DE102013212696A1

DE102013212696A1 - Vorrichtung zum Erfassen von metallischen ferromagnetischen Partikeln in einem Fluid

Info

Publication number: DE102013212696A1
Application number: DE102013212696.4A
Authority: DE
Inventors: Joachim Hesse; Frank Ronkel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-06-28
Filing date: 2013-06-28
Publication date: 2014-12-31

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (100) zum Erfassen von metallischen ferromagnetischen Partikeln (300) in einem Fluid, mit einem Vorrichtungsgehäuse, welches eine äußere Messfläche (102) aufweist, die dazu ausgebildet ist, mit dem Fluid in Berührung zu kommen, zwei Schaltkontakten (101) an der äußeren Messfläche (102) und einem Elektromagneten (103), der dazu ausgebildet ist, ein Magnetfeld an der äußeren Messfläche (103) zu erzeugen und so metallische ferromagnetische Partikel (300) in dem Fluid an der Messfläche (103) zu sammeln.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erfassen von metallischen ferromagnetischen Partikeln in einem Fluid.
Stand der Technik
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.
Von der Anmelderin wird eine Vorrichtung zum Erfassen von metallischen ferromagnetischen Verunreinigungen in einem Fluid unter der Bezeichnung Verschmutzungsschalter VS vertrieben. Er dient insbesondere zur Erkennung einer Ölverschmutzung durch metallische, ferromagnetische Partikel. Beispielsweise in einer Axialkolbeneinheit oder einem Getriebe montiert, liefert der Verschmutzungsschalter Hinweise über etwaige Verschleißvorgänge und ermöglicht die frühzeitige Verhinderung von Folgeschäden.
Ein Permanentmagnet an der Messfläche des Verschmutzungsschalters zieht ferromagnetische Schmutzteilchen aus dem Öl an. Bei vermehrter Ansammlung wird durch die Schmutzteilchen eine elektrische Brücke vom Magneten zu den benachbarten Metallkontakten hergestellt. Mit diesem Schaltsignal kann beispielsweise über ein Relais eine Warneinrichtung aktiviert oder die hydraulische Anlage abgeschaltet werden. Der Magnet bildet einen der beiden Schaltkontakte. Der zweite Schaltkontakt kann entweder das Schaltergehäuse des Verschmutzungsschalters oder ein separater Kontakt, isoliert vom Schaltergehäuse, sein.
Nachteilig an dieser Lösung ist, dass der Verschmutzungsschalter nur durch eine aufwendige Reinigung zurückgesetzt werden kann, sobald der Schaltkontakt einmal geschlossen ist. Es ist daher wünschenswert, einen Verschmutzungsschalter zur Verfügung zu haben, der auf einfache Weise rücksetzbar ist.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zum Erfassen von metallischen ferromagnetischen Partikeln in einem Fluid mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
Vorteile der Erfindung
Dadurch, dass der erfindungsgemäße Verschmutzungsschalter einen Elektromagneten aufweist, um ferromagnetische Schmutzteilchen aus dem Fluid anzuziehen, kann die Messfläche sehr leicht gereinigt und der Verschmutzungsschalter dadurch rückgesetzt werden, indem der Elektromagnet ausgeschaltet wird. Angezogene Partikel können dann durch die Fluidströmung weggespült werden. Anschließend kann der Verschmutzungsschalter sofort wieder verwendet werden. Der Einsatz eines Elektromagneten erlaubt weiterhin eine Einstellung der Sensitivität des Verschmutzungsschalters, d.h. wie schnell Partikel angezogen werden und dadurch ein elektrischer Stromkreis zwischen den zwei Schaltkontakten geschlossen wird. Die Erfindung stellt damit einen kostengünstigen Verschmutzungsschalter zur Detektion insbesondere von metallischen Grobpartikeln bereit.
Die vorliegende Erfindung ist insbesondere auf eine Möglichkeit gerichtet, Hydraulikaggregate oder Getriebe von Windenergieanlagen auf metallische Späne hin zu überwachen, die beispielsweise noch aus der Fertigung stammen können oder während des Betriebs abgerieben werden. Übersteigt die Menge an solchen Verunreinigungen eine gewisse Schwelle, kann das Aggregat oder Getriebe geschädigt werden.
Die Erfindung eignet sich zur Überwachung eines Getriebes einer Windenergieanlage, insbesondere eines sog. Hauptgetriebes zwischen Windrotor und elektrischem Generator. Der Verschmutzungsschalter kann dazu beispielsweise an einer Ölzuleitung oder Ölrückleitung oder in einem Sumpf des Getriebes angeordnet werden. Vorzugsweise wird er im Rücklauf zwischen Ölrückleitung und Ölpumpe im Hauptstrom montiert. Das Anschlagen des Verschmutzungsschalters kann insbesondere einem Condition Monitoring System der Windenergieanlage signalisiert werden. Vorzugsweise wird dieses Ereignis auch an den Anlagenhersteller übermittelt, der auf Basis weiterer Signale (Schwingungen, Temperaturen) entscheiden kann, ob eine Schädigung im Getriebe vorliegt. Im Fall, dass kein Schaden vorliegt, kann das Magnetfeld von extern kurz abgeschaltet werden und angesammelte Schmutzteilchen werden durch den Ölstrom wegtransportiert. Der Verschmutzungsschalter kann sofort wieder für die Überwachung verwendet werden.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Anlagensteuerung den Sensor eigenständig zurücksetzt. Eine Fehlermeldung erfolgt erst nach einer mehrfachen Auslösung des Sensors über einem Zeitintervall.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
Figurenbeschreibung
1 zeigt eine Messschaltung mit einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verschmutzungsschalters in einer schematischen Darstellung.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
In 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verschmutzungsschalters 100 in einer Messschaltung 200 grob schematisch dargestellt. Die Messschaltung 200 weist eine Spannungsquelle 201 und ein Schaltelement 202, beispielsweise ein Relais, auf. Das Schaltelement 202 weist einen Elektromagneten 202a und einen von diesem betätigten Umschalter 202b auf.
Der Verschmutzungsschalter 100 weist ein Vorrichtungsgehäuse auf und ist mit zwei Schaltanschlüssen 101' am Vorrichtungsgehäuse in Reihe mit der Spannungsquelle 201 und dem Schaltelement 202 geschaltet. Die Schaltanschlüsse 101' sind elektrisch mit zwei Schaltkontakten 101 an einer Messfläche 102 des Vorrichtungsgehäuses des Verschmutzungsschalters 100 verbunden.
Der Verschmutzungsschalter 100 verfügt weiterhin über einen Elektromagneten 103 innerhalb des Vorrichtungsgehäuses, der mit zwei Versorgungsanschlüssen 103' am Vorrichtungsgehäuse elektrisch verbunden ist. An den Versorgungsanschlüssen 103' ist eine steuerbare Strom- bzw. Spannungsquelle 204 angeschlossen, um die Stärke des vom Elektromagneten erzeugten Magnetfelds zu steuern.
Der Elektromagnet 103 an der Messfläche 102 des Verschmutzungsschalters zieht metallische ferromagnetische Partikel 300 aus einem die Messfläche 102 umspülenden Fluid, z.B. Hydraulik- oder Getriebeöl, an. Bei vermehrter Ansammlung wird durch die Partikel 300 eine elektrische Brücke zwischen den benachbarten Schaltkontakten 101 hergestellt. Dadurch wird der Stromkreis, ein Strom fließt durch das Relais 202, welches in der Folge umschaltet. Dadurch kann beispielsweise eine Warneinrichtung aktiviert oder die hydraulische Anlage abgeschaltet werden.

Claims

Vorrichtung (100) zum Erfassen von metallischen ferromagnetischen Partikeln (300) in einem Fluid, mit einem Vorrichtungsgehäuse, welches eine äußere Messfläche (102) aufweist, die dazu ausgebildet ist, mit dem Fluid in Berührung zu kommen, zwei Schaltkontakten (101) an der äußeren Messfläche (102) und einem Elektromagneten (103), der dazu ausgebildet ist, ein Magnetfeld an der äußeren Messfläche (103) zu erzeugen und so ferromagnetische Partikel (300) in dem Fluid an der Messfläche (103) zu sammeln.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 1, die zwei Schaltanschlüsse (101') aufweist, die miteinander elektrisch verbunden sind, wenn zwischen den zwei Schaltkontakten (101) an der äußeren Messfläche (102) eine elektrische Verbindung besteht, und die miteinander elektrisch nicht verbunden sind, wenn zwischen den zwei Schaltkontakten (101) an der äußeren Messfläche (102) keine elektrische Verbindung besteht.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 1 oder 2, die zwei Versorgungsanschlüsse (103') aufweist, die elektrisch mit dem Elektromagneten (103) verbunden sind, um einen durch die Versorgungsanschlüsse (103') fließenden Strom durch den Elektromagneten (103) zu leiten.
Messschaltung (200) mit einer Spannungsquelle (201) für die Schaltkontakte (101), einer Spannungsquelle (204) für den Elektromagneten (103), einem Schaltelement (202) und einer Vorrichtung (100) zum Erfassen von metallischen ferromagnetischen Verunreinigungen in einem Fluid nach einem der vorstehenden Ansprüche.
Messschaltung (200) nach Anspruch 4 in Rückbezug zumindest auf Anspruch 2, wobei die Spannungsquelle (201) für die Schaltkontakte (101) mit dem einem Schaltelement (202) und den Schaltanschlüsse (101') einen Stromkreis bildet.
Messschaltung (200) nach Anspruch 4 oder 5 in Rückbezug zumindest auf Anspruch 3, wobei die Spannungsquelle (204) für den Elektromagneten (103) mit den Versorgungsanschlüssen (103') einen Stromkreis bildet.