DE102019217198A1

DE102019217198A1 - Measuring system and method for determining the aging condition of a hydraulic fluid

Info

Publication number: DE102019217198A1
Application number: DE102019217198.2A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Blum; Jochen Hoerer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-11-07
Filing date: 2019-11-07
Publication date: 2021-05-12

Abstract

Offenbart sind ein Messsystem und ein Verfahren zur Bestimmung von Alterungszuständen von Hydraulikfluid in einem hydraulischen System.A measuring system and a method for determining aging conditions of hydraulic fluid in a hydraulic system are disclosed.

Description

Die Erfindung betrifft ein Messsystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zur Bestimmung eines Alterungszustandes von Hydraulikfluiden.The invention relates to a measuring system according to the preamble of claim 1 and a method for determining an aging condition of hydraulic fluids.

Bei Messsystemen für Fluide sind verschiedene Ansätze bekannt.Various approaches are known for measuring systems for fluids.

In der Druckschrift DE 37 12 879 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung von Wassergehalt in Flüssigkeiten auf Ölbasis oder ähnlichen Flüssigkeiten bekannt. In einer kontinuierlichen Operation wird die zu untersuchende Flüssigkeit durchleuchtet und die Lichtabsorption der Flüssigkeit dient als Maß für den Wassergehalt in der Flüssigkeit.In the pamphlet DE 37 12 879 A1 a method and a device for determining the water content in liquids based on oil or similar liquids are known. In a continuous operation, the liquid to be examined is x-rayed and the light absorption of the liquid serves as a measure of the water content in the liquid.

Die Druckschrift WO 2014/090309 A1 offenbart ein System zur Erkennung von Wasser in Ölen, wobei eine Anordnung von Infrarotsendern Licht im infraroten Spektrum mit einer Vielzahl von Wellenlängen aussendet und Infrarotempfängern, die ausgelegt sind, von den entsprechenden Infrarotsendern ausgesendete infrarote Licht zu empfangen und ein Lichtsignal zu erzeugen, das dem empfangenen Licht entspricht. Die Infrarotsender sind von den Infrarotempfängern beabstandet angeordnet und das zu untersuchende Öl fließt in dem Spalt zwischen den Infrarotempfängern und den Infrarotsendern hindurch. Eine Recheneinheit ist ausgelegt, die Lichtsignale zu analysieren und zu vergleichen um einen Wassergehalt in dem Öl zu erkennen. Durch Änderungen in der Absorption des Lichts in dem Öl kann der Wassergehalt im Öl ermittelt werden.The pamphlet WO 2014/090309 A1 discloses a system for the detection of water in oils, wherein an array of infrared transmitters emits light in the infrared spectrum with a plurality of wavelengths and infrared receivers which are designed to receive infrared light emitted by the respective infrared transmitters and to generate a light signal corresponding to the received Light corresponds. The infrared transmitters are arranged at a distance from the infrared receivers and the oil to be examined flows through the gap between the infrared receivers and the infrared transmitters. A computing unit is designed to analyze and compare the light signals in order to identify the water content in the oil. By changing the absorption of light in the oil, the water content in the oil can be determined.

Aus der US 7 834 312 B2 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, die zur Überwachung einer Kohlenwasserstoffbohrung, also beispielsweise einer Erdöl- oder Erdgasbohrung, im Hinblick auf Wasser in einem Fließstrom der Bohrung ausgelegt sind. Die Vorrichtung weist einen Wasserdetektor auf, der aus einer Lichtquelle zur Aussendung von infrarotem Licht in den Fließstrom der Bohrung und einem Empfänger besteht, der das Licht aus der Lichtquelle empfängt. Die Lichtquelle sendet in einem von Wasser absorbierten Wellenlängenbereich Licht in den Fließstrom aus, so dass der Empfänger an Hand der vom Wasser absorbierten Wellenlängen mit Hilfe einer Recheneinheit auf die Menge des Wassers in dem Fließstrom aus Erdöl, oder Erdgas schließen kann.From the US 7 834 312 B2 a method and a device are known which are designed for monitoring a hydrocarbon well, that is to say for example an oil or natural gas well, with regard to water in a flowing stream of the well. The device has a water detector which consists of a light source for emitting infrared light into the flow stream of the bore and a receiver which receives the light from the light source. The light source emits light into the flowing stream in a wavelength range that is absorbed by water, so that the receiver can use a computer unit to determine the amount of water in the flowing stream of petroleum or natural gas using the wavelengths absorbed by the water.

Nachteilig an derartigen Vorrichtungen und Verfahren ist, dass nur in geringem Umfang einzelne qualitätsbestimmende Parameter in einem Fließstrom ermittelt werden können.A disadvantage of such devices and methods is that individual quality-determining parameters can only be determined to a small extent in a flow stream.

Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Messsystem und ein Verfahren zu schaffen, das universell einsetzbar ist und das ohne weitere Untersuchungen einen Alterungszustand eines Hydraulikfluides bestimmen kann.On the other hand, the invention is based on the object of creating a measuring system and a method which can be used universally and which can determine an aging condition of a hydraulic fluid without further investigations.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Messsystem mit den Schritten des Patentanspruchs 1 und mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8.This object is achieved by a measuring system with the steps of claim 1 and with a method with the features of claim 8.

Das erfindungsgemäße Messsystem dient zur Zustandsüberwachung, insbesondere zur Bestimmung eines Alterungszustandes, von Hydraulikfluiden. Das Messsystem weist eine Messanordnung auf, die zumindest eine Sensoranordnung, insbesondere zwei Sensoranordnungen, hat, die jeweils zumindest einen Emitter, insbesondere Lichtquellen, und zumindest einen Detektor haben, die jeweils in einem unterschiedlichen spektralen Bereich einstellbar sind. Erfindungsgemäß verwendet die Messanordnung gleichzeitig Bereiche des infraroten und Bereiche des sichtbaren Lichtspektrums.The measuring system according to the invention is used for condition monitoring, in particular for determining an aging condition, of hydraulic fluids. The measuring system has a measuring arrangement which has at least one sensor arrangement, in particular two sensor arrangements, each of which has at least one emitter, in particular light sources, and at least one detector, each of which can be set in a different spectral range. According to the invention, the measuring arrangement uses regions of the infrared and regions of the visible light spectrum at the same time.

Unter Alterungszustand ist ein Abnutzungsgrad zu verstehen. Dieser wird aus mehreren Eigenschaften, insbesondere Abbauprodukten, beispielsweise Färbung, Wassereinschluss und/oder Flockung des Hydraulikfluides gebildet. Diese Eigenschaften wiederum werden aus Messdaten ermittelt. Diese Messdaten werden von den Sensoranordnungen der Messanordnung erfasst.The aging condition is to be understood as a degree of wear and tear. This is formed from several properties, in particular degradation products, for example color, water inclusion and / or flocculation of the hydraulic fluid. These properties in turn are determined from measurement data. These measurement data are recorded by the sensor arrangements of the measurement arrangement.

Im Gegensatz zum Stand der Technik ist es mit dem erfindungsgemäßen universell einsetzbaren Messsystem möglich, einen wesentlich höheren Informationsgehalt und damit einen präziser ermittelten Alterungszustand zu liefern, da das verwendete Lichtspektrum sowohl Teile des sichtbaren, als auch Teile des infraroten Lichts verwendet.In contrast to the prior art, with the universally applicable measuring system according to the invention it is possible to provide a significantly higher information content and thus a more precisely determined aging condition, since the light spectrum used uses both parts of the visible and parts of the infrared light.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.Further advantageous embodiments of the invention are described in the dependent claims.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Messsystem derart ausgebildet, dass der Alterungszustand des Hydraulikfluides ohne eine Probenentnahme aus einem geschlossenen hydraulischen Kreislauf bestimmbar ist. Eine Unterbrechung eines hydraulischen Systems, in/an dem das Messsystem installiert ist, entfällt also. Auch ein langwieriger Abgleich zwischen dem vom Messsystem ermittelten Alterungszustand mit real entnommenen Proben entfällt.In a preferred exemplary embodiment of the invention, the measuring system is designed in such a way that the state of aging of the hydraulic fluid can be determined without taking a sample from a closed hydraulic circuit. There is therefore no need to interrupt a hydraulic system in / on which the measuring system is installed. There is also no need for a lengthy comparison between the aging condition determined by the measuring system and the samples actually taken.

Besonders bevorzugt ist es, wenn die Messanordnung hochminiaturisiert ist. So ist eine Überwachung von Hydraulikfluiden an bisher unzugänglichen Stellen möglich.It is particularly preferred if the measuring arrangement is highly miniaturized. It is thus possible to monitor hydraulic fluids in previously inaccessible locations.

Weiterhin bevorzugt ist es, wenn die Miniaturisierung großserientauglich erfolgt, so dass auch in kostensensiblen Bereichen, beispielsweise der Mobilhydraulik, Messsysteme mit einer derartigen Messanordnung eingesetzt werden können.It is also preferred if the miniaturization is suitable for large-scale production so that measuring systems with such a measuring arrangement can also be used in cost-sensitive areas, for example mobile hydraulics.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform weist das Messsystem neben der Messanordnung eine Recheneinheit auf. Die von der Messanordnung ermittelten Messdaten werden in der Recheneinheit verarbeitet, so dass vergleichbare Eigenschaften zu den Messungen ermittelt und gespeichert werden können.In an advantageous embodiment, the measuring system has a computing unit in addition to the measuring arrangement. The measurement data determined by the measurement arrangement are processed in the computing unit so that properties comparable to the measurements can be determined and stored.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel werden Maschinendaten des hydraulischen Systems, in dem das zu untersuchende Hydraulikfluid zirkuliert, zur Ermittlung des Alterungszustandes hinzugezogen. Unter Maschinendaten ist beispielsweise ein Systemdruck, Temperaturen, eine Umdrehungsgeschwindigkeit einer Pumpe und/oder eine Systemlaufzeit zu verstehen. Demnach kann jeweils zumindest ein Drucksensor, ein Temperatursensor, Rotationssensor und/oder eine Zeiterfassungseinrichtung vorgesehen sein, die die Maschinendaten ermitteln und an die Recheneinheit übermitteln.In a further exemplary embodiment, machine data of the hydraulic system in which the hydraulic fluid to be examined circulates is used to determine the state of aging. Machine data is to be understood as meaning, for example, a system pressure, temperatures, a speed of rotation of a pump and / or a system runtime. Accordingly, at least one pressure sensor, one temperature sensor, rotation sensor and / or one time recording device can be provided, which determine the machine data and transmit them to the computing unit.

Vorzugsweise ist die Recheneinheit zur multivariaten Datenverarbeitung ausgelegt. Darunter ist zu verstehen, dass beispielsweise die Maschinendaten zusammen, bzw. parallel mit den von der Messanordnung erfassten Messdaten ausgewertet werden.The computing unit is preferably designed for multivariate data processing. This is to be understood as meaning that, for example, the machine data are evaluated together or in parallel with the measurement data recorded by the measurement arrangement.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung hat die Messanordnung eine Anbindung an oder eine Schnittstelle für die Recheneinheit, die wiederum eine Anbindung an oder eine Schnittstelle für die Datenbank hat. In dieser Datenbank, die online und/oder offline an die Recheneinheit angebunden ist, sind Vergleichsdaten hinterlegt. Diese Vergleichsdaten sind entweder bereits ermittelte Eigenschaften der Messdaten der Messanordnung, oder sind zuvor manuell oder anderweitig in der Datenbank eingepflegt worden. Die Vergleichsdaten sind fluidabhängig, es werden also Eigenschaften von bekannten und/oder verwendeten Hydraulikfluiden in der Datenbank hinterlegt, so dass diese als Vergleichsdaten mit den von der Messanordnung ermittelten Eigenschaften abgleichbar sind.In a preferred development of the invention, the measuring arrangement has a connection to or an interface for the computing unit, which in turn has a connection to or an interface for the database. Comparison data are stored in this database, which is connected to the processing unit online and / or offline. These comparison data are either properties of the measurement data of the measurement arrangement that have already been determined, or have previously been entered manually or in some other way in the database. The comparison data are fluid-dependent, that is, properties of known and / or used hydraulic fluids are stored in the database so that they can be compared as comparison data with the properties determined by the measuring arrangement.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Anbindungen Onlineanbindungen. Die Datenbank kann so in Form einer Cloudanbindung drahtlos Vergleichsdaten und Eigenschaften, jeweils in Abhängigkeit von Maschinendaten, mit der Recheneinheit des Messsystems austauschen. Besonders vorteilhaft ist es, dass so mehrere identische hydraulische Systeme, die eine erfindungsgemäße Messanordnung eines Messsystems aufweisen, Eigenschaften in die Datenbank einspeisen, so dass konsistente Alterungszustände ermittelt werden können.In a preferred exemplary embodiment, the connections are online connections. In this way, the database can wirelessly exchange comparison data and properties with the computing unit of the measuring system in the form of a cloud connection, each depending on machine data. It is particularly advantageous that several identical hydraulic systems, which have a measuring arrangement of a measuring system according to the invention, feed properties into the database so that consistent aging conditions can be determined.

In einer besonders bevorzugten Ausbildung werden die von der Recheneinheit verarbeiteten Messdaten, also die Eigenschaften, sowie die Maschinendaten mit den in der Datenbank hinterlegten Vergleichsdaten abgeglichen. Die Recheneinheit verarbeitet also die Maschinendaten, die Eigenschaften und auch die in der Datenbank hinterlegten Vergleichsdaten multivariat um den Alterungszustand des sich im hydraulischen System befindlichen Hydraulikfluides zu ermitteln.In a particularly preferred embodiment, the measurement data processed by the computing unit, that is to say the properties and the machine data, are compared with the comparison data stored in the database. The computing unit thus processes the machine data, the properties and also the comparison data stored in the database in a multivariate manner in order to determine the aging status of the hydraulic fluid in the hydraulic system.

Besonders bevorzugt ist es, wenn die Eigenschaften, die Maschinendaten und die auf diese Weise ermittelten Alterungszustände wiederum als Vergleichsdaten in der Datenbank abgespeichert werden. Das erfindungsgemäße Messsystem ist so selbstlernend ausgeführt, da ein dauerhafter Austausch von Eigenschaften, Maschinendaten sowie Alterungszuständen und Vergleichsdaten stattfindet. Eine ständige Weiterentwicklung der Datenbank durch neue Eigenschaften, Maschinendaten und Alterungszuständen ist die vorteilhafte Folge.It is particularly preferred if the properties, the machine data and the aging conditions determined in this way are again stored as comparison data in the database. The measuring system according to the invention is designed to be self-learning, since there is a permanent exchange of properties, machine data as well as aging conditions and comparison data. A constant further development of the database through new properties, machine data and aging conditions is the beneficial consequence.

Je nach Auslegung kann es vorteilhaft sein, wenn das Messsystem eine interaktive Ausgebeeinheit aufweist. Diese kann in Form eines Panels an dem hydraulischen System befestigt sein, in/an dem das Messsystem angeordnet ist. Alternativ ist eine Ausgabeeinheit in Form einer App auf einem mobilen Endgerät vorgesehen, so dass einem Benutzer unabhängig von seinem Aufenthaltsort der Alterungszustand des Hydraulikfluides angezeigt werden kann.Depending on the design, it can be advantageous if the measuring system has an interactive output unit. This can be attached in the form of a panel to the hydraulic system in / on which the measuring system is arranged. Alternatively, an output unit in the form of an app is provided on a mobile terminal so that the aging status of the hydraulic fluid can be displayed to a user regardless of their location.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung eines Alterungszustandes eines Hydraulikfluides verwendet ein Messsystem, insbesondere ein vorbeschriebenes Messsystem, bei dem ohne Bedarf an Referenzflüssigkeiten als im wesentlichen kontinuierliche Operation das zu untersuchende Hydraulikfluid durchleuchtet wird. Es werden von einer Messanordnung gleichzeitig Teile des infraroten wie auch Teile des sichtbaren Lichtspektrums verwendet.The method according to the invention for determining an aging condition of a hydraulic fluid uses a measuring system, in particular a previously described measuring system, in which the hydraulic fluid to be examined is x-rayed as an essentially continuous operation without the need for reference fluids. Parts of the infrared and parts of the visible light spectrum are used by a measuring arrangement at the same time.

Der Informationsgehalt der durch das erfindungsgemäße Verfahren ermittelten Daten ist wesentlich höher, als es aus dem Stand der Technik bekannt ist, und damit ist der ermittelte Alterungszustand des Hydraulikfluides wesentlich präziser bestimmt, da sowohl Teile des sichtbaren als auch Teile des infraroten Lichtspektrums genutzt werden. So lassen sich wesentlich mehr Messdaten des untersuchten Hydraulikfluides ermitteln, als bei Verfahren aus dem Stand der Technik, die die zu untersuchenden Fluide ausschließlich auf die Anwesenheit von Wasser untersuchen.The information content of the data determined by the method according to the invention is much higher than is known from the prior art, and thus the determined aging state of the hydraulic fluid is determined much more precisely, since both parts of the visible and parts of the infrared light spectrum are used. In this way, significantly more measurement data of the examined hydraulic fluid can be determined than in the case of methods from the prior art, which examine the fluids to be examined exclusively for the presence of water.

Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens, wie auch des erfindungsgemäßen Messsystems besteht die Messanordnung unter Anderem aus zwei unterschiedlichen Sensoranordnungen. Eine erste Sensoranordnung ist vorzugsweise ein Fourier-Transformations-Infrarotspektrometer (FTIR- Spektrometer) mit vier Bandpassfiltern und die zweite Sensoranordnung ist bevorzugt zur colorimetrischen Detektion des sichtbaren Lichts ausgelegt.In a particularly preferred embodiment of the method according to the invention, as well as of the measuring system according to the invention, the measuring arrangement consists, among other things, of two different sensor arrangements. A first sensor arrangement is preferably a Fourier transform infrared spectrometer (FTIR spectrometer) with four bandpass filters and the second sensor arrangement is preferably designed for colorimetric detection of visible light.

Es wird bevorzugt, dass neben einer infraroten Lichtquelle eine zweite Lichtquelle ausschließlich den colorimetrischen Sensor bedient. So wird beispielsweise bei der ersten Sensoranordnung ausschließlich infrarotes Licht verwendet und bei der zweiten Sensoranordnung ausschließlich Teile des sichtbaren Lichts, oder umgekehrt.It is preferred that, in addition to an infrared light source, a second light source exclusively serves the colorimetric sensor. For example, only infrared light is used in the first sensor arrangement and only parts of the visible light are used in the second sensor arrangement, or vice versa.

Bevorzugt werden neben Messdaten der Messanordnung auch Maschinendaten erfasst.In addition to measurement data from the measurement arrangement, machine data are also preferably recorded.

Insbesondere im Hinblick auf die Maschinendaten kann eine zusätzliche chemometrische Auswertung erfolgen, so dass Umgebungsparameter, wie Temperaturschwankungen, ermittelt werden können. Diese können herausgerechnet werden, so dass diese keinen Einfluss auf die tatsächlichen Maschinendaten haben.In particular with regard to the machine data, an additional chemometric evaluation can be carried out so that environmental parameters such as temperature fluctuations can be determined. These can be deducted so that they have no influence on the actual machine data.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel werden die aus den Messdaten resultierenden Eigenschaften und die Maschinendaten zusammen ausgewertet. Diese Art der Auswertung heißt wie bereits beschrieben, multivariate Datenverarbeitung, die Auswertung erfolgt also parallel.In a further exemplary embodiment, the properties resulting from the measurement data and the machine data are evaluated together. As already described, this type of evaluation is called multivariate data processing, i.e. the evaluation takes place in parallel.

Aus dem so ermittelten Alterungszustand wird in einer besonders bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens eine Lebensdauerprognose für das untersuchte Hydraulikfluid errechnet.In a particularly preferred development of the method, a service life prognosis for the examined hydraulic fluid is calculated from the aging condition determined in this way.

Vorzugsweise erfolgt ein Abgleich des ermittelten Alterungszustandes und der berechneten Lebensdauerprognose mit einer Datenbank, in der vordefinierte Alterungszustände als Vergleichsdaten hinterlegt sind. Dieser Abgleich erfolgt ebenfalls multivariat.The determined aging condition and the calculated service life prognosis are preferably compared with a database in which predefined aging conditions are stored as comparison data. This comparison is also carried out on a multivariate basis.

Weiterhin bevorzugt werden die neu ermittelte Lebensdauerprognosen und Alterungszustände an die Datenbank übermittelt.The newly determined service life forecasts and aging conditions are also preferably transmitted to the database.

Besonders bevorzugt ist es, wenn die Datenbank selbstlernend ausgeführt ist. Durch den dauerhaften Abgleich der in der Datenbank hinterlegten Vergleichsdaten mit den von der Messanordnung neu ermittelten Eigenschaften des Hydraulikfluides, ist es möglich, dass die neu ermittelten Eigenschaften ebenfalls in die Datenbank aufgenommen werden und eine breitere Datenbasis errichtet wird.It is particularly preferred if the database is designed to be self-learning. Due to the permanent comparison of the comparison data stored in the database with the newly determined properties of the hydraulic fluid by the measuring arrangement, it is possible that the newly determined properties are also recorded in the database and a broader database is established.

Je breiter, also vielfältiger die in der Datenbank hinterlegten Vergleichsdaten, jeweils in Bezug auf die Lebensdauerprognose, basierend auf den Eigenschaften, sind, desto genauere Aussagen lassen sich über die von der Messanordnung ermittelten Eigenschaften in Verbindung mit den Maschinendaten in Bezug auf den Alterungszustand treffen. Und da dieser Datenaustausch iterativ stattfindet, sind das Verfahren und das Messsystem selbstlernend ausgeführt.The broader, i.e. more diverse, the comparative data stored in the database, in each case with regard to the service life prognosis based on the properties, the more precise statements can be made about the properties determined by the measuring arrangement in connection with the machine data with regard to the aging condition. And since this data exchange takes place iteratively, the method and the measuring system are designed to be self-learning.

Vorzugsweise wird die Lebensdauerprognose einem Bediener über eine Ausgabeeinheit, also eine App oder ein Panel, zugänglich gemacht.The service life forecast is preferably made accessible to an operator via an output unit, that is to say an app or a panel.

Wenn das Messsystem einen vordefinierten Alterungszustand ermittelt, dann erfolgt vorteilhafter Weise eine automatische Abschaltung des hydraulischen Systems oder ein Umschalten in ein Notprogramm. Der Bediener kann über die Ausgabeeinheit darüber informiert werden, und dass eine Neubefüllung des hydraulischen Systems mit Hydraulikfluid bevorsteht oder notwendig ist.If the measuring system determines a predefined aging condition, the hydraulic system is advantageously switched off automatically or switched to an emergency program. The operator can be informed via the output unit that a refilling of the hydraulic system with hydraulic fluid is imminent or necessary.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn nach der Neubefüllung, also einem Fluidwechsel, die Abschaltung oder das Notprogramm aufgehoben wird und das hydraulische System und das Verfahren von neuem zu laufen beginnt. Dieser Schritt kann automatisch in Abhängigkeit des von dem Messsystem ermittelten sprunghaft verbesserten Alterungszustands erfolgen.It is particularly advantageous if, after the refilling, that is to say a fluid change, the shutdown or the emergency program is canceled and the hydraulic system and the method start again. This step can take place automatically as a function of the suddenly improved aging condition determined by the measuring system.

Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Messsystems und ein Schaubild eines erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Figuren dargestellt. An exemplary embodiment of a measuring system according to the invention and a diagram of a method according to the invention are shown in the figures.

Es zeigen

1 ein erfindungsgemäßes Messsystem in einem hydraulischen System gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel und
2 ein Schaubild zu einem erfindungsgemäßen Verfahren.

Show it

1 a measuring system according to the invention in a hydraulic system according to a first embodiment and
2 a diagram of a method according to the invention.

In 1 ist ein hydraulisches System 1 angedeutet. In dem hydraulischen System 1 ist eine Messanordnung 2 eines Messsystems angeordnet. Diese Messanordnung 2 ist hochminiaturisiert, wegen einer bessere Darstellbarkeit hier aber überdimensional groß gezeigt.In 1 is a hydraulic system 1 indicated. In the hydraulic system 1 is a measuring arrangement 2 a measuring system arranged. This measuring arrangement 2 is highly miniaturized, but shown here oversized to make it easier to display.

Eine Recheneinheit 4, die hier neben dem hydraulischen System 1 gezeigt ist, selbstverständlich aber auch innerhalb des hydraulischen Systems angeordnet sein kann, ist ebenfalls Bestandteil des Messsystems. Darüber hinaus ist eine Datenbank 6 als dem Messsystem zugehörig anzusehen. Zwischen der Messanordnung 2 und der Recheneinheit 4 besteht eine Anbindung 8 für einen Datenaustausch, die hier mit einer gestrichelten Linie dargestellt ist. Diese Anbindung 8 kann sowohl kabelgebunden, als auch, bevorzugt, kabellos erfolgen. Selbiges gilt für die Anbindung 10 zwischen der Recheneinheit 4 und der Datenbank 6.A unit of account 4th that here next to the hydraulic system 1 is shown, but can of course also be arranged within the hydraulic system, is also part of the Measuring system. In addition, there is a database 6th to be regarded as belonging to the measuring system. Between the measuring arrangement 2 and the arithmetic unit 4th there is a connection 8th for a data exchange, which is shown here with a dashed line. This connection 8th can be wired or, preferably, wireless. The same applies to the connection 10 between the arithmetic unit 4th and the database 6th .

Die Messanordnung 2 hat im gezeigten Ausführungsbeispiel zwei Sensoranordnungen 12, 14. Die erste Sensoranordnung 12 weist zwei Detektoren 16, 18 und einen Emitter 20 auf. Der Emitter 20 ist eine Infrarotlichtquelle (IR-Lichtquelle) und die beiden Detektoren 16, 18 sind für den Empfang unterschiedlicher Wellenlängen des infraroten Lichtspektrums eingestellt. Insbesondere sind die beiden Detektoren 16, 18 dafür ausgelegt unterschiedliche Wellenlängen im mittleren IR-Lichtspektrum zu detektieren. Selbstverständlich sind auch mehr oder weniger Detektoren 16, 18 und Emitter 20 einsetzbar, aber mit der hier dargestellten Ausgestaltung der Sensoranordnung 12 sind bereits eine Vielzahl von Eigenschaften wie Abbauprodukte, Färbung, Flockung und /oder Wassereinschlüsse in einem Hydraulikfluid detektierbar, das von den Sensoranordnungen 12, 14 durchleuchtet wird.The measuring arrangement 2 has two sensor arrangements in the embodiment shown 12th , 14th . The first sensor arrangement 12th has two detectors 16 , 18th and an emitter 20th on. The emitter 20th is an infrared light source (IR light source) and the two detectors 16 , 18th are set to receive different wavelengths of the infrared light spectrum. In particular, the two detectors 16 , 18th designed to detect different wavelengths in the middle IR light spectrum. It goes without saying that there are also more or fewer detectors 16 , 18th and emitter 20th can be used, but with the configuration of the sensor arrangement shown here 12th a large number of properties such as degradation products, coloration, flocculation and / or water inclusions can already be detected in a hydraulic fluid that is detected by the sensor arrangements 12th , 14th is x-rayed.

Die zweite Sensoranordnung 14 weist einen Detektor 22 auf, der für den Empfang und die Verarbeitung von Wellenlängen des sichtbaren Lichtspektrums eingestellt ist. Dieses sichtbare Licht wird von einem Emitter 24, der im vorliegenden Fall eine Lichtquelle ist, in Richtung des Detektors 22 durch einen Fluidstrom des Hydraulikfluides ausgesendet.The second sensor arrangement 14th has a detector 22nd that is set for the reception and processing of wavelengths of the visible light spectrum. This visible light comes from an emitter 24 , which in the present case is a light source, in the direction of the detector 22nd sent out by a fluid flow of the hydraulic fluid.

Der Fluidstrom des Hydraulikfluides wird im gezeigten Ausführungsbeispiel durch eine Durchflussküvette 26 geführt, die in der Messanordnung 2 angeordnet ist. Diese hat einen Einlass 28, der einen vorgelagerten Filter 30 aufweist. Nach dem Durchströmen durch die Durchflussküvette 26 entlang der ersten und der zweiten Sensoranordnung 12, 14, fließt das Hydraulikfluid durch einen Auslass 32 weiter.In the exemplary embodiment shown, the fluid flow of the hydraulic fluid is through a flow cell 26th out that in the measuring arrangement 2 is arranged. This has an inlet 28 that has an upstream filter 30th having. After flowing through the flow cell 26th along the first and second sensor arrays 12th , 14th , the hydraulic fluid flows through an outlet 32 further.

Der Messanordnung 2 zugeordnet ist eine Schnittstelle 34. Die Schnittstelle 34 dient zur Anbindung 8 der Messanordnung 2 an die Recheneinheit 4 und ist als Teil der nicht näher dargestellten Messanordnung 2 zu verstehen.The measuring arrangement 2 an interface is assigned 34 . the interface 34 serves for connection 8th the measuring arrangement 2 to the computing unit 4th and is part of the measuring arrangement not shown in detail 2 to understand.

2 zeigt ein Schaubild des erfindungsgemäßen Verfahrens. In dem Schaubild links dargestellt sind beispielhaft Parameter gezeigt, die in die Berechnung eines Alterungszustandes des Hydraulikfluides eingehen. Die hier oben links gezeigten Parameter lassen sich unter dem Begriff Maschinendaten zusammenfassen und beinhalten einen Systemdruck, mehrere Temperaturen, eine Umdrehungsgeschwindigkeit einer Pumpe und eine Systemlaufzeit. 2 shows a diagram of the method according to the invention. In the diagram on the left, parameters are shown by way of example that are included in the calculation of an aging condition of the hydraulic fluid. The parameters shown here on the top left can be summarized under the term machine data and include a system pressure, several temperatures, a speed of rotation of a pump and a system runtime.

Die Maschinendaten werden der Recheneinheit bereitgestellt und von dieser multivariat mit Messdaten der Messanordnung, also der ersten und zweiten Sensoranordnung, hier als Sensordaten FTIR (Fourier-Transformations-Infrarotspektrometer) und Sensordaten Photometer bezeichnet, verarbeitet. Aus den Messdaten der Sensoranordnungen werden Eigenschaften des Hydraulikfluides ermittelt, die vorstehend schon thematisiert wurden.The machine data are made available to the computing unit and processed by this multivariate with measurement data from the measurement arrangement, i.e. the first and second sensor arrangement, referred to here as sensor data FTIR (Fourier transform infrared spectrometer) and sensor data photometer. Properties of the hydraulic fluid that have already been discussed above are determined from the measurement data of the sensor arrangements.

Die multivariate Verarbeitung der Eigenschaften und der Maschinendaten wird um Vergleichsdaten aus der Datenbank, hier als Cloud bezeichnet, ergänzt. Aus den Maschinendaten und den Eigenschaften wird unter Abgleich mit bereits existierenden Vergleichsdaten ein Alterungszustand des Hydraulikfluides bestimmt. Dieser wird über eine Ausgabeeinheit, also eine App oder ein Panel, an einen Bediener ausgegeben, so dass dieser über den aktuellen Alterungszustand informiert ist. Die Ausgabeeinheit ist interaktiv ausgebildet.The multivariate processing of the properties and the machine data is supplemented by comparison data from the database, referred to here as the cloud. An aging condition of the hydraulic fluid is determined from the machine data and the properties, compared with existing comparison data. This is output to an operator via an output unit, i.e. an app or a panel, so that the operator is informed of the current state of aging. The output unit is designed to be interactive.

Zusätzlich zu dem Alterungszustand ermittelt das Messsystem basierend auf dem Alterungszustand und den Vergleichsdaten eine Lebensdauerprognose des Hydraulikfluides. Das Messsystem ermittelt also einen Zeitpunkt, an dem der Alterungszustand des Hydraulikfluides einen Punkt erreicht haben wird, an dem ein Betrieb des hydraulischen Systems mit dem Hydraulikfluid nicht mehr sicher durchführbar ist, bzw. sein wird. Sobald dieser Alterungszustand erreicht ist, wird der Bediener darüber informiert und das hydraulische System kann in einen Notlauf, bzw. ein Notprogramm geschaltet werden, oder abgeschaltet werden, ohne das eine Schädigung des hydraulischen Systems eintritt. Dies geschieht im wiederholten Abgleich mit den Vergleichsdaten, da sich die Messdaten, die Eigenschaften und die Maschinendaten anders verhalten können, als es die Vergleichsdaten vermuten lassen.In addition to the aging condition, the measuring system determines a service life prognosis of the hydraulic fluid based on the aging condition and the comparative data. The measuring system thus determines a point in time at which the state of aging of the hydraulic fluid will have reached a point at which operation of the hydraulic system with the hydraulic fluid can or will no longer be reliably feasible. As soon as this state of aging is reached, the operator is informed and the hydraulic system can be switched to an emergency run or an emergency program, or switched off without the hydraulic system being damaged. This is done in a repeated comparison with the comparison data, since the measurement data, the properties and the machine data can behave differently than the comparison data would suggest.

Grundsätzlich ermöglicht das erfindungsgemäße Messsystem in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, dass aber schon vor Eintreten eines Notprogramms oder einer Abschaltung des hydraulischen Systems, ein Alterungszustand des Hydraulikfluides derart präzise bestimmt werden kann, dass eine maximale Einsatzdauer des Hydraulikfluides bei minimaler potentieller Schädigung des hydraulischen Systems, erreicht werden kann, indem bei einem gewissen Alterungszustand bereits das Hydraulikfluid getauscht wird.In principle, the measuring system according to the invention in conjunction with the method according to the invention enables an aging condition of the hydraulic fluid to be determined so precisely before an emergency program occurs or the hydraulic system is switched off that a maximum service life of the hydraulic fluid with minimal potential damage to the hydraulic system, can be achieved by replacing the hydraulic fluid at a certain age.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: hydraulisches Systemhydraulic system
22: MessanordnungMeasuring arrangement
44th: RecheneinheitArithmetic unit
66th: DatenbankDatabase
88th: AnbindungConnection
1010: AnbindungConnection
1212th: SensoranordnungSensor arrangement
1414th: SensoranordnungSensor arrangement
1616: Empfänger / Detektor IRReceiver / detector IR
1818th: Empfänger /Detektor IRReceiver / detector IR
2020th: Emitter IREmitter IR
2222nd: Empfänger / DetektorReceiver / detector
2424: EmitterEmitter
2626th: DurchflussküvetteFlow cell
2828: Einlassinlet
3030th: Filterfilter
3232: AuslassOutlet
3434: Schnittstelleinterface

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 3712879 A1 [0003]
WO 2014/090309 A1 [0004]
US 7834312 B2 [0005]

Claims

Measuring system for monitoring the condition of a hydraulic fluid, with a measuring arrangement (2) which has at least one sensor arrangement (12, 14), the measuring arrangement (2) at least two emitters (20, 24), in particular light sources, and at least two receivers (16, 18) , 22) which can each be set in a different spectral range, characterized in that the measuring arrangement (2) can simultaneously detect regions of the infrared and regions of the visible light spectrum.

Measuring system according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring arrangement (2) is highly miniaturized.

Measuring system according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring system has a computing unit (4).

Measuring system according to Claim 3 , characterized in that the computing unit (4) is designed for multivariate data processing.

Measuring system according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring system has a database (6).

Measuring system according to Claim 4 and 5 , characterized in that measurement data processed by the computing unit (4) can be compared with comparison data stored in the database (6).

Measuring system according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring system has an interactive output unit.

Method for determining an aging condition of a hydraulic fluid with a measuring system in which the hydraulic fluid to be examined is x-rayed as an essentially continuous operation, characterized in that parts of the infrared and parts of the visible light spectrum are used simultaneously by a measuring arrangement (2).

Procedure according to Claim 8 , characterized in that the measuring arrangement (2) has two different sensor arrangements (12, 14), a first sensor arrangement (12) being a Fourier transform infrared spectrometer (FTIR) spectrometer with four bandpass filters and / or a second sensor arrangement (14) is designed for colorimetric detection of visible light.

Procedure according to Claim 9 , characterized in that, in addition to measurement data, machine data are recorded and these are evaluated in a multivariate manner with the measurement data.

Method according to one of the Claims 9 to 10 , characterized in that a service life forecast for the hydraulic fluid is calculated.

Procedure according to Claim 11 , characterized in that a determined aging condition and the calculated service life forecast are compared with a database (6) in which predefined aging conditions are stored.

Procedure according to Claim 12 , characterized in that newly determined service life forecasts and aging conditions are transmitted to the database (6).

Procedure according to Claim 13 or 14th , characterized in that the database (6) is designed to be self-learning.

Procedure according to Claim 11 , characterized in that an automatic shutdown or a switch to an emergency program takes place as soon as the measuring system (2) has detected a predefined aging condition and / or the end of a period of the service life forecast has been reached.