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Die Erfindung betrifft eine Messanordnung für Schmieröl in einem Ölkreislauf einer Anlage und ein Verfahren zum Ermitteln von Werten einer Kenngröße für Schmieröl in einem Ölkreislauf einer Anlage. Weiter betrifft die Erfindung eine Anlage in Form eines Fahrzeuges oder einer Maschine.
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Verschiedenste Anlagen, z. B. Fahrzeuge oder Maschinen, weisen jeweils einen Ölkreislauf für Schmieröl auf. Der Ölkreislauf enthält in der Regel auch ein Filtrationssystem, z. B. einen Ölfilter.
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Aus der
DE 41 04 176 C2 ist eine Überwachungseinrichtung für den Zustand von in Maschinen vorhandenem Schmieröl bekannt. Dem Schmieröl ist ein Zustandssensor zugeordnet, der auf einen Übergang des Schmieröls von basischem zu saurem Charakter anspricht und der zusammen mit einem Temperaturkompensationsmittel an einer mit einem Warnorgan verbundenen Auswerteschaltung angeschlossen ist.
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Aus der
RU 2 341 791 C1 ist ein Verfahren zur Überwachung einer Verunreinigung eines Ölfilters bekannt. Gemäß dem Verfahren wird der Filter an einer Maschine montiert und ein Filterüberwachungsparameter bestimmt, d. h. ein Verhältnis der dielektrischen Permeabilität des Öls vor und nach dem Filter. Der Verunreinigungsgrad wird anhand einer Annäherung der dielektrischen Permeabilität vor dem Filter an die nach dem Filter beurteilt. Ein Verhältnis gleich Eins bedeutet eine vollständige Verstopfung des Filters. Die Filter-Verunreinigungs-Parameter werden beim Betrieb der Maschine an einen Speicher und einen Bediener übertragen. So ergibt sich eine gültige und Online-Kontrolle über den Filterbetrieb in Echtzeit.
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Aus der
US 4 733 556 A geht ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Detektion eines Zustandes eines Schmieröls in einem Verbrennungsmotor hervor. Die Vorrichtung offenbart einen Referenzraum für ein Referenzöl, wobei der Referenzraum getrennt vom Ölkreislauf angeordnet ist.
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Die
DE 10 2011 121 415 A1 offenbart ein Verfahren zur Bestimmung eines Alterungszustandes eines Schmieröls für einen Motor oder ein Getriebe. Dabei wird ein chemischer oder physikalischer Parameter des Schmieröls erfasst und anhand einer Modellrechnung ausgewertet, um eine Restlebenszeit des Schmieröls zu bestimmen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Vermessung von Schmieröl in einem Ölkreislauf einer Anlage zu verbessern.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Messanordnung gemäß Patentanspruch 1 für Schmieröl in einem Ölkreislauf einer Anlage. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sowie anderer Erfindungskategorien ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
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Die Messanordnung enthält einen Ölraum. Der Ölraum ist Teil des Ölkreislaufes. Im Betrieb der Anlage ist der Ölraum von Arbeitsöl durchströmt. Das Arbeitsöl ist solches Schmieröl, das im Ölkreislauf aktiv verwendet ist. Die Messanordnung enthält einen ersten Sensor. Der erste Sensor dient dazu, einen ersten Wert einer Kenngröße desjenigen Arbeitsöls zu ermitteln, welches den Ölraum durchströmt.
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Die Messanordnung enthält einen Referenzraum. Der Referenzraum ist vom Ölkreislauf abtrennbar. Der Referenzraum ist zumindest im Betrieb der Anlage, wenn eine Vermessung des Arbeitsöls stattfinden soll, mit Referenzöl befüllt. Das Referenzöl ist solches Schmieröl, welches im Ölkreislauf nicht aktiv verwendet ist. Die Schmieröle des Referenzöls und des Arbeitsöls sind ursprünglich gleich.
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Die Messanordnung enthält einen zweiten Sensor. Der zweite Sensor ist insbesondere gleich dem ersten Sensor. Der zweite Sensor dient dazu, einen zweiten Wert derselben Kenngröße des im Referenzraum befindlichen Referenzöls zu ermitteln.
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Der Referenzraum weist eine Öffnung auf, die öffenbar ist, also geöffnet werden kann, und verschließbar ist, also verschlossen werden kann. Nach dem Öffnen ist der Referenzraum mit dem Ölkreislauf verbunden, nach dem Schließen ist der Referenzraum vom Ölkreislauf abgetrennt. Dies bietet die Möglichkeit, dass durch Öffnen der Öffnung zu einem bestimmten Zeitpunkt das tatsächlich im Ölkreislauf vorhandene Öl in den Referenzraum gelangen kann und somit im Referenzraum und im Ölkreislauf dasselbe Öl vorhanden ist. Durch Schließen der Öffnung wird das Öl im Referenzraum als Referenzöl bewahrt und vom Arbeitsöl getrennt. Im geschlossenen Referenzraum unterliegt das Referenzöl fortan keiner weiteren Arbeitsbelastung mehr und behält – wie oben erläutert – seine ursprünglichen Eigenschaften mehr oder weniger unverändert bei.
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Der Referenzraum weist zwei Öffnungen auf. Eine erste Öffnung ist eine Einlassöffnung, eine zweite Öffnung ist eine Auslassöffnung. Einlassöffnung und Auslassöffnung liegen in einem Strömungsweg des Ölkreislaufs. Durch Öffnen beider Öffnungen wird somit der Referenzraum in den Ölkreislauf integriert beziehungsweise in dessen Strömungsweg, sodass das im Ölkreislauf befindliche Schmieröl auch den Referenzraum durchströmt. Somit wird sichergestellt, dass in einem gewünschten Zeitpunkt der Referenzraum tatsächlich gänzlich mit demselben Öl wie der restliche Ölkreislauf durchströmt bzw. befüllt ist, sodass sich beim Schließen beider Öffnungen beziehungsweise aller Öffnungen im Referenzraum tatsächlich dasselbe Schmieröl befindet wie im restlichen Ölkreislauf.
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Der Referenzraum ist demnach ein Teilraum des Ölkreislaufes, der vom restlichen Ölkreislauf abtrennbar ist. Die Abtrennbarkeit wird zum Beispiel durch die oben beschriebenen Öffnungen zum Ölaustausch bewerkstelligt.
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”Anlagen” sind hierbei im weitesten Sinne zu verstehen und sind insbesondere Fahrzeuge und Maschinen, die eine Schmierung durch einen Ölkreislauf aufweisen.
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„Aktiv verwendetes” Schmieröl ist solches, welches im Betrieb der Anlage tatsächlich im Ölkreislauf genutzt wird, zum Beispiel zur Schmierung oder Kühlung von Anlagenkomponenten, welches gegebenenfalls Verschleißpartikel von Anlagenkomponenten aufnimmt und/oder der Einströmung von Fremdstoffen, wie zum Beispiel Wasser oder Luft, unterliegt. Das Referenzöl ist in dieser Hinsicht unbenutzt und derartigen Einflüssen daher nicht ausgesetzt.
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„Ursprünglich gleiches Öl” bedeutet, dass zumindest zu einem bestimmten Zeitpunkt, nämlich ”ursprünglich”, Arbeitsöl und Referenzöl die gleichen Schmieröle beziehungsweise sogar dasselbe Schmieröl sind. Zum Beispiel wird von einer größeren Ölmenge desselben beziehungsweise gleichen Schmieröles ein Teil als Arbeitsöl, ein Teil als Referenzöl weiterverwendet. Das Arbeitsöl ist den oben genannten Verschleißerscheinungen beziehungsweise Veränderungsbedingungen unterworfen, das Referenzöl dagegen nicht. Das Referenzöl ist insbesondere allenfalls einer Alterung und/oder Veränderungen durch Temperaturschwankungen unterlegen und/oder Veränderungen durch Kontakt mit einer Umgebungsatmosphäre, zum Beispiel der Atmosphäre in einem Ölkreislauf oder der Umgebungsluft.
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Insbesondere werden erster und zweiter Wert der Kenngröße einer Differenzauswertung unterworfen. Im Falle einer Differenz zwischen beiden Werten, die größer einem erlaubten Grenzwert ist, wird insbesondere eine das Schmieröl betreffende Maßnahme ergriffen. Denn dann wird davon ausgegangen, dass sich das Schmieröl in Form des Arbeitsöls verändert hat und somit nicht mehr die ursprünglichen gewünschten Eigenschaften aufweist, vom Referenzöl wird hingegen angenommen, dass dieses noch die ursprünglichen Eigenschaften aufweist. Eine derartige Maßnahme ist beispielsweise die Ausgabe einer Warnmeldung, das Anhalten der Anlage oder die Vornahme eines Ölwechsels im Ölkreislauf beziehungsweise im Referenzraum.
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Im Rahmen der Erfindung ist hier stets Schmieröl angeführt. Die Erfindung ist jedoch sinngemäß auch auf andere Schmiermittel in entsprechenden Schmiermittelkreisläufen anwendbar.
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Die Erfindung beruht auf folgenden Erkenntnissen beziehungsweise Überlegungen: Oft ist die Lebensdauer eines Öles (Schmierfrist) von einem Ölhersteller in allgemeinen Angaben wie zum Beispiel einer Kilometeranzahl eines Fahrzeugs oder der Laufstunden einer Maschine, in denen das Öl eingesetzt wird, definiert. Diese Werte sind jedoch oft weit von der Realität entfernt, da eine Ölalterung von der Auslastung des Öls oder einer Systemqualität der Anlage, in welcher das Öl verwendet wird, abhängig ist. In den meisten Fällen wird das Öl beziehungsweise Schmieröl vor der tatsächlichen Schmierfrist (Zeitpunkt, wenn das Öl tatsächlich nicht mehr brauchbar ist), also zu früh, getauscht. Tatsächlich hätte das Öl noch die gewünschten Eigenschaften und könnte weiter benutzt werden.
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Die elektrische Kapazität eines für die genannte Messaufgabe geeigneten Sensors ist eine Funktion der Dielektrizitätszahl des Schmieröls und ist ein Wert, der die Ölqualität sowie die tatsächliche Schmierfrist charakterisiert. Die Anwendung von Kondensatoren (als Sensor) in einem Ölkreislauf (zur Bestimmung der Dielektrizitätszahl des Schmieröls am Ort des Kondensators, wobei das Schmieröl als zumindest Teil des Dielektrikums im Kondensator wirkt) wurde schon für eine Bestimmung der Funktion eines Ölfilters angedacht. Die Idee besteht darin, die elektrische Kapazität beziehungsweise Dielektrizitätszahl des Öles vor und nach dem Ölfilter zu vergleichen. Eine Gleichheit der Kapazitäten beziehungsweise Dielektrizitätszahlen bedeutet in diesem Fall den Ausfall des Filters. Nachteilig hierbei ist jedoch eine fehlende Analyse des Schmiermittels selbst. So kann beispielsweise Öl noch gut filtriert werden, jedoch bezüglich seiner Eigenschaften schon ”schlechtes” Öl sein, d. h. wenig Funktionalität (nicht mehr die gewünschten Eigenschaften) aufweisen.
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Gemäß der Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass nicht nur eine Differenzmessung innerhalb des als Arbeitsöl verwendeten Schmieröls stattfindet, sondern eine Differenzmessung zwischen dem Arbeitsöl und dem nicht einer Arbeitsbelastung unterliegenden Referenzöl stattfinden kann. So können abweichende Eigenschaften des Öls von seinen „ursprünglichen” Eigenschaften festgestellt werden, das heißt von seinen Eigenschaften, die es ohne einen belastenden bzw. das Öl verändernden Arbeitseinsatz in einer Anlage aufweisen würde. Die Messung am ersten Sensor entspricht somit der Messung einer tatsächlichen Probe des Arbeitsöls beziehungsweise Schmieröls. Die Messung am zweiten Sensor entspricht einer Referenzmessung an einer Referenzprobe des Schmieröls. Gegenüber einem reinen Vergleich der Messung am ersten Sensor mit gespeicherten Referenzwerten der Kenngröße ergibt sich der Vorteil, dass durch die Referenzmessung am zweiten Sensor tatsächlich die Grundeigenschaften beziehungsweise ursprünglichen Eigenschaften des tatsächlich verwendeten Schmieröls im Arbeitsöl als Referenzwerte stets neu ermittelt werden. Kenntnisse über genaue Zusammensetzung, Typ, etc. des Schmieröls sind somit nicht notwendig.
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Dank der Messanordnung beziehungsweise einer entsprechenden Messung kann so die Ölqualität beziehungsweise Schmierfrist bei einer Analyse des Arbeitsöls mit betrachtet werden. Eine entsprechend günstige und präzise Analysemethode ermöglicht einen Ölwechsel nach tatsächlichem Ölstand und bietet Umweltvorteile und wirtschaftliche Vorteile.
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In einer bevorzugten Variante der Messanordnung ist der Ölraum ein Teil eines Innenraums eines Ölfiltergehäuses. Das Ölfiltergehäuse beinhaltet in der Regel den Ölfilter und ist Teil des Ölkreislaufs. In der Regel ist der Ölfilter zusammen mit dem Ölfiltergehäuse tauschbar. Dadurch, dass der Ölraum im Ölfiltergehäuse angeordnet ist, ergibt sich beispielsweise eine leichte Nachrüstbarkeit eines bestehenden Ölkreislaufes mit der Messanordnung, denn dann kann auch der erste Sensor am Ölfiltergehäuse angebracht werden. Das Ölfiltergehäuse ist in der Regel einfach und schnell austauschbar, wenn nämlich ein neuer Ölfilter im Ölkreislauf eingesetzt werden soll.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Referenzraum ein Teil eines Innenraums eines Ölfiltergehäuses. Für den Referenzraum gelten sinngemäß die gleichen Aussagen, die soeben für den Ölraum getroffen wurden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Sensor ein elektrischer kapazitiv arbeitender Sensor. Durch einen entsprechenden Sensor kann insbesondere eine elektrische beziehungsweise kapazitive Kenngröße am Schmieröl ermittelt werden.
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Entsprechende Kenngrößen sind für den Alterungs- bzw. Verschleißzustand von Ölen besonders aussagekräftig.
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In einer bevorzugten Variante dieser Ausführungsform ist das Schmieröl zumindest während der Ermittlung eines Wertes zumindest ein Teil eines Dielektrikums, wobei das Dielektrikum die Kapazität des Sensors beeinflusst. Durch die Verwendung des Schmieröls als Dielektrikum in einem kapazitiven Sensor kann besonders einfach eine Dielektrizitätszahl des Schmieröls ermittelt werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kenngröße daher die Dielektrizitätszahl des Schmieröls.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Ölkreislauf Teil der Messanordnung. Mit anderen Worten ist dann ein Ölkreislauf mit Messanordnung beansprucht.
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In einer bevorzugten Variante dieser Ausführungsform ist das Schmieröl im Ölkreislauf und optional das Schmieröl im Referenzraum Teil der Messanordnung. Mit anderen Worten ist dann ein Ölkreislauf mit Schmieröl und Messanordnung beansprucht.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Anlage Teil der Messanordnung. Mit anderen Worten ist dann eine Anlage (mit Ölkreislauf, ggf. mit Schmieröl) mit Messanordnung beansprucht.
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Die Aufgabe der Erfindung wird auch gelöst durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 6. Das Verfahren dient zum Ermitteln von Werten einer Kenngröße für Schmieröl in einem Ölkreislauf einer Anlage, bei dem eine erfindungsgemäße Messanordnung eingesetzt wird. Bei dem Verfahren wird ein erster Wert der Kenngröße an einem Arbeitsöl ermittelt, wobei das Arbeitsöl im Ölkreislauf aktiv als Schmieröl verwendet wird. Ein zweiter Wert derselben Kenngröße wird an einem Referenzöl ermittelt. Das Referenzöl wird im Ölkreislauf nicht aktiv als Schmieröl verwendet. Die Schmieröle des Referenzöls und des Arbeitsöls werden jedoch ursprünglich gleich gewählt.
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Der Ölkreislauf wird mit dem gesamten Schmieröl, d. h. einer bestimmten Menge von Schmieröl befüllt, die die Summe der Mengen von Arbeitsöl und Referenzöl ist. Anschließend wird ein Teil des im Ölkreislauf vorhandenen Schmieröls als Arbeitsöl verwendet und das restliche im Ölkreislauf vorhandene Schmieröl fortan nicht weiter aktiv im Ölkreislauf als Schmieröl verwendet. Dieses Öl wird als Referenzöl verwendet, indem der Referenzraum vom Ölkreislauf abgetrennt wird. Zum Zeitpunkt des Abteilens des Referenzöls vom Arbeitsöl sind also ursprünglich beide Öle gleich gewählt. Das Abteilen stellt besonders einfach sicher, dass nicht versehentlich der Referenzraum doch mit einem anderen Schmieröl als dem des Arbeitsöls befüllt wird.
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Das Verfahren und zumindest ein Teil dessen Ausführungsformen sowie die jeweiligen Vorteile wurden sinngemäß bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Messanordnung erläutert.
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In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Werte der Kenngröße durch jeweils gleiche elektrische kapazitive Messungen am Arbeitsöl und am Referenzöl ermittelt. Durch die Verwendung gleicher Messungen wird sichergestellt, dass die Werte der Kenngröße zwischen Arbeitsöl und Referenzöl unmittelbar vergleichbar sind und zum Beispiel auch den gleichen systematischen Messfehlern unterliegen. Durch eine optionale Differenzauswertung beider Messwerte können in günstigen Fällen auch solche systematischen Messfehler wieder eliminiert werden.
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In einer bevorzugten Variante wird bei der kapazitiven Messung das Schmieröl als Dielektrikum in einem bei der Messung verwendeten Kondensator verwendet. Wie oben erläutert, kann so eine Dielektrizitätszahl des Schmieröls ermittelt werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform werden erster und zweiter Wert zeitgleich ermittelt. Dies eliminiert beispielsweise Zeiteffekte und entsprechende Differenzen zwischen erstem und zweitem Wert, da ein Augenblicksvergleich zwischen Arbeitsöl und Referenzöl erfolgt. ”Zeitgleich” bedeutet, dass in einem eventuellen Zeitraum zwischen den Messungen zumindest in Bezug auf Veränderungen der Eigenschaften am Schmieröl keine nennenswerten beziehungsweise messbaren Änderungen zu erwarten sind. Die Messungen werden als zeitgleich betrachtet, wenn diese innerhalb insbesondere eines Zeitraums bis zu einer Sekunde, insbesondere einer Minute oder insbesondere einer Stunde erfolgen.
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Ausführungsformen der Erfindung, auch in Kombination der oben genannten Ausführungsformen, gegebenenfalls auch bisher nicht erwähnte Ausführungsformen, werden wie folgt zusammengefasst:
Gemäß der Erfindung ergibt sich eine Online-Analysemethode für eine Schmierfrist und Schmierstoffqualität von Schmieröl mittels Messung der elektrischen Kapazität des Schmieröles. Gemäß der Erfindung ergibt sich eine Anwendung von Kondensatoren als Sensoren in einem Ölfilter beziehungsweise in einem Ölkreislauf. Zwei Sensoren beziehungsweise Kondensatoren messen die elektrische Kapazität, einer davon ist im Ölkreislauf, insbesondere im Ölauslassraum, der andere in einem Referenzgefäß eingebaut. Durch den Vergleich der zwei elektrischen Kapazitäten können Unterschiede zwischen frischem (Qualität wie ursprünglich vorhanden und gewünscht) und altem Öl (als Schmieröl benutzt, z. B. mit Partikeln und/oder chemischen/physikalischen Verunreinigungen versetzt) definiert werden. Insbesondere ist ein Filtergehäuse bei einer derartigen Ausführung mit Kondensatoren ausgerüstet und weist zwei entsprechende elektrische Anschlüsse für ein Steuerungssystem auf, wobei die Anschlüsse außerhalb des Ölkreislaufes liegen. Der erste Sensor, insbesondere ein Arbeitskondensator, befindet sich im Filtergehäuse im Ölauslassraum (Ölraum). Dieser zeigt die aktuelle elektrische Kapazität des Öles an. Der zweite Sensor, ein Referenzkondensator, ist in einem Referenzgefäß (Referenzraum) eingebaut und zeigt die Kapazität des Öles aus dem Referenzgefäß an. Das Referenzgefäß ist mit zwei Einlass- und Auslassklappen (als öffenbare und verschließbare Öffnungen) ausgerüstet. Diese lassen das Öl bei der ersten Füllung in das Referenzgefäß fließen und nach Druckausgleich bleiben bis Ende der Schmierfrist die Klappen geschlossen und unverändert.
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Die zwei elektrischen Kapazitäten können mittels einer Wheatstone'schen Messbrücke verglichen werden. Am Anfang werden die beiden Kapazitäten mit einem Spannungskompensator zu Null eingestellt. Es gibt z. B. keine Verschleißpartikel sowie Oxidationsmittel im Frischöl, deswegen sind die Dielektrizitätswerte des Schmiermittels im Referenzgefäß und in der Arbeitskammer noch gleich. Ändert sich die Kapazität im Ölkreislauf (Arbeitsraum, erster Sensor) mit der Zeit, so wird sich auch das Ausgangssignal der Messbrücke ändern und in einem kritischen Punkt einen Grenzwert überschreiten. Dann erscheint z. B. auf einem Steuerpanel die Meldung „Öl wechseln”.
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Das System bzw. die Messanordnung und das Messverfahren kann nicht nur im Ölfilter, sondern an einer beliebigen Stelle im Ölkreislauf funktionieren. Das Signal am Ausgang der Wheatstone'schen Messbrücke ist proportional zum Unterschied der Dielektrizitätskonstanten von erstem und zweitem Sensor.
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Eine Anlage in Form eines Fahrzeuges oder einer Maschine gemäß Anspruch 10, umfassend einen Ölkreislauf zur Schmierung, wobei die Anlage eine erfindungsgemäße Messanordnung für Schmieröl aufweist, hat sich ebenfalls zur Lösung der gestellten Aufgabe bewährt.
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Weitere Merkmale, Wirkungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Dabei zeigen in einer schematischen Prinzipskizze:
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1 einen Teil eines Ölkreislaufs mit erfindungsgemäßer Messanordnung,
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2 eine Messbrücke zur Verarbeitung von Messwerten.
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1 zeigt einen Teil eines Ölkreislaufes 2 einer nicht weiter dargestellten Anlage, nämlich einen Teil einer Ölleitung 4 und einen an dieser angeschlossenen Ölfilter 6. Im Ölkreislauf 2 befindet sich Schmieröl 8, das durch einen Öleinlass 10a aus der Ölleitung 4 in den Ölfilter 6 gelangt und durch einen Ölauslass 10b gefiltert aus dem Ölfilter 6 zurück in die Ölleitung 4 gelangt. Der Ölfluss ist durch Pfeile angedeutet. Der Ölfilter 6 enthält ein Ölfiltergehäuse 32. Dieses enthält ein eigentliches Filterelement 12 sowie einen Ölauslassraum 14 des Ölfilters 6.
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1 zeigt auch eine Messanordnung 20 für das Schmieröl 8 im Ölkreislauf 2. Die Messanordnung 20 enthält einen Ölraum 22, der in 1 nur gestrichelt angedeutet ist und keinen gegenständlichen Raum darstellt, sondern ein Teilbereich des Ölauslassraumes 14 ist. Der Ölraum 22 ist Teil des Ölkreislaufes 2, das heißt er wird im Betrieb der Anlage von Schmieröl 8 durchströmt. Das im Ölkreislauf 2 aktiv genutzte Schmieröl stellt Arbeitsöl 8a dar, welches die Ölleitung 8, das Filterelement 12, den Ölauslassraum 14 und somit auch den Ölraum 22 durchströmt. Ein erster Sensor 26a dient dazu, einen ersten Wert W1 einer Kenngröße εr, hier der Dielektrizitätszahl, des den Ölraum 22 durchströmenden Arbeitsöls 8a zu ermitteln. Die Messanordnung 20 enthält auch einen Referenzraum 28, der vom Ölkreislauf 2 durch Verschließen zweier Öffnungen 30a, b abtrennbar ist. Dieser ist mit Referenzöl 8b befüllt. Das Referenzöl 8b wird im Ölkreislauf 2 nicht aktiv verwendet, ist jedoch ebenfalls Schmieröl 8 und ist zu dem das Arbeitsöl 8a bildenden Schmieröl 8 ursprünglich gleich. Ein zweiter Sensor 26b ist gleich dem Sensor 26a und dient dazu, einen zweiten Wert W2 derselben Kenngröße εr des im Referenzraum 28 befindlichen Referenzöls 8b zu ermitteln.
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Der Referenzraum 28 weist die Öffnungen 30a, b auf, die in 1 ausgezogen geschlossen dargestellt sind und, wie gestrichelt und durch Pfeile angedeutet, auch öffenbar sind. Im geschlossenen Zustand ist der Referenzraum 28 vom Ölkreislauf 2 abgetrennt und beinhaltet Referenzöl 8b. Im geöffneten Zustand ist der Referenzraum 28 mit dem Ölkreislauf 2 verbunden. Die Öffnung 30a bildet eine Einlassöffnung für den Referenzraum 28, die Öffnung 30b eine Auslassöffnung. Beide Öffnungen 30a, b liegen in einem Strömungsweg des Ölkreislaufs 2, der durch einen gestrichelten Pfeil dargestellt ist. Bei geöffneten Öffnungen 30a, b wird daher der Referenzraum 28 von Schmieröl 8 durchströmt. Das gesamte Schmieröl 8 ist dann Arbeitsöl 8a. Der Referenzraum 28 ist ein Teilraum des Ölkreislaufes 2, der vom restlichen Ölkreislauf 2 durch Schließen der Öffnungen 30a, b abtrennbar ist.
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Im Beispiel ist der Ölraum 22 ein Teil des Innenraumes des Ölfiltergehäuses 32, auch der Referenzraum 28 ist Teil des Innenraums des Ölfiltergehäuses 32, hier insbesondere des Ölauslassraumes 14. Der Sensor 26a, b ist ein elektrischer kapazitiv arbeitender Sensor. Zumindest während der Ermittlung der Werte W1, W2 ist das Schmieröl 8 in Form des Arbeitsöls 8a oder Referenzöls 8b zumindest ein Teil eines die Kapazität des Sensors 26a, b beeinflussenden Dielektrikums. Im Beispiel befindet sich das Schmieröl 8 hierzu zwischen zwei Kondensatorplatten der jeweiligen Kondensatoren. Die Kenngröße εr ist die Dielektrizitätszahl des Schmieröls 8.
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1 verdeutlicht auch ein Verfahren zum Ermitteln der Werte W1, W2 der Kenngröße εr für das Schmieröl 8 im Ölkreislauf 2. Der erste Wert W1 der Kenngröße εr wird am Arbeitsöl 8a ermittelt, das im Ölkreislauf 2 aktiv als Schmieröl 8 verwendet wird. Der zweite Wert W2 derselben Kenngröße εr wird am Referenzöl 8b ermittelt, das im Ölkreislauf 2 nicht aktiv als Schmieröl 8 verwendet wird, da die Öffnungen 30a, b geschlossen sind und bleiben, so dass keine Vermischung der Schmieröle 8 im Referenzraum 28 und im restlichen Ölkreislauf 2 möglich ist. Die Schmieröle 8 des Referenzöls 8b und des Arbeitsöls 8a werden ursprünglich gleich gewählt.
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In einer gestrichelt dargestellten, nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform befindet sich der Referenzraum 28 sowie der zweite Sensor 26b außerhalb des Ölkreislaufes 2. Ein Teil des Schmieröls 8 wird separat als Referenzöl 8b im Referenzraum verwendet und dort entsprechend zu oben mit Hilfe des Sensors 26b vermessen. In dieser nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform wird zunächst ein Schmieröl 8 gewählt und der Ölkreislauf 2 mit einem Teil des Schmieröls 8 befüllt und dieses als Arbeitsöl 8a verwendet. Gleiches bzw. das selbe Schmieröl 8 wird als Referenzöl in den Referenzraum 28 gefüllt.
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In der ausgezogen dargestellten Ausführungsform (Referenzraum 28 im Ölfilter 6) wird der Ölkreislauf 2 (bei geöffneten Öffnungen 30a, b) zunächst mit einer Menge Schmieröl 8 befüllt. Anschließend wird ein Teil des im Ölkreislauf 2 vorhandenen Schmieröls 8 dieser Menge als Arbeitsöl 8a von der Gesamtmenge abgeteilt und als solches verwendet. Das restliche im Ölkreislauf 2 vorhandene Schmieröl 8 wird fortan nicht weiter aktiv im Ölkreislauf 2 als Schmieröl 8 verwendet, sondern wird als Referenzöl 8b verwendet. Diese Abteilung erfolgt durch Schließen der Öffnungen 30a, b.
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Die Werte W1, W2 werden durch jeweils gleiche elektrische kapazitive Messungen am Arbeitsöl 8a und am Referenzöl 8b ermittelt. Bei der kapazitiven Messung wird das Schmieröl 8 als Dielektrikum in einem bei der Messung verwendeten Kondensator verwendet. Der Kondensator ist Teil des Sensors 26a, b. Bei dem Verfahren werden erster Wert W1 und zweiter Wert W2 zeitgleich ermittelt.
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Der Rahmen 40a umschließt den gesamten Ölfilter 6 und deutet die Vermessung des Arbeitsöles 8a an. Der Rahmen 40b umschließt den Referenzraum 28 und deutet die Vermessung des Referenzöls 8b an. Die Rahmen 40a, b umschließen jeweils beide alternative Ausführungen des Referenzraums 28 innerhalb und außerhalb des Ölfilters 6.
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2 zeigt die Beschaltung der Sensoren 26a, b in einer Wheatstone'schen Messbrücke 34. Zu Beginn einer Messreihe, wenn die Eigenschaften von Referenzöl 8b und Arbeitsöl 8a bekannt gleich sind, zum Beispiel in dem Fall, wenn die Öffnungen 30a, b noch geöffnet sind, wird mit Hilfe eines Spannungskompensators 36 ein Nullsignal an einem Ausgang 38 einjustiert. Im Verlauf der tatsächlich erfolgenden Messungen, das heißt nach Schließen der Öffnungen 30a, b, wird das Ausgangssignal 38 überwacht. Ändern sich die Werte W1 des Kennwertes εr im Arbeitsöl 8a gegenüber den Werten W2, so gerät die Messbrücke außer Gleichgewicht und es entsteht eine Spannung am Ausgang 38. Überschreitet die Spannung am Ausgang 38 einen Grenzwert, der vorher definiert wurde, wird eine geeignete Aktion ausgelöst, zum Beispiel an einem nicht dargestellten Steuerpanel eine Meldung für ”Ölwechsel” angezeigt.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Ölkreislauf
- 4
- Ölleitung
- 6
- Ölfilter
- 8
- Schmieröl
- 10a
- Öleinlass
- 10b
- Ölauslass
- 12
- Filterelement
- 14
- Ölauslassraum
- 20
- Messanordnung
- 22
- Ölraum
- 8a
- Arbeitsöl
- 8b
- Referenzöl
- 26a
- erster Sensor
- 26b
- zweiter Sensor
- 28
- Referenzraum
- 30a, b
- Öffnung
- 32
- Ölfiltergehäuse
- 34
- Messbrücke
- 36
- Spannungskompensator
- 38
- Ausgang
- 40a, b
- Rahmen
- W1, W2
- Werte
- εr
- Kenngröße
