DE102018114210A1 - Methods for evaluating fluids - Google Patents

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Abstract

Der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung des Zustandes eines Fluids (7), welches dazu geeignet ist, eine Reaktionsschicht auf der Oberfläche eines Bauteils (1a, b; 13) aufzubauen, wobei ein Sensor (2) vorgesehen ist der zumindest ein Elektrodenpaar (1a, b) umfasst, wobei die Elektroden (1a, b) gegeneinander isoliert sind und aus unterschiedlichen Materialien bestehen, wobei die Elektroden (1a, b) in das Fluid hineinragen oder hineinbewegbar sind.Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Fähigkeit eines Fluids, eine Reaktionsschicht auf der Oberfläche eines Bauteils aufzubauen, sich ändert, wenn sich die Eigenschaften des Fluids verändern, was beispielsweise bei der Alterung von Kühlmittel eintritt.The invention relates to a method for determining the state of a fluid (7), which is suitable for building up a reaction layer on the surface of a component (1a, b; 13), a sensor (2) being provided which has at least one pair of electrodes (1a , b), the electrodes (1a, b) being insulated from one another and made of different materials, the electrodes (1a, b) projecting into or being movable into the fluid. The invention is based on the finding that the ability of a fluid Building a reaction layer on the surface of a component changes when the properties of the fluid change, which occurs, for example, with the aging of the coolant.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Bewertung des Zustandes von Fluiden. Das Fluid kann beispielsweise das Kühlwasser in dem Kühlkreislauf eines Kraftfahrzeuges sein oder auch jedes andere Fluid.The invention relates to a method and a device for evaluating the state of fluids. The fluid can be, for example, the cooling water in the cooling circuit of a motor vehicle or any other fluid.

Die Kühlflüssigkeit in Fahrzeugen besteht üblicherweise aus einem Kühlmittel auf Basis von Wasser, sowie Zusatzmitteln wie Glykol (z.B. Ethylenglykol) und Additiven. Die Hinzuführung der Additive ist auf die verwendeten Materialien des Motors und die weiteren Komponenten des Kühlsystems abgestimmt und ist daher in der Regel von den Spezifikationen der Motorhersteller abhängig. Da sich die Additive im Laufe der Zeit abbauen bzw. einem Alterungs- und/oder Verschleißprozess unterliegen, ist ein regelmäßiger Wechsel der Kühlflüssigkeit notwendig.The coolant in vehicles usually consists of a coolant based on water, as well as additives such as glycol (e.g. ethylene glycol) and additives. The addition of additives is tailored to the materials used in the engine and the other components of the cooling system and is therefore generally dependent on the specifications of the engine manufacturers. Since the additives degrade over time or are subject to an aging and / or wear process, a regular change of the coolant is necessary.

Neben dem Motor kann auch ein Retarder, der die Kühlflüssigkeit als Arbeitsmedium verwendet, einen Kanalabschnitt im Kühlsystem bilden. Ferner weisen derartige Kühlsysteme zumindest eine Kühlfluidfördereinrichtung sowie einen Wärmetauscher auf. Dabei umfasst der Kühlkreislauf mehrere Kanalabschnitte die in der Regel aus unterschiedlichen Materialien bestehen, wobei die Kühlflüssigkeit im Idealfall alle Materialien mit einer Schutzschicht überzieht, die in der Lage ist eine Reaktionsschicht auf der Oberfläche des Kanals aufzubauen, so dass eine Korrosion zuverlässig verhindert wird.In addition to the engine, a retarder that uses the cooling liquid as the working medium can also form a channel section in the cooling system. Furthermore, cooling systems of this type have at least one cooling fluid delivery device and a heat exchanger. The cooling circuit comprises several channel sections, which generally consist of different materials, with the cooling liquid ideally covering all materials with a protective layer which is able to build up a reaction layer on the surface of the channel, so that corrosion is reliably prevented.

Um sicherzustellen, dass Korrosionsprozesse zuverlässig vermieden werden, müssen die Wechselintervalle eingehalten werden. Im Allgemeinen kommt es deshalb zu einer Entsorgung von Kühlmittel, welches durchaus noch hätte verwendet werden können. Dies stellt hinsichtlich der Kosten, insbesondere auch im Hinblick auf die Notwendigkeit einer fachgerechten Entsorgung, und/oder der damit verbundenen Betriebsunterbrechung einen gravierenden Nachteil dar.In order to ensure that corrosion processes are reliably avoided, the change intervals must be observed. In general, coolant is therefore disposed of, which could still have been used. This represents a serious disadvantage in terms of costs, especially with regard to the need for professional disposal and / or the associated business interruption.

Aus der DE 195 33 628 A1 ist eine Schaltanordnung für ein Kraftfahrzeugkühlsystem mit den üblichen Merkmalen und Bauteilen eines Kühlsystems bekannt, in dem ein Sensor vorgesehen ist, mittels dem eine Dielektrizitätswertmessung durchgeführt werden kann, so dass die Frostschutzkonzentration bestimmt werden kann.From the DE 195 33 628 A1 A switching arrangement for a motor vehicle cooling system with the usual features and components of a cooling system is known, in which a sensor is provided, by means of which a dielectric value measurement can be carried out, so that the frost protection concentration can be determined.

Aus der DE10 2005 043 699 A1 ist eine Sensoreinheit bekannt, welche mindestens eine Messinformation zur Ermittlung eines Korrosionsschutzmittelanteils in einem Fluid eines Fluidsystems für ein Fahrzeug erzeugt, wobei ein Widerstandswert oder ein Impedanzwert des eingetauchten Referenzleiters und des Reaktionsleiters zur Ermittlung des Korrosionsschutzmittelanteils im Fluid des Fluidsystems als Messinformation ausgebbar sind.From the DE10 2005 043 699 A1 A sensor unit is known which generates at least one piece of measurement information for determining a proportion of anti-corrosion agent in a fluid of a fluid system for a vehicle, a resistance value or an impedance value of the immersed reference conductor and the reaction conductor for determining the proportion of anti-corrosion agent in the fluid of the fluid system being output as measurement information.

Die US2014/0303831 offenbart weiterhin ein Verfahren zur Bewertung des Zustandes einer Fahrzeugkühlflüssigkeit auf Basis der Temperatur und Leitfähigkeit der Flüssigkeit.The US2014 / 0303831 further discloses a method for evaluating the condition of a vehicle coolant based on the temperature and conductivity of the liquid.

Es hat sich aber gezeigt, dass die Messung von Eigenschaften bzw. Eigenschaftsänderungen sehr aufwendig sind und die Messwerte nicht zuverlässig mit der Funktionsfähigkeit des Fluids korrelieren.However, it has been shown that the measurement of properties or property changes are very complex and the measured values do not correlate reliably with the functionality of the fluid.

Eine der Aufgaben der hier vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Bewertung des Zustandes und/oder der Funktionsfähigkeit eines Fluids vorzuschlagen.One of the objects of the present invention is therefore to propose a method and a device for evaluating the condition and / or the functionality of a fluid.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Verfahren gemäß Anspruch 1 und einer Vorrichtung gemäß Anspruch 10 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und bevorzugte Lösungsvarianten sind in den hiervon abhängigen Unteransprüchen beschrieben.According to the invention, this object is achieved with a method according to claim 1 and a device according to claim 10. Further advantageous configurations and preferred solution variants are described in the dependent claims dependent thereon.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Fähigkeit eines Fluids, eine Reaktionsschicht auf der Oberfläche eines Bauteils aufzubauen, sich ändert, wenn sich die Eigenschaften des Fluids verändern, was beispielsweise bei der Alterung von Kühlmittel eintritt.The invention is based on the finding that the ability of a fluid to build up a reaction layer on the surface of a component changes when the properties of the fluid change, which occurs, for example, when coolant ages.

Unter Berücksichtigung des Obigen ist es ein Ziel bzw. Gegenstand der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzuschlagen mittels dem der Zustand eines Fluids bestimmt werden kann.Taking the above into account, it is an object of the present invention to propose a method and a device by means of which the state of a fluid can be determined.

Es wird ein Verfahren zur Ermittlung des Zustandes eines Fluids vorgeschlagen, wobei das Fluid anteilig aus Wasser besteht oder mit Wasser mischbar ist und dazu geeignet ist, eine Reaktionsschicht auf der Oberfläche eines Bauteils aufzubauen, wobei ein Sensor vorgesehen ist der zumindest ein Elektrodenpaar umfasst, wobei die Elektroden gegeneinander isoliert sind und aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Weiterhin ragen die Elektroden in das Fluid hinein oder sind in das Fluid hineinbewegbar.A method for determining the state of a fluid is proposed, the fluid consisting partly of water or being miscible with water and being suitable for building up a reaction layer on the surface of a component, a sensor being provided which comprises at least one pair of electrodes, wherein the electrodes are insulated from each other and consist of different materials. Furthermore, the electrodes protrude into the fluid or can be moved into the fluid.

Dabei umfasst das Verfahren folgende Schritte:

  • - Schaffung einer Reaktionsfläche an zumindest einer Teiloberfläche einer Elektrode des Elektrodenpaares;
  • - herstellen einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen den Elektroden und messen des elektrischen Stromflusses zwischen den Elektroden über eine vorgebbare Zeitspanne, wenn die Elektroden zumindest teilweise von dem Fluid benetzt sind, oder messen der Spannung zwischen den Elektroden über eine vorgebbare Zeitspanne, wenn die Elektro zumindest teilweise von dem Fluid benetzt sind;
  • - Beurteilung des Zustandes des Fluids nach der vorgegebenen Zeitspanne auf Basis der gemessenen Stromstärke oder der gemessenen Spannung, wobei der Zustand des Fluids als gut gilt, wenn die gemessene Stromstärke oder Spannung kleiner ist als ein vorgebbarer Schwellwert oder innerhalb eines vorgebbaren Wertebereichs liegt.
The process comprises the following steps:
  • - Creation of a reaction surface on at least one partial surface of an electrode of the pair of electrodes;
  • - Establish an electrically conductive connection between the electrodes and measure the electrical current flow between the Electrodes over a predeterminable period of time if the electrodes are at least partially wetted by the fluid, or measure the voltage between the electrodes over a predeterminable period of time if the electrodes are at least partially wetted by the fluid;
  • - Assessment of the state of the fluid after the predetermined period of time on the basis of the measured current or voltage, the state of the fluid being considered good if the measured current or voltage is less than a predeterminable threshold value or within a predeterminable value range.

Als Reaktionsfläche im Sinne der Anmeldung wird jede Fläche angesehen, auf der sich eine Reaktionsschicht aufbauen kann, die eine Veränderung des Stromflusses bewirkt, so dass beim Kurzschließen der Elektroden der messbare Stromfluss kleiner ist als der Stromfluss ohne Reaktionsschicht.Any surface on which a reaction layer can be built up which causes a change in the current flow is regarded as a reaction surface in the sense of the application, so that when the electrodes are short-circuited, the measurable current flow is smaller than the current flow without a reaction layer.

Weiterhin kann zur Beurteilung des Zustandes des Fluids auch der Verlauf der Stromstärke oder der Spannung bis zum Ablauf der vorgegebenen Zeitspanne berücksichtigt werden.Furthermore, the course of the current strength or the voltage up to the expiry of the predetermined time period can also be taken into account for assessing the state of the fluid.

In einem weiteren vorteilhaften Verfahren kann zur Beurteilung des Zustandes des Fluids ein Kurzschluss zwischen den Elektroden hergestellt werden, der zeitweise unterbrochen wird, wobei während der Zeit der Unterbrechung eine Spannungsmessung erfolgt. Durch den Kurzschluss wird die Bildung von Reaktionsschichten an den Elektrodenoberflächen beschleunigt bzw. begünstigt. Die Messung der Spannung kann zur Beurteilung des Zustandes des Fluids herangezogen werden.In a further advantageous method, a short circuit can be produced between the electrodes to assess the state of the fluid, which short-term interruption, a voltage measurement being carried out during the interruption. The short circuit accelerates or favors the formation of reaction layers on the electrode surfaces. The measurement of the voltage can be used to assess the state of the fluid.

Weiterhin kann die vorgegebene Zeitspanne mehrere erste Zeitabschnitte zur Spannungsmessung und zweite Zeitabschnitte zur Strommessung umfassen. Durch diese abwechselnde Messung von Spannung und Strom können besonders vorteilhaft der Spannungsverlauf und der Stromverlauf zur Beurteilung des Fluids herangezogen werden.Furthermore, the predetermined period of time can include several first time periods for voltage measurement and second time periods for current measurement. Through this alternating measurement of voltage and current, the voltage profile and the current profile can be used particularly advantageously for assessing the fluid.

Der erste Zeitabschnitt für die Spannungsmessung kann dabei zwischen 0,2s und 10s und der zweite Zeitabschnitt für die Strommessung zwischen 0,2s und 600s liegen. Bevorzugt kann der erste Zeitabschnitt für die Spannungsmessung aber auch zwischen 1s und 2s und der zweite Zeitabschnitt für die Strommessung zwischen 1s und 10s betragen.The first time period for the voltage measurement can be between 0.2s and 10s and the second time period for the current measurement between 0.2s and 600s. Preferably, however, the first time period for the voltage measurement can also be between 1s and 2s and the second time period for the current measurement can be between 1s and 10s.

Eine Messung kann auch mit einer Strommessung bzw. einem Kurzschluss beginnen.A measurement can also start with a current measurement or a short circuit.

Um die Beseitigung einer vorhandenen Reaktionsschicht an den Elektroden zu erzielen, wird zumindest eines der folgenden Verfahren verwendet:

  • - Anlegen einer Spannung zwischen den Elektroden;
  • - Generierung einer Bruchfläche;
  • - spanende Bearbeitung;
  • - elektrochemisches Verfahren;
  • - gezielte abrasive Bearbeitung;
  • - gezielte Erzeugung von Kavitation an zumindest einer Elektrodenoberfläche in einem Fluidstrom;
In order to achieve the removal of an existing reaction layer on the electrodes, at least one of the following methods is used:
  • - applying a voltage between the electrodes;
  • - generation of a fracture surface;
  • - machining;
  • - electrochemical process;
  • - targeted abrasive processing;
  • - targeted generation of cavitation on at least one electrode surface in a fluid stream;

Bei der Spannung kann es sich um eine Gleich- oder Wechselspannung handeln die zwischen den Elektroden angelegt wird. In einer weiteren Ausführung kann auch eine Gleich- oder Wechselspannung zwischen einer Hilfselektrode und den Elektroden angelegt werden.The voltage can be a direct or alternating voltage that is applied between the electrodes. In a further embodiment, a direct or alternating voltage can also be applied between an auxiliary electrode and the electrodes.

Alternativ kann auch eine abrasive Bearbeitung mittels eines bewegbaren Reinigungskörpers erfolgen.Alternatively, abrasive processing can also be carried out using a movable cleaning body.

Weiterhin wird eine Vorrichtung zur Ermittlung des Zustandes eines Fluids vorgeschlagen, dass für ein Verfahren nach einer der beschrieben Verfahren geeignet ist. Diese umfasst einen Sensor, bestehend aus Trägerelement und zumindest einem Elektrodenpaar, welches aus unterschiedlichen Materialien besteht und gegeneinander isoliert ist, wobei die Vorrichtung einen Bearbeitungskörper und Mittel umfasst, die eine abrasive Bearbeitung der Elektroden ermöglichen.Furthermore, a device for determining the state of a fluid is proposed that is suitable for a method according to one of the described methods. This comprises a sensor, consisting of a carrier element and at least one pair of electrodes, which consists of different materials and is insulated from one another, the device comprising a processing body and means which enable abrasive processing of the electrodes.

Die Mittel können dabei eine Bewegung der Elektrode und /oder des Bearbeitungskörpers ermöglichen, wobei der Antrieb mechanisch, elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch erfolgen kann.The means can enable the electrode and / or the processing body to move, wherein the drive can be mechanical, electrical, hydraulic or pneumatic.

Ein Fluidkreislauf kann beispielsweise mehrere Kanalabschnitte umfassen, durch die ein Fluid strömen kann, wobei der Fluidkreislauf eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11 umfasst.A fluid circuit can, for example, comprise a plurality of channel sections through which a fluid can flow, the fluid circuit comprising a device according to one of claims 10 or 11.

In einer Ausführung können die Kanalabschnitte durch Bauteile gebildet werden, die aus unterschiedlichen Materialien bestehen, wobei der Sensor zumindest ein Elektrodenpaar umfasst, wobei die Elektroden aus Materialien bestehen, die mit den verwendeten Materialien unterschiedlicher Kanalabschnitte übereinstimmen.In one embodiment, the channel sections can be formed by components which consist of different materials, the sensor comprising at least one pair of electrodes, the electrodes consisting of materials which correspond to the materials used for different channel sections.

Weitere Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung sowie weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.Further features of the method and the device according to the invention as well as further advantages of the invention result from the following description with reference to the drawings.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Skizzen näher erläutert.The invention is explained in more detail below with the aid of sketches.

In diesen zeigen:

  • 1 eine erfindungsgemäße Messanordnung
  • 2a, b zeigt beispielhaft den Spannungsverlauf und den Stromverlauf
  • 3 ist der Stromverlauf für ein Fluid dargestellt, welches unterschiedlich lang im Einsatz war
  • 4 zeigt die Stromstärken nach 120s Messzeit, für ein alterndes Fluid
  • 5 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Messvorrichtung im Fluidstrom
  • 6 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Messvorrichtung im Fluidstrom
In these show:
  • 1 a measuring arrangement according to the invention
  • 2a, b shows an example of the voltage curve and the current curve
  • 3 the current profile is shown for a fluid that was used for different lengths of time
  • 4 shows the currents after 120s measuring time, for an aging fluid
  • 5 shows a first embodiment of a measuring device in the fluid flow
  • 6 shows a second embodiment of a measuring device in the fluid flow

1 zeigt eine erfindungsgemäße Messanordnung zur Erläuterung des Messverfahrens, mittels dem sich der Zustand eines Fluids messen bzw. bestimmen lassen kann. In dem beispielhaft dargestellten Gefäß 8 befindet sich das zu prüfende Fluid 7. Das Fluid kann Wasser oder Wasser mit mindestens einem Zusatzmittel sein. Das Fluid 7 muss dazu geeignet sein, eine Reaktionsschicht auf der Oberfläche eines Bauteils aufzubauen. Bei dem Bauteil handelt es sich hier um die Elektroden 1a, b, die aus unterschiedlichen Materialien bestehen und gegeneinander elektrisch isoliert sind. 1 shows a measuring arrangement according to the invention for explaining the measuring method by means of which the state of a fluid can be measured or determined. In the vessel shown as an example 8th is the fluid to be tested 7 , The fluid can be water or water with at least one additive. The fluid 7 must be suitable for building up a reaction layer on the surface of a component. The component here is the electrodes 1a . b , which consist of different materials and are electrically insulated from each other.

Der Schalter 3 hat zwei Stellungen, wobei in der ersten Stellung des Schalters 3 die Elektroden 1 a, b über die Strommesseinheit 4 direkt miteinander verbindbar sind, so dass eine Strommessung durführbar ist und in der zweiten Stellung des Schalters 3 ist ein Voltmeter zwischen die Elektroden schaltbar, so dass eine Spannung messbar ist.The desk 3 has two positions, being in the first position of the switch 3 the electrodes 1 a, b via the current measuring unit 4 can be connected directly to one another, so that a current measurement can be carried out and in the second position of the switch 3 a voltmeter can be switched between the electrodes so that a voltage can be measured.

Wird der Sensor, bzw. die blanken Elektroden in das Fluid getaucht, bildet sich eine Reaktionsschicht auf den mit Fluid benetzten Oberflächen der Elektroden 1a, b. Die Bildung der Reaktionsschicht ist abhängig von der Zusammensetzung des Fluids, bzw. dessen Zustand und der Stellung des Schalters 3.If the sensor or the bare electrodes are immersed in the fluid, a reaction layer forms on the surfaces of the electrodes wetted with fluid 1a . b , The formation of the reaction layer depends on the composition of the fluid, its state and the position of the switch 3 ,

In den 2a, 2b, 3 und 4 sind Spannungs- und Stromverläufe dargestellt. Der erste Messwert ist immer ein Wert, der kurz nach dem Eintauchen der blanken Elektroden 1a, b in das Fluid gemessen wurde. Unter einer blanken Elektrode ist eine Elektrode zu verstehen die keine Reaktionsschicht aufweist.In the 2a . 2 B . 3 and 4 voltage and current profiles are shown. The first measured value is always a value that appears shortly after the bare electrodes are immersed 1a . b was measured in the fluid. A bare electrode is to be understood as an electrode that has no reaction layer.

2a und 2b zeigen beispielhaft den Spannungsverlauf und den Stromverlauf über ca. 60s. Dabei sind im Diagramm 2a der Spannungsverlauf für mehrere Materialpaarungen dargestellt. Hier wurde also gemessen wie sich die Spannung ändert, wenn sich im Laufe der Zeit eine Reaktionsschicht auf zumindest einer der Elektroden 1a, 1b aufbaut, wobei die Reaktionsschicht wie eine Isolierschicht wirkt. 2a and 2 B show examples of the voltage curve and the current curve over approx. 60s. Here are in the diagram 2a the stress curve for several material pairs is shown. Here we measured how the voltage changes if a reaction layer changes over time on at least one of the electrodes 1a . 1b builds up, wherein the reaction layer acts like an insulating layer.

Im Diagramm 2b wurden die gleichen Materialpaarungen verwendet und der Strom gemessen. Auch hier ist der Aufbau der Reaktionsschicht bei zwei Materialpaarungen eindeutig zu erkennen.In the diagram 2 B the same material pairings were used and the current measured. Here, too, the structure of the reaction layer can be clearly seen with two material pairs.

In 3 ist der Stromverlauf für ein Fluid dargestellt, welches zu unterschiedlichen Zeiten bzw. nach unterschiedlichen Einsatzzeiten wiederholt gemessen wurde. Vor jeder erneuten Messung wurde die Reaktionsschicht entfernt. Aus dem Verlauf der Stromstärke ist deutlich zu erkennen, dass der Aufbau einer neuen Reaktionsschicht unterschiedlich lange dauert. Weiterhin ist deutlich zu erkennen, dass das verwendete Fluid mit zunehmendem Alter seine Fähigkeit verliert eine Reaktionsschicht aufzubauen.In 3 the current profile for a fluid is shown, which was measured repeatedly at different times or after different times of use. The reaction layer was removed before each new measurement. It can be clearly seen from the course of the current intensity that the construction of a new reaction layer takes different lengths of time. Furthermore, it can be clearly seen that the fluid used loses its ability to build up a reaction layer with increasing age.

Ist das Fluid beispielsweise eine Kühlflüssigkeit sollte diese ausgetauscht werden, sobald sie ihre Fähigkeit verliert eine Reaktionsschicht auf den Elektroden aufzubauen bzw. in einem Kühlkreislauf die Innenwände der Kanalabschnitte mittels der Reaktionsschicht zu schützen.If the fluid is a cooling liquid, for example, it should be replaced as soon as it loses its ability to build up a reaction layer on the electrodes or to protect the inner walls of the channel sections by means of the reaction layer in a cooling circuit.

4 zeigt nochmals deutlich, wie sich die Stromstärken nach 120s Messzeit ändert, wenn das Fluid immer älter wird. Ab einer bestimmten Einsatzdauer, hier nach ca.250h, lässt die Fähigkeit eine Reaktionsschicht aufzubauen rapide nach. 4 shows clearly how the current changes after a measurement time of 120s as the fluid gets older. After a certain period of use, here after approx. 250 hours, the ability to build up a reaction layer rapidly decreases.

5 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einen Sensor 2 im Fluidstrom 7. Der Sensor ist an einer Hubvorrichtung 9 angebracht, so dass der Sensor 2 mit den Elektroden 1a, 1b in dem Kanalabschnitt 13 auf und ab bewegt werden kann, der Hub ist mit 6 bezeichnet. 5 shows a first embodiment of a sensor 2 in the fluid flow 7 , The sensor is on a lifting device 9 attached so that the sensor 2 with the electrodes 1a . 1b in the channel section 13 can be moved up and down, the stroke is designated 6.

Vor jeder Messung wird der Sensor 2 gegen die Bearbeitungskörper 10 bewegt, durch die die Elektroden 1a, 1b gesäubert, bzw. die Reaktionsschicht entfernt wird. Dies kann beispielsweise durch die Rotation der Bearbeitungskörper 10 erfolgen. Die Hubvorrichtung 9 kann mittels Druckluft betätigt werden.Before each measurement, the sensor 2 against the machining body 10 moves through the electrodes 1a . 1b cleaned, or the reaction layer is removed. This can be done, for example, by the rotation of the machining bodies 10 respectively. The lifting device 9 can be operated with compressed air.

6 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Messvorrichtung im Fluidstrom, wobei hier die Entfernung der Reaktionsschicht an den Elektroden 1a, 1b mittels eines, im Kanalabschnitt 13, frei beweglichen Bearbeitungskörpers 10 erfolgt. Dabei dient der Fluidstrom 7 als Antrieb für die Bewegung des Bearbeitungskörpers 10. 6 shows a second embodiment of a measuring device in the fluid flow, here the removal of the reaction layer on the electrodes 1a . 1b by means of, in the channel section 13 , freely movable processing body 10 he follows. The fluid flow serves here 7 as a drive for the movement of the machining body 10 ,

Die dargestellten Ausführungen zeigen nur zwei mögliche Konstruktionen, wobei auch andere Anordnungen und Kinematiken denkbar sind.The versions shown only show two possible constructions, although other arrangements and kinematics are also conceivable.

Weiterhin können zwei oder mehr Elektrodenpaarungen 1a, 1b einen Sensor 2 bilden. So könne mehrere Materialpaarungen die in einem Kühlkreislauf verwendet werden, gleichzeitig gemessen werden. Wird festgestellt, dass ein Material nicht mehr ausreichend geschützt ist - es baut sich keine Reaktionsschicht mehr auf - ist das ein Hinweis die Kühlflüssigkeit auszutauschen. Furthermore, two or more electrode pairs can be used 1a . 1b a sensor 2 form. In this way, several material pairs that are used in a cooling circuit can be measured simultaneously. If it is determined that a material is no longer adequately protected - there is no longer a reaction layer - this is an indication to replace the coolant.

Der Einsatz des Messverfahrens ist nicht auf den beschriebenen Einsatzbereich beschränkt. Beispielsweise ist es auch möglich, den Zustand von Wässer aus Flüssen und Seen (Hydro), Grubenwässer (Turbo Minenanwendung) etc., die sehr unterschiedlich korrosiv wirken können, zu bestimmen. Die unterschiedliche Korrosivität ergibt sich hier durch Verunreinigungen, die dann als Zusatzmittel im Sinne der Erfindung zu verstehen sind.The use of the measuring method is not limited to the area of application described. For example, it is also possible to determine the condition of water from rivers and lakes (hydro), mine water (turbo mine application) etc., which can have very different corrosive effects. The different corrosiveness results here from impurities, which are then to be understood as additives in the sense of the invention.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1a, b1a, b
Elektrodenelectrodes
22
Sensorsensor
33
Schaltercounter
44
Strommessgerätammeter
55
Spannungsmessgerätvoltmeter
66
Hubstroke
77
Fluidfluid
88th
Behältercontainer
99
Hubvorrichtunglifting device
1010
Bearbeitungskörpertreating body
1111
Antriebdrive
1212
Druckluftcompressed air
1313
Kanalabschnittchannel section
1414
elek. Anschlusselec. connection

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 19533628 A1 [0005]DE 19533628 A1 [0005]
  • DE 102005043699 A1 [0006]DE 102005043699 A1 [0006]
  • US 2014/0303831 [0007]US 2014/0303831 [0007]

Claims (14)

Verfahren zur Ermittlung des Zustandes eines Fluids (7), wobei das Fluid (7) anteilig aus Wasser besteht oder mit Wasser mischbar ist und dazu geeignet ist, eine Reaktionsschicht auf der Oberfläche eines Bauteils (1a, b; 13) aufzubauen, wobei ein Sensor (2) vorgesehen ist, der zumindest ein Elektrodenpaar (1a, b) umfasst, wobei die Elektroden (1a, b) gegeneinander isoliert sind und aus unterschiedlichen Materialien bestehen, wobei die Elektroden (1a, b) in das Fluid hineinragen oder hineinbewegbar sind, mit folgenden Schritten: - Schaffung einer Reaktionsflächen an zumindest einer Teiloberfläche einer Elektrode (1a, b) des Elektrodenpaares; - herstellen einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen den Elektroden (1a, b) und messen des elektrischen Stromflusses zwischen den Elektroden (1a, b) über eine vorgebbare Zeitspanne, wenn die Elektroden (1a, b) zumindest teilweise von dem Fluid (7) benetzt sind, oder messen der Spannung zwischen den Elektroden (1a, b) über eine vorgebbare Zeitspanne, wenn die Elektroden (1a, b) zumindest teilweise von dem Fluid (7) benetzt sind; - Beurteilung des Zustandes des Fluids (7) nach der vorgegebenen Zeitspanne auf Basis der gemessenen Stromstärke oder der gemessenen Spannung, wobei der Zustand des Fluids (7) als gut gilt, wenn die gemessene Strom stärke oder Spannung kleiner ist als ein vorgebbarer Schwellwert oder innerhalb eines vorgebbaren Wertebereichs liegt.Method for determining the state of a fluid (7), the fluid (7) consisting partly of water or being miscible with water and being suitable for building up a reaction layer on the surface of a component (1a, b; 13), a sensor (2) is provided, which comprises at least one pair of electrodes (1a, b), the electrodes (1a, b) being insulated from one another and made of different materials, the electrodes (1a, b) projecting into or being movable into the fluid, with the following steps: - Creation of a reaction surface on at least one partial surface of an electrode (1a, b) of the pair of electrodes; - Establish an electrically conductive connection between the electrodes (1a, b) and measure the electrical current flow between the electrodes (1a, b) over a predeterminable time period when the electrodes (1a, b) are at least partially wetted by the fluid (7) , or measure the voltage between the electrodes (1a, b) over a predefinable time period if the electrodes (1a, b) are at least partially wetted by the fluid (7); - Assessment of the state of the fluid (7) after the predetermined period of time on the basis of the measured current or the measured voltage, the state of the fluid (7) being considered good if the measured current or voltage is less than a predeterminable threshold value or within a specifiable range of values. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Beurteilung des Zustandes des Fluids (7) auch der Verlauf der Stromstärke oder der Spannung bis zum Ablauf der vorgegebenen Zeitspanne berücksichtigt wird.Procedure according to Claim 1 , characterized in that for the assessment of the state of the fluid (7) the course of the current strength or the voltage is also taken into account up to the expiry of the predetermined time period. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Beurteilung des Zustandes des Fluids (7) ein Kurzschluss zwischen den Elektroden (1a, b) hergestellt wird, der zeitweise unterbrochen wird, wobei während der Zeit der Unterbrechung eine Spannungsmessung erfolgt.Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that, in order to assess the state of the fluid (7), a short circuit is produced between the electrodes (1a, b) which is temporarily interrupted, a voltage measurement being carried out during the period of the interruption. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Zeitspanne mehrere erste Zeitabschnitte zur Spannungsmessung und zweite Zeitabschnitte zur Strommessung umfasst.Procedure according to Claim 3 , characterized in that the predetermined time span includes several first time sections for voltage measurement and second time sections for current measurement. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Zeitabschnitt zwischen 0,2s und 10s und der zweite Zeitabschnitt zwischen 0,2s und 600s liegen.Procedure according to Claim 4 , characterized in that the first time period between 0.2s and 10s and the second time period between 0.2s and 600s. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Zeitabschnitt zwischen 1s und 2s und der zweite Zeitabschnitt zwischen 1s und 10s liegen.Procedure according to Claim 4 , characterized in that the first period between 1s and 2s and the second period between 1s and 10s. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Beseitigung einer vorhandenen Reaktionsschicht an den Elektroden (1a, b) durch zumindest eines der folgenden Verfahren verwendet wird: - Anlegen einer Spannung zwischen den Elektroden; - Generierung einer Bruchfläche; - spanende Bearbeitung; - elektrochemisches Verfahren; - gezielte abrasive Bearbeitung; - gezielte Erzeugung von Kavitation an zumindest einer Elektroden Oberfläche in einem Fluidstrom;Procedure according to Claim 1 , characterized in that at least one of the following methods is used to remove an existing reaction layer on the electrodes (1a, b): - applying a voltage between the electrodes; - generation of a fracture surface; - machining; - electrochemical process; - targeted abrasive processing; - targeted generation of cavitation on at least one electrode surface in a fluid stream; Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gleich- oder Wechselspannung zwischen den Elektroden (1a, b) angelegt wird.Procedure according to Claim 7 , characterized in that a direct or alternating voltage is applied between the electrodes (1a, b). Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gleich- oder Wechselspannung zwischen einer Hilfselektrode und den Elektroden (1a, b) angelegt wird.Procedure according to Claim 7 , characterized in that a direct or alternating voltage is applied between an auxiliary electrode and the electrodes (1a, b). Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die abrasive Bearbeitung mittels eines bewegbaren Reinigungskörpers (10) erfolgt.Procedure according to Claim 7 , characterized in that the abrasive processing takes place by means of a movable cleaning body (10). Vorrichtung zur Ermittlung des Zustandes eines Fluids (7), für ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1-9, umfassend ein Sensor (2), bestehend aus Trägerelement und zumindest einem Elektrodenpaar (1a, b), welches aus unterschiedlichen Materialien besteht und gegeneinander isoliert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen Bearbeitungskörper (10) und Mittel (11) umfasst, die eine abrasive Bearbeitung der Elektroden (1a, b) ermöglichen.Device for determining the state of a fluid (7), for a method according to one of the Claims 1 - 9 comprising a sensor (2) consisting of a carrier element and at least one pair of electrodes (1a, b), which consists of different materials and is insulated from one another, characterized in that the device comprises a processing body (10) and means (11) which allow an abrasive processing of the electrodes (1a, b). Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel eine Bewegung der Elektrode (1a, b) und /oder des Bearbeitungskörpers (10) ermöglichen, wobei der Antrieb mechanisch, elektrisch hydraulisch oder pneumatisch erfolgen kann.Device after Claim 11 , characterized in that the means enable movement of the electrode (1a, b) and / or of the processing body (10), it being possible for the drive to take place mechanically, electrically, hydraulically or pneumatically. Fluidkreislauf umfassend mehrere Kanalabschnitte, durch die ein Fluid (7) strömen kann, wobei der Fluidkreislauf eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11 umfasst.Fluid circuit comprising a plurality of channel sections through which a fluid (7) can flow, the fluid circuit being a device according to one of the Claims 10 or 11 includes. Fluidkreislauf nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalabschnitte (13) durch Bauteile gebildet werden, die aus unterschiedlichen Materialien bestehen, wobei der Sensor (2) zumindest ein Elektrodenpaar (1a, b) umfasst, wobei die Elektroden (1a, b) aus Materialien bestehen, die mit den verwendeten Materialien unterschiedlicher Kanalabschnitte übereinstimmen.Fluid circuit after Claim 13 , characterized in that the channel sections (13) are formed by components which are made of different materials, the sensor (2) comprising at least one pair of electrodes (1a, b), the electrodes (1a, b) being made of materials which match the materials used for different duct sections.
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