DE102019207106A1

DE102019207106A1 - Zyklon mit Partikelsensor

Info

Publication number: DE102019207106A1
Application number: DE102019207106.6A
Authority: DE
Inventors: Georg Tenckhoff; Andreas Vath; Tobias Becker; Luk Geens
Original assignee: ZF Wind Power Antwerpen NV; ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Wind Power Antwerpen NV; ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2019-05-16
Filing date: 2019-05-16
Publication date: 2020-11-19

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einer ersten Schmierstoffleitung, einer zweiten Schmierstoffleitung, einem Partikeldetektor (109) und einem Mittel (101, 201, 301, 401) zum Beaufschlagen von Schmierstoff mit einer Zentrifugalbeschleunigung; wobei die erste Schmierstoffleitung in einen Eingang des Mittels (101, 201, 301, 401) und die zweite Schmierstoffleitung in einen Ausgang des Mittels (101, 201, 301, 401) mündet; und wobei der Partikeldetektor (109) einen schmierstoffdurchflossenen Bereich (103) des Mittels erfasst.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Zur Zustandsüberwachung (condition monitoring) und vorausschauenden Wartung (predictive maintenance) technischer Anlagen mit bewegten Komponenten sind aus dem Stand der Technik Lösungen bekannt, die auf Partikelsensoren basieren. Partikelsensoren werden für die Überwachung der Schmierstoffqualität eingesetzt. Es sind optische Sensoren, die beispielsweise nach dem Abschattungsprinzip arbeiten, induktive Partikelsensoren, die leitfähige und magnetisierbare Partikel erfassen, und Ultraschallsensoren, mit denen harte von weichen Teilen unterschieden werden können, bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen zu verbessern. Insbesondere soll die Erkennungsgüte beim Einsatz von Partikelsensoren zur Überwachung der Schmierstoffqualität verbessert werden.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Anordnung nach Anspruch 1. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten und ergeben sich aus den in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen.
Die erfindungsgemäße Anordnung umfasst eine erste Schmierstoffleitung, eine zweite Schmierstoffleitung und einen Partikeldetektor.
Eine Schmierstoffleitung ist ein Mittel zum Leiten von Schmierstoff. Es kann sich insbesondere um ein Rohr oder eine Bohrung handeln.
Unter einem Partikeldetektor ist ein Sensor zum Erkennen von Partikeln in einer Flüssigkeit zu verstehen. Insbesondere können das Vorhandensein, die Größe und/oder die Anzahl von Partikeln detektiert werden.
Der Erfindung ist die Erkenntnis vorausgegangen, dass Partikeldetektoren schlechte Ergebnisse liefern, wenn die Partikelkonzentration in einer zu überwachenden Flüssigkeit gering ist. Umgekehrt verbessern sich die Detektionsergebnisse, wenn die Partikelkonzentration zunimmt.
Erfindungsgemäß umfasst die Anordnung ein Mittel zum Beaufschlagen von Schmierstoff mit einer Zentrifugalbeschleunigung. Das Mittel weist einen Eingang und einen Ausgang auf. Es ist ausgebildet, Schmierstoff von dem Eingang zu dem Ausgang zu leiten und den Schmierstoff währenddessen mit der Zentrifugalbeschleunigung bzw. mit einem Feld von Zentrifugalbeschleunigungsvektoren zu beaufschlagen.
Eine im Stand der Technik verbreitete Realisierung eines Mittels zum Beaufschlagen von Schmierstoff mit einer Zentrifugalbeschleunigung ist ein Zyklon, auch Fliehkraftabscheider genannt. In einem Zyklon wird eine durch den Eingang einströmende Flüssigkeit auf ihrem Weg zum Ausgang in eine Wirbelströmung versetzt.
Alternativ kann als Mittel zum Beaufschlagen des Schmierstoffs mit der Zentrifugalbeschleunigung eine Zentrifuge verwendet werden.
Die erste Schmierstoffleitung ist schmierstoffleitend mit dem Eingang des Mittels, die zweite Schmierstoffleitung ist schmierstoffleitend mit dem Ausgang des Mittels verbunden. Die erste Schmierstoffleitung mündet also in den Eingang, die zweite Schmierstoffleitung in den Ausgang. So lässt sich über die erste Schmierstoffleitung Schmierstoff in das Mittel einleiten. Der von dem Mittel zum Ausgang geleitete und mit der Zentrifugalbeschleunigung beaufschlagte Schmierstoff wird über die zweite Schmierstoffleitung abgeleitet.
Durch die Beaufschlagung mit der Zentrifugalbeschleunigung kommt es zur Konzentration von Partikeln in bestimmten Bereichen des Mittels, während sie in anderen Bereichen abnimmt. Der Partikeldetektor ist so angeordnet, dass er einen schmierstoffdurchflossenen Bereich des Mittels erfasst. Bei dem schmierstoffdurchflossenen Bereich handelt es sich um einen Bereich im Inneren des Mittels, der von dem Schmierstoff durchflossen wird, der in den Eingang eintritt und aus dem Ausgang abgeleitet wird. Handelt es sich bei dem erfassten Bereich um einen Bereich mit erhöhter Partikelkonzentration, verbessert sich die Erkennungsgüte des Partikeldetektors.
Die Erfassung des schmierstoffdurchflossenen Bereichs kann direkt oder indirekt erfolgen. Eine direkte Erfassung erfolgt gemäß einer bevorzugten Weiterbildung, indem der Partikeldetektor in das Mittel integriert wird, sodass er sich in dem schmierstoffdurchflossenen Bereich befindet.
Alternativ und ebenso bevorzugt ist eine Ausführungsform mit einem außerhalb des Mittels angeordneten Partikeldetektor. Eine dritte Schmierstoffleitung ist vorgesehen, dem Partikeldetektor Schmierstoff aus dem schmierstoffdurchflossenen Bereich des Mittels zum Beaufschlagen des Schmierstoffs mit der Zentrifugalbeschleunigung zuzuleiten. Über die dritte Schmierstoffleitung besteht also eine schmierstoffleitende Verbindung zwischen dem schmierstoffdurchflossenen Bereich und dem Partikeldetektor bzw. einem Erfassungsbereich des Partikeldetektors. Die dritte Schmierstoffleitung leitet den Schmierstoff bevorzugt aus einem Bereich des schmierstoffdurchflossenen Bereichs aus, indem die Partikelkonzentration erhöht ist.
Alternativ kann der Partikeldetektor auf eine Wandung des Mittels zum Beaufschlagen des Schmierstoffs mit der Zentrifugalbeschleunigung gerichtet sein, um durch die Wandung hindurch Partikel zu erfassen, die sich an der Wandung abgesetzt haben.
Bevorzugt ist die Anordnung mit einer Schmierstoffpumpe weitergebildet. Eine Schmierstoffpumpe weist einen Eingang und einen Ausgang auf und fördert Schmierstoff von dem Eingang zu dem Ausgang, wobei sie den Schmierstoff mit einem Druck beaufschlagt. Die erste Schmierstoffleitung mündet weiterbildungsgemäß in den Ausgang der Schmierstoffpumpe, oder die zweite Schmierstoffleitung mündet in deren Eingang. Auf diese Weise lassen sich das Mittel zum Beaufschlagen des Schmierstoffs mit der Zentrifugalbeschleunigung und der Partikeldetektor in einen Schmierstoffkreislauf integrieren.
Ein Schmierstoffkreislauf dient gewöhnlich dazu, eine Schmierstelle, d.h. eine mit Schmierstoff zu versorgende Stelle, mit Schmierstoff zu versorgen. Eine bevorzugte Weiterbildung der Anordnung weist neben der Schmierstelle einen Schmierstoffvorrat, d.h. einen offenen oder geschlossenen Behälter zum Sammeln von Schmierstoff, auf. Die Schmierstoffpumpe ist weitergebildet, den Schmierstoff aus dem Schmierstoffvorrat zu der Schmierstelle zu fördern.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Figuren dargestellt. Übereinstimmende Bezugsziffern kennzeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche Merkmale. Im Einzelnen zeigt:

1 einen Zyklon mit einem auf eine Wandung gerichteten Partikelsensor;
2 einen außerhalb angeordneten Zyklon mit einer Zuleitung;
3 einen Zyklon mit integrierten Partikelsensor; und
4 einen Zyklon mit Ringscheide.

In 1 ist ein schmierstoffdurchflossener Zyklon 101 dargestellt. Der Schmierstoff wird in dem Zyklon 101 derart geleitet, dass es zu einer Kreiselströmung 103 kommt. Durch die Kreiselströmung 103 setzen sich in dem Schmierstoff enthaltene Partikel 105 an einer Wandung 107 des Zyklons 101 ab.
An der Wandung 107 ist von außen ein Partikelsensor 109 angebracht. Dieser ist ausgebildet, die an der Wandung 107 abgesetzten Partikel 105 zu detektieren.
Ein in 2 dargestellter Zyklon 201 weist einen außerhalb angeordneten Partikelsensor 109 auf. Dem Partikelsensor 109 wird über ein Rohr 203, das ins Innere des Zyklons 201 hineinragt, Schmierstoff zugeführt.
Eine Mündung des Rohrs 203 befindet sich im Inneren des Zyklons 201. Dadurch tritt ein Teil des Schmierstoffs, der den Zyklon 201 durchfließt, im Bereich der Wirbelströmung 103 durch die Mündung in das Rohr 203 ein und wird von dem Rohr 203 aus dem Zyklon 201 herausgeleitet.
Der Partikelsensor 109 ist so angeordnet, dass er das Rohr 203 bzw. den Schmierstoff erfasst, der das Rohr 203 durchfließt. Der Partikelsensor 109 ist weiterhin in Axialrichtung des Rohrs 203 beweglich.
Bei einem Zyklon 301 gemäß 3 befindet sich der Partikelsensor 109 im Inneren des Zyklons 301. Dort ist er im Bereich der Wirbelströmung 103 angeordnet. Die Wirbelströmung 103 umfließt also den Partikelsensor 109.
4 zeigt einen Zyklon 401, bei dem die Wirbelströmung 103 in zwei Teilströme separiert wird. Ein erster Teilstrom 403 wird mittels eines Rohrs 405, das ins Innere des Zyklons 401 hineinragt, ausgeleitet. Es verbleibt ein zweiter Teilstrom 407.
Dier zweite Teilstrom 407 enthält Schmierstoff aus dem äußeren Bereich der Wirbelströmung 103. Daher ist hier die Partikelkonzentration besonders hoch. Entsprechend eignet sich der zweite Teilstrom 407 besonders gut zur Erfassung der Partikelkonzentration mittels des Partikelsensors 109.
Bezugszeichenliste

101: Zyklon
103: Kreiselströmung
105: Partikel
107: Wandung
109: Partikelsensor
201: Zyklon
203: Rohr
301: Zyklon
401: Zyklon
403: erster Teilstrom
405: Rohr
407: zweiter Teilstrom

Claims

Anordnung mit einer ersten Schmierstoffleitung, einer zweiten Schmierstoffleitung und einem Partikeldetektor (109); gekennzeichnet durch ein Mittel (101, 201, 301, 401) zum Beaufschlagen von Schmierstoff mit einer Zentrifugalbeschleunigung; wobei die erste Schmierstoffleitung in einen Eingang des Mittels (101, 201, 301, 401) und die zweite Schmierstoffleitung in einen Ausgang des Mittels (101, 201, 301, 401) mündet; und wobei der Partikeldetektor (109) einen schmierstoffdurchflossenen Bereich (103) des Mittels erfasst.
Anordnung nach Anspruch 1; dadurch gekennzeichnet, dass der Partikeldetektor (109) in dem schmierstoffdurchflossenen Bereich (103) angeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 1; gekennzeichnet durch der Partikeldetektor (109) außerhalb des Mittels (101, 201) angeordnet ist.
Anordnung nach dem vorhergehenden Anspruch; gekennzeichnet durch eine dritte Schmierstoffleitung (203, 407); wobei die dritte Schmierstoffleitung (203, 407) ausgebildet ist, Schmierstoff aus dem schmierstoffdurchflossenen Bereich auszuleiten und dem Partikeldetektor (109) zuzuleiten.
Anordnung nach Anspruch 3; dadurch gekennzeichnet, dass der Partikeldetektor (109) ausgebildet ist, durch eine Wandung (107) des Mittels (101) hindurch an der Wandung (107) abgesetzte Partikel (105) zu erfassen.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche; gekennzeichnet durch eine Schmierstoffpumpe; wobei die erste Schmierstoffleitung in einen Ausgang der Schmierstoffpumpe mündet oder die zweite Schmierstoffleitung in einen Eingang der Schmierstoffpumpe mündet.
Anordnung nach dem vorhergehenden Anspruch; gekennzeichnet durch einen Schmierstoffvorrat und mindestens eine Schmierstelle; wobei die Schmierstoffpumpe ausgebildet ist, Schmierstoff von dem Schmierstoffvorrat zu der Schmierstelle zu fördern.