigen deutlich, dass der Wassergehalt in Skydrol LD4 einfach durch Veränderungen der optischen Transmission um 3500 cm–1 bestimmt werden kann. Die Titration dieser wasserkontaminierten Proben zeigt weiter, dass solche Fluide nicht sauer sind. Denn die Neutralisation wurde jedes Mal durch Verwendung von weniger als 0,1 mg KOH/g Fluid erreicht.
  • Der Effekt der Hitzebehandlung auf die Wasserabsorptionslinie um 3500 cm–1 ist in 14 gezeigt. Die Spektren a) und b) zeigen den Zustand vor der Hitzebehandlung. Die Spektren c), d) und e) zeigen, was passiert, wenn die gleichen Fluidproben zusätzlich hitzebehandelt werden. Die Säurezahl TAN bei c), d) und e) erreicht Werte im Bereich von 1 bis 2 mg KOH/g. Im Fall von lediglich gelöstem Wasser ist die O-H-Absorption mehr oder weniger symmetrisch bezüglich der Wasserabsorptionslinie um 3500 cm–1, unabhängig von dem Wassergehalt, der zugesetzt worden ist. Im Falle der Hitzebehandlung ist die O-H-Absorption klar rotverschoben zu tieferen Photonenenergien. Zusätzlich wird die Symmetrie um 3500 cm–1 klar zerstört.
  • Die drei gekennzeichneten Bereiche in 14 zeigen drei Messbereiche, die bei MIR-Überwachungssystemen angewendet werden. Der vierte Bereich zeigt die spektrale Lage eines Referenzbereichs 17. Ausführliche Versuche haben gezeigt, dass in diesem vierten Spektralfenster die optische Transmission des Fluides nicht durch chemische Veränderungen innerhalb des Hydraulikfluids 10 beeinflusst werden. Daher kann dieses vierte Fenster zur Überwachung der Transparenz des Saphirfensters 18 sowie zur Erfassung von thermischen Verschlechterungen der Lichtquelle 34 für MIR-Licht 16 verwendet werden.
  • 15 zeigt, wie sich die Transparenz in den drei Messbereichen verändert, wenn der Wassergehalt in dem Hydraulikfluid 10 vergrößert wird. Die Transparenz des Bereiches um 3500 cm–1 verringert sich schnell mit zunehmender Wasserkonzentration. Annähernd ähnlich und deutlich geringer als die Transparenz des Bereiches um 3500 cm–1 verringern sich die beiden benachbarten Bereiche.
  • Die Kurve mit der steilsten Steigung betrifft die Absorptionsbande in der Mitte um 3480 cm–1 und die flacheren Kurven betreffen die höherenergetische bzw. tieferenergetische Absorptionsbande um 3660 cm–1 und 3320 cm–1. Die Signale wurden mittels des Referenzbereichs um 3875 cm–1 normiert.
  • 16 zeigt die Säuresensitivität des Sensorsystems. Die Differenz der Signale des Bereiches um 3660 cm–1 und 3320 cm–1 zeigt eine logarithmische Abhängigkeit von der Säurezahl im Bereich von 0 bis 1 mg KOH/g Fluid. Wie in 16 gezeigt, steigt die Differenz der Transparenz des Bereiches um 3350 cm–1 und des Bereiches um 3650 cm–1 logarithmisch mit Zunahme der Säurezahl TAN. Für größere TAN-Werte wird eine Sättigung des Sensorsignals beobachtet. Daher ist eine quantitative Auswertung der TAN-Werte größer 1 mg KOH/g mit diesem Sensorsystem nicht möglich.
  • Der prinzipielle Aufbau eines MIR-Sensorsystems ist in 17, 18 und 19 gezeigt.
  • Das IR-Detektionssystem weist einen MEMS-basierten IR-Emitter 20, einen optischen Lichtweg 32 und eine vierfache Strahlungsthermosäule 24 als IR-Sensor-Array 22 auf. 18 zeigt das gesamte Sensorsystem. 19 ist eine Ansicht in den Fluidkanal, der zeigt, dass der optische Lichtweg 32 sehr eng ist mit d = 0,2 mm. Dieser Innendurchmesser d blockiert den Fluidfluss durch den Sensor 28.
  • Obwohl 13 bis 16 klar gezeigt haben, dass MIR zum Überwachen der relevanten Fluidparameter geeignet ist, zeigt insbesondere 19 die praktischen Grenzen eines MIR-Sensors. 19 zeigt den sehr engen optischen Lichtweg 32, der den Fluidfluss durch den Sensor 28 blockiert. Dies ist dadurch bedingt, dass die MIR-Grundzu standsabsorptionsbanden stark absorbiert werden. In einem Hydrauliksystem 11 eines Luftfahrzeuges 11a sind solche Flussblockaden jedoch nicht tolerierbar. Daher ist es, um ein Überwachungssystem in ein Hydrauliksystem 11 eines Luftfahrzeuges 11a einzubauen, nötig, dass das Sensorsystem in einem Bypass-Bereich untergebracht wird, der über Bypass-Ventile von dem Haupthydrauliksystem getrennt ist. Dadurch wird das Überwachungssystem relativ groß und schwer, so dass es im Prinzip nur dann verwendet werden kann, wenn sich das Flugzeug 11a am Boden befindet, wo spezielle Messroutinen ausgeführt werden können, ohne den Flugbetrieb zu stören. Denn sobald das Hydraulikfluid 10 durch solch ein enges System durchgeführt ist, resultiert ein großer Druckabfall. In einem Luftfahrzeug 11a treten solche hohen Druckdifferenzen nur zwischen Hoch- und Niederdruckbereichen des Hydrauliksystems 11 im Luftfahrzeug 11a auf. Vernünftige Positionen des MIR-Sensorsystems sind daher auf Positionen beschränkt, die sich nahe an dem Hydraulikfluid-Reservoir 67a und/oder der Hydraulikpumpe befinden.
  • Aufgrund dieser Nachteile konnten MIR-Überwachungssysteme bislang nicht direkt in Luftfahrzeuge 11a eingebaut werden. Sie können jedoch am Boden bei Wartungsarbeiten verwendet werden und dazu an Wartungsfahrzeugen befestigt werden. Es kann jedoch vorkommen, dass Verunreinigungen dabei über das Wartungsfahrzeug von einem Luftfahrzeug 11a auf ein anderes übertragen werden.
  • Um eine Online-Überwachung des Hydraulikfluids 10 während eines Fluges zu ermöglichen, müssen die Flussblockaden in dem Messsystem beseitigt werden. Das bedeutet, dass ein Fluidüberwachungssystem vorteilhaft derart in ein Hydrauliksystem 11 eingebracht wird, dass ein kurzes Stück einer Hydrauliksystemleitung entfernt und durch ein anderes Leitungsstück mit dem gleichen Innendurchmesser d ersetzt wird, wobei das andere Leitungsstück die notwendigen Sensorkomponenten enthält. Diese Voraussetzungen können erfüllt werden, indem NIR-Licht 46 verwendet wird.
  • NIR-Absorptionsbanden entstehen aus anharmonischen Molekülschwingungen. Verglichen mit den MIR-Grundzustands-Molekülabsorptionen sind die Absorptionen in NIR-Oberschwingungsbereichen viel geringer. Das bedeutet, dass weitere Lichtabsorptionswege benötigt werden, um die gleiche Dämpfung der anregenden Lichtquelle 34 zu erreichen. Typischerweise verändert sich die Absorption um eine Größenordnung beim Übergang auf die nächst höhere Oberschwingungsabsorption.
  • Tabelle 1 zeigt Obertöne und Kombinationsbanden von Molekülspezies, die bei der Fluidüberwachung in Betracht kommen. Diese Tabelle zeigt beispielsweise, dass die Wasseraufnahme in mehreren Spektralbereichen beobachtet werden kann, z. B. bei 1000 nm, 1400 nm und 1900 nm (O-H-Oberschwingungen). Alkohole, die Hydrolyseprodukte von Phosphatester-Fluiden sind, können ebenfalls in benachbarten Spektralbereichen erfasst werden.
  • NIR-Absorptionsbanden von wichtigen funktionellen Gruppen in Schmierfluiden sind in Tabelle 1 gezeigt. I.C. bedeutet dabei ursprüngliche Ölzusammensetzung, O.C. Oxidationskomponente, A.AO zusätzliches Antioxidant und O.B. andere Ölbanden abhängig von dem Fluid.
  • 5 zeigt die IR-Transmissionsspektren von wasserkontaminierten Proben von Skydrol LD4 bei einem optischen Lichtweg 32 von 10 mm. Die Daten von 5 zeigen deutlich, dass der gelöste Wassergehalt in Skydrol LD4 leicht durch Änderungen in der optischen Transmission im Bereich der ersten Oberschwingung sowie im Bereich einer Kombinationsbande von Grundschwingungen erfasst werden kann. Klare Wasserabsorptionspeaks sind bei 1420 nm und 1940 nm sichtbar, wobei stärkere Absorptionen bei 1940 nm auftreten. Die Titration dieser wasserkontaminierten Proben hat gezeigt, dass die untersuchten Fluide nicht sauer sind. Denn eine Neutralisation wurde in jedem Fall mit weniger als 0,1 mg KOH/g Hydraulikfluid 10 erreicht.
    Figure 00260001
  • 6 zeigt die Variation der IR-Transmissionen von Phosphatester-Hydraulikfluiden, wie Skydrol LD4, mit zunehmendem Wassergehalt bei zwei prominenten Absorptionslinien, d. h. bei 1420 nm und 1940 nm. Der starke Abfall erfolgt im Bereich von 1940 nm und der schwache Abfall im Bereich von 1420 nm.
  • 7 und 8 vergleichen IR-Spektren von wasserkontaminierten Skydrol LD4-Proben mit Proben, die zusätzlich zur Bildung von Säuren hitzebehandelt wurden. Anders als im Falle von MIR wird der Wasserabsorptionspeak bei 1940 nm nicht tieffrequenz-verschoben, wenn Säure gebildet wird. Vielmehr verändert sich das Spektrum bei diesen säureverunreinigten Proben im Bereich von 2040 nm bis 2120 nm. Dies beruht auf der Bildung von Alkoholen, wie Butanol und Phenol, während der Hydrolyse.
  • 7 zeigt die IR-Transmission von wasserkontaminiertem Skydrol LD4 und 6 die IR-Transmission von hitzebehandeltem Skydrol LD4. Die säureverunreinigten Fluide, die sehr wenig Wasser beinhalten, zeigen zusätzliche spektrale Absorptionen bei 2075 nm. In allen Fällen war der optische Lichtweg 32 10 nm.
  • 9 zeigt eine Filterauswahl für eine chemische Kontaminationsüberwachung. Filter wurden bei 1930 nm und 2070 nm zur Erfassung von Wasser- und Säurekonzentrationen gesetzt. Der Filter bei 1830 nm bildet einen Referenzfilter.
  • Wie in 9 gezeigt, werden drei optische Fenster für das Sensorsystem ausgewählt. Das Fenster bei 1940 nm bestimmt die Wasserkonzentration, während das Fenster bei 2075 nm den Zustand der Säurekontamination erfasst. Das Fenster bei 1830 nm wird als Referenzfenster zum Überwachen der Transparenz des Fluides und der Intensität der LED 50 verwendet. Diese Referenzbande wird durch chemische Kontaminationen in dem Hydraulikfluid 10 nur wenig verändert.
  • Für die praktische Realisation eines Sensorsystems werden zwei LEDs 50 mit Emissionspeaks bei 1940 nm und 1400 nm als IR-Emitter 20 verwendet, im Speziellen InGaAs für 1940 nm und Ge für 1400 nm als Photodioden 56 in einem Detektor 54. Die Fluidmessungen wurden mit dem Sensorsystem durchgeführt, das in 4 gezeigt ist. Vormessungen sind in den 10 bis 12 gezeigt. Die Absorptionsweglänge der Messkammer, d. h. der optische Lichtweg 32, konnte zur Bestimmung des Absorptionskoeffizienten verändert werden. Wie in 11a) und 11b) zu sehen, folgt die optische Absorption dem Lambert-Beer-Gesetz. 12 zeigt, wie sich die optische Absorption mit der Wasserkonzentration verändert. Es ist hier die Veränderung der IR-Transmission des Skydrol LD4 mit zunehmendem Wassergehalt bei Messung mittels der 1940 nm-LED 50 bei unterschiedlichen optischen Lichtwegen 32 aufgetragen. Es wurde kein optischer Filter im Bereich des Detektors 54 verwendet. Es ist zu erkennen, dass kürzere optische Lichtwege 32 stärkere Detektorsignale ergeben als größere optische Lichtwege 32.
  • Insbesondere in 12 ist gezeigt, dass NIR in Überwachungssystemen eingesetzt werden kann, um die gleichen Informationen wie durch MIR-Systeme zu erhalten. Gleichzeitig kann dies mit optischen Lichtwegen 32 durchgeführt werden, die fast zwei Größenordnungen größer sind als die in MIR-Systemen.
  • MIR-Systeme haben den Nachteil, dass thermische Lichtquellen 34 nur wenig gerichtet sind und eine geringe Energiedichte in den relativ schmalen spektralen Absorptionslinien haben, die von Interesse sind. Daher müssen bei MIR-Systemen, um eine ausreichende optische Strahlungsdichte zu erhalten, die thermischen IR-Emitter 20 mit hohen Temperaturen betrieben werden. Dies resultiert in einem hohen Energieverbrauch.
  • NIR-Systeme haben den Vorteil, dass Halbleiterelemente sowohl für den Anregungsbereich als auch für den Detektionsbereich verwendet werden können, d. h. LEDs 50 und Photodioden 56. Halbleiterelemente haben den Vorteil, dass sie eine höhere optische Leistungsdichte und eine längere Lebensdauer haben und kostengünstiger sind, d. h. insgesamt in einer höheren Sensorsystem-Zuverlässigkeit resultieren.
  • 3 zeigt eine Übersicht über ein Hydraulikfluid-Sensorsystem, bei dem das Hydraulikfluid 10 im Durchfluss untersucht werden kann. Alle optoelektronischen Sensorkomponenten sind um eine Leitung angeordnet, die einen Durchmesser d > 5 mm hat, um dem Hydraulikfluid 10 einen unblockierten Durchfluss in einem laufenden Hydrauliksystem 11 zu ermöglichen.
  • Der Sensor 28 umfasst einen Führungskanal 26, der auch hohen Drücken widersteht und der einen Innendurchmesser d hat, der groß genug ist, um einen unblockierten Durchfluss des Hydraulikfluids 10 in einem laufenden Hydrauliksystem 11 zu ermöglichen. Der Führungskanal 26 umfasst eine oder mehrere angebaute NIR-Quellen, wie beispielsweise LEDs 50 oder Laser 52, die durch optisch transparente Fenster, die hohem Druck widerstehen können, wie beispielsweise Saphir-Fenster 18, NIR-Licht 46 durch das Hydraulikfluid 10 emittieren. Gegenüberliegend zu jeder NIR-Quelle wird das Licht 46, das durch das fließende Hydraulikfluid 10 transmittiert wird, durch Halbleiter-Photodioden 56 erfasst, die der jeweiligen NIR-Lichtquelle 34 gegenüberliegen. Jede Photodiode 56 ist von dem Hydraulikfluid 10 durch ein hochdruckwiderstehendes und optisch transparentes Fenster, wie beispielsweise Saphir-Fenster 18, getrennt. Die NIR-Wellenlängen der IR-Emitter 20 sind derart gewählt, dass relevante Fluideigenschaften überwacht werden können, wie beispielsweise in 9 gezeigt.
  • Die zweite Lichtquelle 42 bildet einen Referenzkanal zum Bestimmen der optischen Transparenz des Lichtweges durch das Hydraulikfluid 10. Die Referenz-Wellenlänge sollte in einem Spektralbereich gewählt werden, wo die optische Transparenz des Hydraulikfluids 10 nicht durch Wasserkontamination und/oder chemische Zersetzung beeinflusst wird. Im vorliegenden Beispiel ist die erste Lichtquelle 40 zum Erfassen von Wasserabsorptionen 74 und die dritte Lichtquelle 44 zum Erfassen der Säurezahl TAN des Hydraulikfluids 10 ausgebildet.
  • Weiter umfasst die Kontaminationserfassungsvorrichtung 12 in 3 zusätzliche Lichtstreuanordnungen. Die Bestrahlungsquelle der Säurezahlüberwachungseinrichtung 58 ist eine UV-LED oder ein UV-Laser, der Phenol-Fragmente anregt, die von den Phosphatestern durch chemische Zersetzung freigesetzt worden sind. Die UV-Detektionseinrichtung 64 ist eine Silizium-Photodiode oder ein Photomultiplier, der mit einem Bandpassfilter ausgestattet ist, der auf die Wellenlänge des Fluoreszenzlichtes angepasst ist, das von den angeregten Phenol-Fragmenten emittiert wird. Wie bereits in EP 11003162.2 gezeigt, hängen die Intensität dieses Fluoreszenzlichtes und die Säurezahl TAN des Phosphatester-Hydraulikfluids direkt zusammen. Die Fluoreszenzintensität ist daher ein optischer Indikator für den Säuregehalt des Hydraulikfluids 10. Die Säurezahlüberwachungseinrichtung 58 unterstützt daher die Überwachung der Säurezahl TAN durch den NIR-Sensor 28.
  • Zusätzlich weist die Kontaminationserfassungsvorrichtung 12 eine Partikelerfassungseinrichtung 60 auf, die durch eine Lichtstreuanordnung gebildet wird, um so das Vorbeifließen von Partikeln in dem Hydraulikfluid 10 zu erfassen. Die Lichtstreuanordnung umfasst einen Laser 52 oder eine LED 50 und eine Photodiode 56, die in einem Winkel von 45° bis 135° relativ zur Lichtquelle 34 angeordnet ist, um so die direkte Bestrahlung des Detektors 54 zu vermeiden. Wellenlängen, die für diese Lichtstreuanordnung verwendet werden können, liegen im NIR-, VIS- und UV-Bereich.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Hydraulikfluid
    11
    Hydrauliksystem
    11a
    Luftfahrzeug
    12
    Kontaminationserfassungsvorrichtung
    14
    Führungseinrichtung
    16
    MIR-Licht
    17
    Referenzbereich
    18
    Saphir-Fenster
    20
    IR-Emitter
    22
    Sensor-Array
    24
    Strahlungsthermosäule
    26
    Führungskanal
    28
    Sensor
    32
    optischer Lichtweg
    34
    Lichtquelle
    36
    Detektionseinrichtung
    38
    Sensorsystem
    40
    erste Lichtquelle
    42
    zweite Lichtquelle
    44
    dritte Lichtquelle
    46
    NIR-Licht
    48
    optisch transparenter Bereich
    50
    LED
    52
    Laser
    54
    Detektor
    56
    Photodiode
    58
    Säurezahlüberwachungseinrichtung
    60
    Partikelerfassungseinrichtung
    62
    UV-Lichtquelle
    64
    UV-Detektionseinrichtung
    66
    Hydraulikfluidleitung
    67a
    Fluidquelle
    67b
    Fluidsenke
    67c
    Hydraulikaktuator
    68
    Koppeleinrichtung
    74
    Wasser-Absorption
    76
    Alkohol-Absorption
    78
    Auswahlbereich
    80
    Bremsklappe
    d
    Innendurchmesser

Claims (15)

  1. Kontaminationserfassungsvorrichtung (12) zum Erfassen von Kontaminationen in einem zu untersuchenden in einem Hydrauliksystem strömenden Hydraulikfluid (10), insbesondere in Fahrzeugen, mehr insbesondere in Luftfahrzeugen (11a), mit wenigstens einer in einem Hydrauliksystem (11) integrierbaren Führungseinrichtung (14) zum Führen des strömenden Hydraulikfluids (10), mit wenigstens einer Lichtquelle (34) zum Bestrahlen des in der Führungseinrichtung (14) strömenden Hydraulikfluids (10) mit Licht (46) und mit wenigstens einer Detektionseinrichtung (36) zum Erfassen eines durch das bestrahlte Hydraulikfluid (10) absorbierten Anteils des Lichts (46), wobei die wenigstens eine Lichtquelle (34) zum Ausstrahlen von Licht (46) mit einer Wellenlänge im nahen Infrarotbereich ausgebildet ist.
  2. Kontaminationserfassungsvorrichtung (12) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinrichtung (14) einen Führungskanal (26) zum Führen des Hydraulikfluids (10) mit einem Innendurchmesser (d) von > 2 mm, insbesondere 2 mm bis 25 mm, mehr insbesondere 5 mm bis 20 mm, aufweist und/oder dass die Führungseinrichtung (14) zum Führen des Hydraulikfluids (10) unter Hochdruck ausgebildet ist und/oder dass die Führungseinrichtung (14) zum Führen eines Hydraulikfluids (10) auf Basis von Phosphatestern ausgebildet ist.
  3. Kontaminationserfassungsvorrichtung (12) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinrichtung (14) wenigstens einen für Infrarotstrahlung optisch transparenten Bereich (48) aufweist, der insbesondere durch wenigstens ein hochdruckstabiles Fenster, insbesondere durch wenigstens ein Saphir-Fenster (18), gebildet ist, wobei die Lichtquelle (34) und die Detektionseinrichtung (36) insbesondere derart an dem optisch transparenten Bereich (48) angeordnet sind, dass zumindest ein durch das Hydraulikfluid (10) transmittierter Anteil des von der Lichtquelle (34) ausgestrahlten Lichts (46) auf die Detektionseinrichtung (36) trifft.
  4. Kontaminationserfassungsvorrichtung (12) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (34) zum Ausstrahlen von Licht (46) mit einer Wellenlänge von 700 nm bis 2500 nm ausgebildet ist und/oder dass die Lichtquelle (34) durch eine LED (50) und/oder einen Laser (52) gebildet ist, wobei die LED (50) und/oder der Laser (52) insbesondere einen Emissions-Peak im Wellenlängenbereich von 1350 nm bis 1450 nm und/oder 1900 nm bis 2000 nm aufweisen.
  5. Kontaminationserfassungsvorrichtung (12) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine erste Lichtquelle (40) zum Bestrahlen des Hydraulikfluids (10) mit Licht (46) im Wellenlängenbereich von Alkohol-Absorptionen (76), insbesondere im Wellenlängenbereich von 2020 nm bis 2150 nm, ausgebildet ist und/oder dass wenigstens eine zweite Lichtquelle (42) zum Bestrahlen des Hydraulikfluids (10) mit Licht (46) im Wellenlängenbereich von Wasser-Absorptionen (74), insbesondere im Wellenlängenbereich von 1880 nm bis 2000 nm, ausgebildet ist und/oder dass wenigstens eine dritte Lichtquelle (44) zum Bestrahlen des Hydraulikfluids (10) mit Licht (46) in einem Wellenlängenbereich, in dem weder Alkohol-Absorptionen (76) noch Wasserabsorptionen (74) auftreten, insbesondere im Wellenlängenbereich von 1820 nm bis 1840 nm, ausgebildet ist und/oder dass jeder Lichtquelle (34) eine Detektionseinrichtung (36) zugeordnet ist.
  6. Kontaminationserfassungsvorrichtung (12) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionseinrichtung (36) einen Detektor (54) zum Erfassen von Licht (46) mit einer Wellenlänge im nahen Infrarotbereich, insbesondere im Bereich von 700 nm bis 2500 nm, aufweist, wobei der Detektor (54) insbesondere wenigstens eine Photodiode (56) aus Halbleitermaterial, insbesondere aus InGaAs oder Ge, aufweist.
  7. Kontaminationserfassungsvorrichtung (12) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Führungseinrichtung (14) eine Säurezahlüberwachungseinrichtung (58) zum Überwachen einer Säurezahl des Hydraulikfluids (10) angeordnet ist, die eine UV-Lichtquelle (62) zum Bestrahlen des Hydraulikfluids (10) mit ultraviolettem Licht, insbesondere eine LED (50) und/oder einen Laser (52), und eine UV-Detektionseinrichtung (64) zum Erfassen von von durch das ultraviolette Licht angeregten Molekülen in dem Hydraulikfluid (10) ausgesandtem Fluoreszenzlicht, insbesondere eine Silizium-Photodiode oder einen Silizium-Photomultiplier mit Bandpassfilter, aufweist und/oder dass eine Partikelerfassungseinrichtung (60) zum Erfassen von in dem Hydraulikfluid (10) enthaltenen Partikeln vorgesehen ist, die eine Lichtquelle (34) zum Bestrahlen des Hydraulikfluids (10) mit ultraviolettem, sichtbarem oder nahem Infrarot-Licht, insbesondere einen Laser (52) und/oder LED (50), und eine Detektionseinrichtung (36), insbesondere eine Photodiode (56), zum Erfassen von an den Partikeln gestreutem Licht aufweist, wobei die Detektionseinrichtung (36) vorzugsweise in einem Winkel von 40° bis 140° zur Strahlungsrichtung des Lichtes angeordnet ist.
  8. Hydrauliksystem (11) zum Leiten eines Hydraulikfluids (10) von einer Fluidquelle (67a) zu einer Fluidsenke (67b) oder umgekehrt, mit wenigstens einer Hydraulikfluidleitung (66) und wenigstens einer Kontaminationserfassungsvorrichtung (12) nach einem der voranstehenden Ansprüche.
  9. Hydrauliksystem (11) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Innendurchmesser (d) der wenigstens einen Hydraulikfluidleitung (66) und eines Führungskanals (26) der Kontaminationserfassungsvorrichtung (12) im Wesentlichen gleich sind und/oder dass wenigstens eine Koppeleinrichtung (68) zum Ankoppeln und/oder Abkoppeln der Kontaminationserfassungsvorrichtung (12) vorgesehen ist.
  10. Luftfahrzeug (11a) mit einer Kontaminationserfassungsvorrichtung (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und/oder mit einem Hydrauliksystem (11) nach einem der Ansprüche 8 oder 9.
  11. Verfahren zum Erfassen von Kontaminationen in einem in einem Hydrauliksystem (11), insbesondere eines Fahrzeugs, mehr insbesondere eines Luftfahrzeugs (11a), strömenden Hydraulikfluid (10) mit den Schritten a) Bereitstellen wenigstens einer Hydraulikfluidleitung (66) zum Leiten des Hydraulikfluids (10) in dem Hydrauliksystem (11); b) Ankoppeln einer Kontaminationserfassungsvorrichtung (12), die eine Führungseinrichtung (14) zum Führen des strömenden Hydraulikfluids (10), eine Lichtquelle (34) zum Bestrahlen des in der Führungseinrichtung (14) strömenden Hydraulikfluids (10) mit Licht (46) und eine Detektionseinrichtung zum (36) Erfassen eines durch das bestrahlte Hydraulikfluid (10) absorbierten Anteils des Lichts (46) aufweist; c) Bestrahlen des strömenden Hydraulikfluids (10) mit Licht mit einer Wellenlänge im nahen Infrarotbereich; d) Erfassen eines durch das bestrahlte Hydraulikfluid (10) absorbierten Anteils des Lichts (46); e) Wiederholen der Schritte a) bis d) und Vergleich der absorbierten Lichtanteile.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt b) wenigstens eine Hydraulikfluidleitung (66) des Hydrauliksystems (11) durch die Führungseinrichtung (14) der Kontaminationserfassungsvorrichtung (12) ersetzt wird, wobei insbesondere eine Kontaminationserfassungsvorrichtung (12) mit einem Führungskanal (26) zum Führen des Hydraulikfluids (10) bereitgestellt wird, dessen Innendurchmesser (d) im Wesentlichen gleich ist zum Innendurchmesser (d) der Hydraulikfluidleitung (66), insbesondere > 2 mm, mehr insbesondere 2 mm bis 25 mm, mehr insbesondere 5 mm bis 25 mm.
  13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das strömende Hydraulikfluid (10) mit Licht (46) mit einer Wellenlänge im Bereich von 700 nm bis 2500 nm bestrahlt wird.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der absorbierte Anteil des Lichts im Bereich von Alkohol-Absorptionen (76), insbesondere im Wellenlängenbereich von 2020 nm bis 2150 nm, und/oder im Bereich von Wasser-Absorptionen (74), insbesondere im Wellenlängenbereich von 1880 nm bis 2000 nm, und/oder in einem Referenzbereich (17), insbesondere im Wellenlängenbereich von 1820 nm bis 1840 nm, erfasst wird.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, gekennzeichnet durch Erfassen der Säurezahl des Hydraulikfluids (10) und/oder Erfassen der Partikelanzahl in dem Hydraulikfluid (10).
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015094972A1 (en) * 2013-12-18 2015-06-25 Saudi Arabian Oil Company Method for non-intrusive measurement of low water content in oil
DE102021201017A1 (de) 2021-02-04 2022-08-04 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Messsystem zur Bestimmung des Zustands eines Hydraulikfluids

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012100794B3 (de) 2012-01-31 2013-02-28 Airbus Operations Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Erfassen von Kontaminationen in einem Hydrauliksystem
US10433612B2 (en) * 2014-03-10 2019-10-08 Icon Health & Fitness, Inc. Pressure sensor to quantify work
GB201415435D0 (en) * 2014-09-01 2014-10-15 Pilkington Group Ltd Furnace atmosphere measurement
US9395295B2 (en) 2014-09-12 2016-07-19 The Boeing Company Detection of chemical changes of system fluid via near infrared (NIR) spectroscopy
US10502675B2 (en) * 2014-12-10 2019-12-10 King Abdullah University Of Science And Technology In-line quantification and characterization of membrane fouling
US10422754B2 (en) 2015-03-05 2019-09-24 Khalifa University of Science and Technology Online measurement of black powder in gas and oil pipelines
CN108449960A (zh) * 2015-07-21 2018-08-24 弗卢德森斯国际有限公司 用于检测液体或空气中的颗粒的系统和方法
US11209351B2 (en) * 2017-05-11 2021-12-28 Road Deutschland Gmbh Inferential fluid condition sensor and method thereof
US11465755B1 (en) 2018-04-30 2022-10-11 United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Aircraft air quality testing system
DE102019217198A1 (de) * 2019-11-07 2021-05-12 Robert Bosch Gmbh Messsystem und Verfahren zur Bestimmung eines Alterungszustandes eines Hydraulikfluides

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3539804A (en) * 1968-12-23 1970-11-10 Us Army Fluid analysis by infrared absorption
US4013953A (en) * 1973-04-19 1977-03-22 Environment/One Corporation Optical fluid contamination and change monitor processing circuit
US5239860A (en) * 1991-05-13 1993-08-31 General Motors Corporation Sensor for measuring alcohol content of alcohol/gasoline fuel mixtures
DE102006060138B4 (de) * 2006-12-18 2009-01-22 Airbus France Online-Sensor zum Überwachen chemischer Verunreinigungen in hydraulischen Flüssigkeiten
EP2378277A2 (de) * 2010-04-15 2011-10-19 EADS Deutschland GmbH Sensor und Verfahren zur Online-Überwachung der Säurezahl eines Hydraulikfluids in einem Hydraulikstystem in einem Luftfahrzeug

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4499376A (en) * 1981-03-23 1985-02-12 Paul T. Frost Hydraulic oil counting device and water separator
US5438420A (en) * 1993-08-09 1995-08-01 Vickers, Incorporated Monitoring of fluid contamination level wherein the light energy is focused on the fluid passage means
US5936715A (en) * 1997-01-29 1999-08-10 Art Group, Inc. On-line method and apparatus for determining the condition of circulating fluids
US6331704B1 (en) * 1998-01-20 2001-12-18 Vickers, Incorporated Hydraulic fluid contamination monitor
EP1105710B1 (de) * 1998-08-14 2011-12-28 On-Site Analysis, Inc. Verfahren zur Normierung der durch optische Emissionsspektrometrie gemessenen Intensität eines Spektrums
KR100303161B1 (ko) * 1998-08-31 2001-10-19 장철주 실시간윤활유오염도측정장치
CN100390541C (zh) * 1999-03-23 2008-05-28 埃克森美孚研究工程公司 腐蚀性石油原料和馏分的最佳使用和改进评价的方法
NL1012141C2 (nl) 1999-05-25 2000-11-28 Lely Res Holding Onbemand voertuig dat geschikt is om te worden ingezet in een stal, zoals een koeienstal.
US20020180972A1 (en) * 1999-12-06 2002-12-05 Ansari Rafat Razak Particle sizing of flowing fluids, dispersion, and suspension
FI115856B (fi) * 2000-02-10 2005-07-29 Metso Automation Oy Menetelmä ja laite päällysteen mittaamiseksi
EP1307714A4 (de) * 2000-07-12 2007-04-04 Macquarie Res Ltd Optische heterodyndetektion bei der otpischen cavity-ringdown-spektroskopie
US7043402B2 (en) * 2001-12-20 2006-05-09 The Precision Instrument Corp. On-line oil condition sensor system for rotating and reciprocating machinery
US6633043B2 (en) * 2002-01-30 2003-10-14 Ezzat M. Hegazi Method for characterization of petroleum oils using normalized time-resolved fluorescence spectra
US7440786B2 (en) * 2002-03-08 2008-10-21 Sensys Medical, Inc. Method and apparatus for presentation of noninvasive glucose concentration information
US7172903B2 (en) * 2002-03-12 2007-02-06 Exxonmobil Research And Engineering Company Method for on-line monitoring of lubricating oil using light in the visible and near IR spectra
WO2004042375A1 (en) * 2002-11-06 2004-05-21 Her Majesty The Queen In Right Of Canada As Represented By The Minister Of Natural Resources Canada Nir spectroscopy method for analyzing chemical process components
US7706862B2 (en) * 2003-04-17 2010-04-27 Research Foundation Of The City University Of New York Detecting human cancer through spectral optical imaging using key water absorption wavelengths
DE602004012554T2 (de) * 2003-05-02 2009-04-16 Baker-Hughes Inc., Houston Optisches verfahren und analysator
JP4433201B2 (ja) * 2003-06-20 2010-03-17 ダイキン工業株式会社 界面活性剤回収法
US7049831B2 (en) * 2004-02-16 2006-05-23 Eaton Corporation Fluid quality control using broad spectrum impedance spectroscopy
US7078910B2 (en) * 2004-03-04 2006-07-18 Eaton Corporation Fluid formulation evaluation and improvement utilizing broad spectrum impedance spectroscopy
US20070120281A1 (en) * 2005-11-08 2007-05-31 Boris Khusid Manufacture of fine particles and nano particles and coating thereof
WO2008140473A2 (en) * 2006-10-26 2008-11-20 Polestar Technologies, Inc. Optical system and method for inspection and characterization of liquids in vessels
US7711488B2 (en) * 2006-12-28 2010-05-04 Schlumberger Technology Corporation Methods and apparatus to monitor contamination levels in a formation fluid
AT504436B8 (de) * 2007-03-01 2008-09-15 Anton Paar Gmbh Verfahren und vorrichtung zur bestimmung des alkoholgehaltes von flüssigkeiten
US7593101B2 (en) * 2007-04-10 2009-09-22 Schlumberger Technology Corporation High-pressure cross-polar microscopy cells having adjustable fluid passage and methods of use
US7734321B2 (en) * 2007-07-13 2010-06-08 All Protect, Llc Apparatus for non-invasive spectroscopic measurement of analytes, and method of using the same
WO2009080049A1 (en) * 2007-12-21 2009-07-02 Dma Sorption Aps Monitoring oil condition and/or quality, on-line or at-line, based on chemometric data analysis of flourescence and/or near infrared spectra
GB0909662D0 (en) * 2009-06-04 2009-07-22 Cambridge Consultants Device and method for determining the composition of a mixture of fluids
DE102012100794B3 (de) 2012-01-31 2013-02-28 Airbus Operations Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Erfassen von Kontaminationen in einem Hydrauliksystem

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3539804A (en) * 1968-12-23 1970-11-10 Us Army Fluid analysis by infrared absorption
US4013953A (en) * 1973-04-19 1977-03-22 Environment/One Corporation Optical fluid contamination and change monitor processing circuit
US5239860A (en) * 1991-05-13 1993-08-31 General Motors Corporation Sensor for measuring alcohol content of alcohol/gasoline fuel mixtures
DE102006060138B4 (de) * 2006-12-18 2009-01-22 Airbus France Online-Sensor zum Überwachen chemischer Verunreinigungen in hydraulischen Flüssigkeiten
EP2378277A2 (de) * 2010-04-15 2011-10-19 EADS Deutschland GmbH Sensor und Verfahren zur Online-Überwachung der Säurezahl eines Hydraulikfluids in einem Hydraulikstystem in einem Luftfahrzeug

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PAUL, S. et al: Chemical Contamination Sensor for Phosphate Ester Hydraulic Fluids; International Journal of Aerospace EngineeringVolume 2010 (2010), Article ID 156281. *
PAUL, S. et al: Multi-Parameter Monitoring System for Hydraulic Fluids; Technisches Messen 78 (2011) 5 / DOI 10.1524/teme.2011.0117, Oldenbourg Wissenschaftsverlag. *
TOTTEN, G. E.: Handbook of Hydraulic Fluid Technology (Mechanical Engineering); ISBN-10: 0824760220. *
TOTTEN, G. E.: Handbook of Lubrication and Tribology: Volume I Application and Maintenance, Second Edition(Handbook of Lubrication (Theory & Practice ofTribology)), CRC Press; 2 edition (April 6, 2006), ISBN-10: 084932095X, ISBN-13: 978-0849320958. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015094972A1 (en) * 2013-12-18 2015-06-25 Saudi Arabian Oil Company Method for non-intrusive measurement of low water content in oil
US9869664B2 (en) 2013-12-18 2018-01-16 Saudi Arabian Oil Company Method for non-intrusive measurement of low water content in oil
DE102021201017A1 (de) 2021-02-04 2022-08-04 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Messsystem zur Bestimmung des Zustands eines Hydraulikfluids

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