DE102020105403A1 - Method for determining the degree of contamination of a filter element - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Verfahren zum Ermitteln des Verschmutzungsgrades eines Filterelements in einer Komponente eines fluidtechnischen System vorgeschlagen, aufweisend die Schritte des Messens eines in der Komponente vorliegenden Differenzdrucks, des Messens einer Temperatur eines durch das Filterelement strömenden Fluids, des Ermittelns eines tolerierbaren Differenzdrucks unter Verwendung einer Wertematrix, in der experimentell bestimmte Differenzdrücke und Temperaturen bei zumindest einem vorgegebenen tolerierbaren Filter-Verschmutzungsgrad miteinander korreliert sind, des Vergleichens des gemessenen Differenzdrucks mit dem ermittelten tolerierbaren Differenzdruck, und des Abgebens eines Wartungshinweises, wenn der gemessene Differenzdruck den tolerierbaren Differenzdruck erreicht oder überschreitet.A method is proposed for determining the degree of contamination of a filter element in a component of a fluid power system, comprising the steps of measuring a differential pressure present in the component, measuring a temperature of a fluid flowing through the filter element, and determining a tolerable differential pressure using a value matrix , in which experimentally determined differential pressures and temperatures are correlated with at least one predetermined tolerable degree of filter contamination, comparing the measured differential pressure with the determined tolerable differential pressure, and issuing a maintenance notice if the measured differential pressure reaches or exceeds the tolerable differential pressure.
Description
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln des Verschmutzungsgrades eines Filterelements in einer Komponente eines fluidtechnischen Systems, ein fluidtechnisches System, sowie ein Flugzeug mit mindestens einem derartigen fluidtechnischen System.The invention relates to a method for determining the degree of contamination of a filter element in a component of a fluid power system, a fluid power system, and an aircraft with at least one such fluid power system.
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
Fluidtechnische Systeme, zu denen etwa hydraulische und pneumatische Systeme gehören, weisen eine Vielzahl miteinander verbundener, fluidführender Komponenten auf. Es sind dabei üblicherweise Filterelemente vorgesehen, die das in dem betreffenden System fließende Fluid filtern und dabei Verschmutzungen aufnehmen. Diese könnten beispielsweise durch Materialabrieb in dem System entstehen. Da ein Filterelement eine begrenzte Aufnahmefähigkeit für derartige Verschmutzungen besitzt, ändert sich über die Zeit der strömungsmechanische Widerstand über dem Filterelement. Ein fluidtechnisches System kann eine tolerierbare Grenze für eine Verschmutzung des Filterelements besitzen, um einen einwandfreien Betrieb zu gewährleisten. Wird ein Verschmutzungsgrad erreicht oder droht er, überschritten zu werden, sind Maßnahmen zu ergreifen. Hierzu gehört etwa das Austauschen des Filterelements oder einer das Filterelement beherbergenden Komponente.Fluid power systems, which include hydraulic and pneumatic systems, have a large number of interconnected, fluid-carrying components. In this case, filter elements are usually provided which filter the fluid flowing in the relevant system and in doing so take up contamination. These could arise, for example, from material abrasion in the system. Since a filter element has a limited capacity to absorb such contaminants, the fluid mechanical resistance over the filter element changes over time. A fluid power system can have a tolerable limit for contamination of the filter element in order to ensure proper operation. If a degree of pollution is reached or if it threatens to be exceeded, measures must be taken. This includes, for example, replacing the filter element or a component that houses the filter element.
Bei komplexen Ausführungen des fluidtechnischen Systems, beispielsweise in einem Flugzeug in Form eines oder mehrerer Hydrauliksysteme, ist gewünscht, stets zuverlässig den Verschmutzungsgrad eines Filterelements prüfen zu können. Es sind etwa mechanische Vorrichtungen bekannt, die bei Erreichen eines bestimmten Differenzdrucks eines hydraulischen Steuerblocks aus diesem herausfahren und optisch bei einer Sichtprüfung des Systems erkennbar sind. Alternativen sind bekannt, die auf Basis der Messung des Druckabfalls über dem hydraulischen Steuerblock ein Wartungssignal generieren, wenn ein bestimmter Differenzdruck überschritten wird. Dabei ist jedoch zu beachten, dass der Druckabfall über der das Filterelement beherbergenden Komponente nicht zwangsläufig dem Differenzdruck über dem Filterelement selbst entspricht. Es sind beispielsweise Ventile in der Komponente enthalten, die den Strömungswiderstand und damit den Druckabfall ebenso bis zu einem gewissen Grad beeinflussen. Ebenso kann eine Geometrie der Komponente, beispielsweise eines Ventilblocks, einen zusätzlichen Drosseleffekt oder Blendeneffekt herbeiführen.In the case of complex designs of the fluid power system, for example in an aircraft in the form of one or more hydraulic systems, it is desirable to always be able to reliably check the degree of contamination of a filter element. For example, mechanical devices are known which move out of a hydraulic control block when a certain differential pressure is reached and which can be visually recognized when the system is visually inspected. Alternatives are known which, based on the measurement of the pressure drop across the hydraulic control block, generate a maintenance signal when a certain differential pressure is exceeded. It should be noted, however, that the pressure drop across the component housing the filter element does not necessarily correspond to the differential pressure across the filter element itself. For example, there are valves in the component that also influence the flow resistance and thus the pressure drop to a certain extent. A geometry of the component, for example a valve block, can also bring about an additional throttle effect or diaphragm effect.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Es ist folglich die Aufgabe der Erfindung, ein alternatives Verfahren zum Ermitteln des Verschmutzungsgrads eines Filterelements in einer Komponente eines fluidtechnischen Systems vorzuschlagen, welches besonders präzise ist und möglichst keine Falschmeldungen verursacht.It is therefore the object of the invention to propose an alternative method for determining the degree of contamination of a filter element in a component of a fluid power system, which is particularly precise and causes as few false reports as possible.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen.The object is achieved by a method with the features of independent claim 1. Advantageous embodiments and developments can be found in the subclaims and the following description.
Es wird ein Verfahren zum Ermitteln des Verschmutzungsgrades eines Filterelements in einer Komponente eines fluidtechnischen System vorgeschlagen, aufweisend die Schritte des Messens eines in der Komponente vorliegenden Differenzdrucks, des Messens einer Temperatur eines durch das Filterelement strömenden Fluids, des Ermittelns eines tolerierbaren Differenzdrucks unter Verwendung einer Wertematrix, in der experimentell bestimmte Differenzdrücke und Temperaturen bei zumindest einem vorgegebenen tolerierbaren Filter-Verschmutzungsgrad miteinander korreliert sind, des Vergleichens des gemessenen Differenzdrucks mit dem ermittelten tolerierbaren Differenzdruck, und des Abgebens eines Wartungshinweises, wenn der gemessene Differenzdruck zumindest einen von dem tolerierbaren Differenzdruck abhängigen Schwellenwert erreicht.A method is proposed for determining the degree of contamination of a filter element in a component of a fluid power system, comprising the steps of measuring a differential pressure present in the component, measuring a temperature of a fluid flowing through the filter element, and determining a tolerable differential pressure using a value matrix , in which experimentally determined differential pressures and temperatures are correlated with one another at at least one predetermined tolerable degree of filter contamination, comparing the measured differential pressure with the determined tolerable differential pressure, and issuing a maintenance notice if the measured differential pressure reaches at least a threshold value dependent on the tolerable differential pressure .
Das erfindungsgemäße Verfahren basiert demzufolge auf einer völlig anderen Herangehensweise als bekannte Verfahren. Nachfolgend werden die hierzu sinnvollen einzelnen Schritte sowie vorbereitende Maßnahmen näher erläutert.The method according to the invention is therefore based on a completely different approach than known methods. The individual steps that make sense for this purpose as well as preparatory measures are explained in more detail below.
Zunächst wird ein Differenzdruck in der Komponente gemessen. Dies kann eine Druckdifferenz über dem Filterelement oder über der das Filterelement aufweisenden Komponente sein. Dieser wird weiter nachfolgend Filter-Differenzdruck bzw. Komponenten-Differenzdruck genannt. Die Komponente könnte beispielsweise ein Steuerblock und insbesondere ein Filter-Steuerblock sein. Das Filterelement könnte sich, wenn gewünscht, über ein oder mehrere Rückschlagventile mit einem Eingang und einem Ausgang der Komponente in Fluidverbindung befinden. Der Komponenten-Differenzdruck könnte bei geringen Volumenströmen weitgehend dem Filter-Differenzdruck entsprechen.First, a differential pressure in the component is measured. This can be a pressure difference across the filter element or across the component having the filter element. This is referred to below as the filter differential pressure or component differential pressure. The component could for example be a control block and in particular a filter control block. The filter element could, if desired, be in fluid communication with an input and an output of the component via one or more check valves. The component differential pressure could largely correspond to the filter differential pressure in the case of low volume flows.
Das Messen des Filter-Differenzdrucks kann durch einen Differenzdrucksensor erfolgen, der direkt stromaufwärts und direkt stromabwärts mit Filteranschlüssen verbunden ist. Das Messen des Komponenten-Differenzdrucks könnte über einen Differenzdrucksensor erfolgen, der mit dem Eingang und dem Ausgang der Komponente verbunden ist. Der betreffende Differenzdrucksensor kann einen Messwert an ein Steuergerät oder eine andere elektronische Komponente drahtlos oder drahtgebunden übertragen. Das Messen eines Differenzdrucks kann alternativ auch durch Subtraktion der Messwerte zweier Drucksensoren erfolgen, die jeweils einen Absolutdruck messen.The filter differential pressure can be measured by a differential pressure sensor that is connected to filter connections directly upstream and directly downstream. The measurement of the component differential pressure could be via a Differential pressure sensor, which is connected to the input and the output of the component. The relevant differential pressure sensor can transmit a measured value to a control unit or another electronic component in a wireless or wired manner. The measurement of a differential pressure can alternatively also take place by subtracting the measured values of two pressure sensors, which each measure an absolute pressure.
Weiterhin wird gleichzeitig oder in einem kurzen zeitlichen Abstand die Temperatur des Fluids ermittelt. Dies kann mit einem Temperatursensor erfolgen, der direkt stromaufwärts und/oder direkt stromabwärts und/oder innerhalb des Filterelements vorgesehen ist. Es sind zahlreiche unterschiedliche Temperatursensoren bekannt, die einen direkten Stoffkontakt mit dem Fluid erfordern oder berührungslos arbeiten können. Es ist zudem denkbar, statt direkt die Temperatur des Fluids auch eine Oberflächentemperatur, insbesondere einer dem Fluid zugewandten Oberfläche, des Filterelements zu messen und hieraus aus Kennlinien oder dergleichen auf die Fluidtemperatur zu schließen. Der Temperatursensor kann ebenso drahtlos oder drahtgebunden eine gemessene Temperatur an die oben genannte Steuereinheit oder andere elektronische Komponente übertragen.Furthermore, the temperature of the fluid is determined at the same time or at a short time interval. This can be done with a temperature sensor which is provided directly upstream and / or directly downstream and / or within the filter element. Numerous different temperature sensors are known which require direct material contact with the fluid or which can work without contact. It is also conceivable, instead of directly measuring the temperature of the fluid, also to measure a surface temperature of the filter element, in particular a surface facing the fluid, and to infer the fluid temperature from this from characteristic curves or the like. The temperature sensor can also transmit a measured temperature wirelessly or by wire to the above-mentioned control unit or other electronic component.
In der Wertematrix können mehrere Differenzdrücke erfasst sein, die etwa über mehrere Volumenströme, Temperaturen und zumindest einem tolerierbaren Verschmutzungsgrad des Filterelements aufgezeichnet sein könnten. Die Wertematrix ist mehrdimensional und kann einen Aufschluss über den Zusammenhang zwischen Differenzdruck und Verschmutzungsgrad bei bestimmten Betriebsbedingungen geben. Insbesondere aus der Kenntnis der Fluid-Temperatur kann aus der Wertematrix ein tolerierbarer Differenzdruck als Maximalwert ermittelt werden. Falls möglich könnte die Wertematrix auch mehrere Betriebsfälle des betrachteten fluidtechnischen Systems abbilden. Beispielsweise könnten in einem Hydrauliksystems eines Flugzeugs definierte Betriebsfälle vorliegen, denen jeweils ein bekannter Volumenstrom zugeordnet werden kann. Der tolerierbare Differenzdruck könnte für mehrere Betriebsfälle verschieden sein. Das Ermitteln des tolerierbaren Differenzdrucks könnte daher nicht nur auf Basis der gemessenen Temperatur durchgeführt werden, sondern auch auf Basis einer Information über den jeweiligen Betriebsfall.Several differential pressures can be recorded in the value matrix, which could be recorded for example over several volume flows, temperatures and at least one tolerable degree of contamination of the filter element. The value matrix is multi-dimensional and can provide information about the relationship between differential pressure and degree of contamination under certain operating conditions. In particular, from the knowledge of the fluid temperature, a tolerable differential pressure can be determined as a maximum value from the value matrix. If possible, the value matrix could also map several operating cases of the fluid power system under consideration. For example, there could be defined operating cases in a hydraulic system of an aircraft, each of which can be assigned a known volume flow. The tolerable differential pressure could be different for several operating cases. The determination of the tolerable differential pressure could therefore be carried out not only on the basis of the measured temperature, but also on the basis of information about the respective operating case.
Das Filterelement ist für einen gewissen tolerierbaren Verschmutzungsgrad definiert. Dieser bestimmt sich dabei implizit über einen selbst definierten, tolerierbaren maximalen Differenzdruck, welcher wiederum von einem Betriebszustand abhängt, in dem Volumenstrom und Temperatur bekannt sind. Es kann hierzu ein bestimmter, das System dimensionierender Betriebsfall gewählt werden, bei dem ein hoher Volumenstrom erwartet wird. In einem Verkehrsflugzeug könnte dies beispielsweise bei der Ein- oder Ausfahrbewegung eines Fahrwerks oder beim Ein- oder Ausfahren von Vorflügeln oder Hinterkantenklappen sein. Da der beim Durchströmen eines verschmutzten Filterelements entstehende Differenzdruck unter anderem von der Höhe des Volumenstroms, der Temperatur und der Verschmutzung des Filterelements abhängt, kann sich dabei ein maximaler tolerierbarer Differenzdruck ergeben, der mit einer tolerierbaren Verschmutzung des Filterelements korrespondiert.The filter element is defined for a certain tolerable degree of contamination. This is determined implicitly via a self-defined, tolerable maximum differential pressure, which in turn depends on an operating state in which the volume flow and temperature are known. For this purpose, a specific operating case, dimensioning the system, can be selected in which a high volume flow is expected. In a commercial aircraft, this could be, for example, during the retraction or extension movement of a landing gear or when extending or retracting slats or trailing edge flaps. Since the differential pressure resulting from the flow through a contaminated filter element depends, among other things, on the volume flow rate, the temperature and the contamination of the filter element, a maximum tolerable differential pressure can result, which corresponds to tolerable contamination of the filter element.
Durch die Messung der Temperatur kann beispielsweise unter anderem die mit dem Fluidsystem aufzuwendende mechanische Leistung abgeschätzt werden. Bei höherer mechanischer Leistung könnte die Temperatur des Fluids steigen. Zudem sind die strömungsmechanischen Eigenschaften des Fluids unter anderem von der Temperatur abhängig, da sich insbesondere die Dichte und Viskosität mit der Temperatur ändern und damit auch der Strömungswiderstand und die daraus resultierende Druckdifferenz beeinflusst wird. Die Messung der Temperatur kann daher unter anderem für den derzeitigen Betriebszustand des fluidmechanischen Systems repräsentativ sein. Das Ermitteln des tolerierbaren Differenzdrucks wird folglich durch die Temperaturmessung gestützt und erlaubt das präzisere Prüfen der vorliegenden Verschmutzung des Filterelements.By measuring the temperature, for example, the mechanical power to be expended with the fluid system can be estimated. With higher mechanical power, the temperature of the fluid could rise. In addition, the fluidic properties of the fluid depend on the temperature, among other things, since the density and viscosity in particular change with the temperature and thus the flow resistance and the resulting pressure difference are also influenced. The measurement of the temperature can therefore be representative of the current operating state of the fluid mechanical system, among other things. The determination of the tolerable differential pressure is consequently supported by the temperature measurement and allows the existing contamination of the filter element to be checked more precisely.
Weiterhin kann das Erreichen eines Schwellenwertes zum Abgeben des Wartungshinweises genutzt werden. Der Schwellenwert kann einem bestimmten, vordefinierten Anteil des jeweiligen tolerierbaren Differenzdrucks entsprechen. Das Vergleichen des gemessenen Differenzdrucks mit dem ermittelten, tolerierbaren Differenzdruck für eine durch die Temperatur repräsentierte Betriebsbedingung ist folglich präziser als bei bekannten Verfahren, bei denen ausschließlich auf einen Absolutwert eines Differenzdrucks geachtet wird. Das Generieren eines Wartungshinweises ist demnach verbessert und Fehleinschätzungen können verhindert werden.Furthermore, reaching a threshold value can be used to issue the maintenance notice. The threshold value can correspond to a specific, predefined proportion of the respective tolerable differential pressure. The comparison of the measured differential pressure with the ascertained, tolerable differential pressure for an operating condition represented by the temperature is consequently more precise than in known methods in which only an absolute value of a differential pressure is taken into account. The generation of a maintenance notice is therefore improved and incorrect assessments can be prevented.
In einer vorteilhaften Ausführungsform sind in der Wertematrix die experimentell bestimmten Differenzdrücke und Temperaturen bei mehreren Filter-Verschmutzungsgraden miteinander korreliert, die auch den tolerierbaren Verschmutzungsgrad umfassen. Aus der Wertematrix wären demnach auch verschiedene Verschmutzungsgrade für einen gegebenen Betriebszustand bestimmbar.In an advantageous embodiment, the experimentally determined differential pressures and temperatures are correlated with one another in the case of a plurality of filter contamination levels, which also include the tolerable level of contamination. Accordingly, different degrees of pollution for a given operating state could also be determined from the value matrix.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist das Verfahren das Ermitteln eines Verschmutzungsgrads des Filterelements aus der Wertematrix auf Basis der gemessenen Temperatur und des gemessenen Differenzdrucks auf. Bei einer gemessenen Temperatur und einem gemessenen Differenzdruck kann auf einen Verschmutzungsgrad des Filterelements geschlossen werden, um rechtzeitig Kenntnis über eine bevorstehende Wartung zu erhalten. Es ist besonders günstig, dies bei bestimmten Betriebsfällen durchzuführen, bei denen der Volumenstrom durch das fluidtechnische System im Wesentlichen bekannt ist, wie bereits vorangehend erwähnt.In an advantageous embodiment, the method includes determining a degree of contamination of the filter element from the value matrix on the basis of the measured temperature and the measured differential pressure. With a measured Temperature and a measured differential pressure, a degree of contamination of the filter element can be deduced in order to obtain information about an upcoming maintenance in good time. It is particularly advantageous to do this in certain operating cases in which the volume flow through the fluid power system is essentially known, as already mentioned above.
Bevorzugt ist in dem Verfahren das Aufzeichnen ermittelter Verschmutzungsgrade und Abgeben eines ersten Wartungshinweises bei Überschreitung einer ersten Verschmutzungsgrad-Stufe vorgesehen, wobei die erste Verschmutzungsgrad-Stufe einer Verschmutzung entspricht, die geringer als die tolerierbare Verschmutzung ist. The method preferably provides for the recording of the determined degrees of pollution and the issuing of a first maintenance instruction when a first degree of pollution is exceeded, the first degree of pollution corresponding to pollution that is less than the tolerable pollution.
Die erste Verschmutzungsgrad-Stufe ist etwa ein Schwellenwert. Es können auch mehrere Schwellenwerte definiert werden, sodass mehrere Verschmutzungsgrade in Stufen abgefragt werden, z.B. 1/4 einer zulässigen Verschmutzung, 1/2, 3/4 usw. Mehrere ermittelte Verschmutzungsgrade könnten nacheinander aufgezeichnet werden, um etwa eine Verschmutzungsgradkurve zu ermitteln. Diese kann insbesondere geglättet werden, um eventuell verbliebene Unsicherheiten aus der Kurve zu entfernen. Damit kann die Genauigkeit für eine Aussage zu dem Verschmutzungsgrad und der Annäherung an einen abzugebenden Wartungshinweis noch weiter verbessert werden.The first level of pollution is roughly a threshold value. Several threshold values can also be defined so that several degrees of pollution are queried in stages, e.g. 1/4 of a permissible pollution, 1/2, 3/4, etc. In particular, this can be smoothed in order to remove any remaining uncertainties from the curve. In this way, the accuracy for a statement about the degree of contamination and the approximation of a maintenance instruction to be issued can be improved even further.
Es ist bevorzugt, wenn das Messen des Differenzdrucks das Messen eines Filter-Differenzdrucks umfasst. Der Filter-Differenzdruck wird direkt über dem Filter gemessen, so dass Unsicherheiten bezüglich anderer fluidmechanischer Bauteile in der Komponente, die das Filterelement aufweist, ausgeschlossen werden. Ist an dem betreffenden Filterelement bereits ein Differenzdrucksensor oder eine Anordnung aus zwei Absolutdrucksensoren vorgesehen, eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren in dieser Ausführungsform auch für eine nachträgliche Realisierung in einem fluidtechnischen System leidglich mithilfe eines Softwareupdates.It is preferred if measuring the differential pressure comprises measuring a filter differential pressure. The filter differential pressure is measured directly above the filter, so that uncertainties regarding other fluid-mechanical components in the component comprising the filter element are excluded. If a differential pressure sensor or an arrangement of two absolute pressure sensors is already provided on the filter element in question, the method according to the invention in this embodiment is also suitable for subsequent implementation in a fluid power system with the help of a software update.
Nichtsdestotrotz kann das Messen des Differenzdrucks auch das Messen eines Komponenten-Differenzdrucks umfassen. Dieser ist dimensionierend für das fluidtechnische System und enthält implizit auch den Filter-Differenzdruck, zu dem Differenzdrücke addiert sind, die aus anderen Bauteilen resultieren, die stromaufwärts oder stromabwärts des Filterelements angeordnet sind. Dies bietet sich an, falls lediglich ein Differenzdrucksensor oder eine Anordnung aus zwei Absolutdrucksensoren für die betreffende Komponente vorgesehen ist und eine Modifikation des Filterelements zu vermeiden ist.Nonetheless, measuring the differential pressure can also include measuring a component differential pressure. This is dimensioning for the fluid power system and implicitly also contains the filter differential pressure, to which differential pressures are added that result from other components that are arranged upstream or downstream of the filter element. This is useful if only one differential pressure sensor or an arrangement of two absolute pressure sensors is provided for the component in question and a modification of the filter element is to be avoided.
Demzufolge könnte der tolerierbare Differenzdruck auch ein tolerierbarer Komponenten-Differenzdruck sein.Accordingly, the tolerable differential pressure could also be a tolerable component differential pressure.
Allerdings könnte die Variante des tolerierbaren Komponenten-Differenzdrucks auch mit der Messung eines Filter-Differenzdrucks kombiniert werden. Liegt der Filter-Differenzdruck vor, kann aus diesem ein äquivalenter Komponenten-Differenzdruck gewonnen werden, der dann mit dem tolerierbaren Komponenten-Differenzdruck verglichen wird. Dies könnte durch geeignete Kennlinien erfolgen, die etwa bei verschiedenen Temperaturen des Fluids, bevorzugt in repräsentativen Betriebsfällen, einen Achsversatz zwischen einer Filter-Differenzdruckkurve und einer Komponenten-Differenzdruckkurve angeben. Es wäre allerdings auch möglich, die Wertematrix mit Filter-Differenzdrücken zu füllen, die mit ebenfalls in der Wertematrix enthaltenen, tolerierbaren Komponenten-Differenzdrücken korreliert sind.However, the variant of the tolerable component differential pressure could also be combined with the measurement of a filter differential pressure. If the filter differential pressure is present, an equivalent component differential pressure can be obtained from this, which is then compared with the tolerable component differential pressure. This could be done by means of suitable characteristic curves which, for example, indicate an axial offset between a filter differential pressure curve and a component differential pressure curve at different temperatures of the fluid, preferably in representative operating cases. However, it would also be possible to fill the value matrix with filter differential pressures which are correlated with tolerable component differential pressures also contained in the value matrix.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird der ermittelte Komponenten-Differenzdruck mit einem Wert eines Komponenten-Differenzdrucks verglichen, der in der Wertematrix der gemessenen Filter-Temperatur zugeordnet ist.In a particularly preferred embodiment, the determined component differential pressure is compared with a value of a component differential pressure which is assigned to the measured filter temperature in the value matrix.
Die Erfindung betrifft ferner ein fluidtechnisches System zum Übertragen mechanischer Leistung, aufweisend mindestens einen Fluid-Aktor, eine Komponente mit einem Filterelement, mindestens einem Drucksensor und mindestens einem Temperatursensor, und mindestens eine Steuereinheit, wobei der mindestens eine Drucksensor dazu ausgebildet ist, einen Differenzdruck in der Komponente zu messen, wobei der Temperatursensor dazu ausgebildet ist, eine Temperatur eines durch die Komponente strömenden Fluids zu messen, und wobei die mindestens eine Steuereinheit dazu ausgebildet ist, einen tolerierbaren Differenzdruck unter Verwendung einer Wertematrix, in der experimentell bestimmte Differenzdrücke und Temperaturen bei zumindest einem vorgegebenen tolerierbaren Filter-Verschmutzungsgrad miteinander korreliert sind, zu ermitteln, den gemessenen Differenzdruck mit dem ermittelten tolerierbaren Differenzdruck zu vergleichen, und einen Wartungshinweis abzugeben, wenn der gemessene Differenzdruck den tolerierbaren Differenzdruck erreicht oder überschreitet. In diesem Zusammenhang ist zu verstehen, dass der Begriff „Fluid-Aktor“ für einen Fluid-Verbraucher steht, der mit einem druckbeaufschlagten Fluid versorgt wird und dabei Arbeit leistet.The invention further relates to a fluid power system for transmitting mechanical power, having at least one fluid actuator, a component with a filter element, at least one pressure sensor and at least one temperature sensor, and at least one control unit, the at least one pressure sensor being designed to measure a differential pressure in to measure the component, wherein the temperature sensor is designed to measure a temperature of a fluid flowing through the component, and wherein the at least one control unit is designed to calculate a tolerable differential pressure using a value matrix in which experimentally determined differential pressures and temperatures at at least are correlated with a predetermined tolerable filter contamination level, to determine, to compare the measured differential pressure with the determined tolerable differential pressure, and to issue a maintenance notice when the measured differential pressure exceeds t olerable differential pressure reached or exceeded. In this context, it should be understood that the term “fluid actuator” stands for a fluid consumer that is supplied with a pressurized fluid and thereby performs work.
Das fluidtechnische System kann insbesondere ein Hydrauliksystem sein, welches in einem Fahrzeug angeordnet ist. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Fahrzeug ein Flugzeug. Die vorangehend erwähnte Steuereinheit kann außerhalb des fluidtechnischen Systems angeordnet sein. Weiterhin muss die Steuereinheit nicht als eine eigenständige Komponente realisiert sein, sondern könnte in Form eines geeigneten Algorithmus auch in einem Bordrechner des Flugzeugs integriert sein. Die von dem mindestens einen Drucksensor und dem Temperatursensor bereitgestellten Messwerte können über einen Datenbus, eine Netzwerkverbindung oder eine eigenständige Signalleitung an die betreffende Steuereinheit kommuniziert werden.The fluid power system can in particular be a hydraulic system which is arranged in a vehicle. In an advantageous embodiment, the vehicle is an aircraft. The aforementioned control unit can be arranged outside of the fluid power system. Furthermore, the control unit does not have to be implemented as an independent component, but could also be integrated in an on-board computer of the aircraft in the form of a suitable algorithm. The measured values provided by the at least one pressure sensor and the temperature sensor can be communicated to the relevant control unit via a data bus, a network connection or an independent signal line.
Der mindestens eine Drucksensor könnte dabei bevorzugt über dem Filterelement angeordnet sein und dazu ausgebildet sein, einen Filter-Differenzdruck zu messen. Alternativ könnte der mindestens eine Drucksensor auch über der Komponente angeordnet sein und den Differenzdruck über die gesamte Komponente messen. Diese könnte neben dem Filterelement auch beispielsweise ein Rückschlagventil, ein Ventil oder ähnliches aufweisen. Wie vorangehend dargestellt könnte der mindestens eine Drucksensor als ein Differenzdrucksensor ausgeführt sein. Alternativ könnten auch zwei Drucksensoren eingesetzt werden, die jeweils einen Absolutdruck messen. Der Differenzdruck wird durch Substraktion der Absolutdrücke ermittelt.The at least one pressure sensor could preferably be arranged above the filter element and be designed to measure a filter differential pressure. Alternatively, the at least one pressure sensor could also be arranged above the component and measure the differential pressure across the entire component. In addition to the filter element, this could also have, for example, a check valve, a valve or the like. As shown above, the at least one pressure sensor could be designed as a differential pressure sensor. Alternatively, two pressure sensors could also be used, each measuring an absolute pressure. The differential pressure is determined by subtracting the absolute pressures.
In einer vorteilhaften Ausführungsform sind, wie weiter vorangehend erwähnt, in der Wertematrix die experimentell bestimmten Filter-Differenzdrücke und Temperaturen bei mehreren Filter-Verschmutzungsgraden miteinander korreliert, die auch den tolerierbaren Verschmutzungsgrad umfassen. Wie weiter vorangehend erwähnt, könnte die Wertematrix auch Informationen zu bestimmten Betriebsfällen aufweisen, denen bekannte oder weitgehend bekannte Werte für Volumenströme zugeordnet werden können.In an advantageous embodiment, as mentioned above, the experimentally determined filter differential pressures and temperatures are correlated with one another in the case of several filter contamination levels, which also include the tolerable level of contamination. As mentioned above, the value matrix could also contain information on specific operating cases to which known or largely known values for volume flows can be assigned.
Die Steuereinheit könnte dann ferner dazu ausgebildet sein, einen Verschmutzungsgrad des Filterelements aus der Wertematrix auf Basis der gemessenen Temperatur und des gemessenen Differenzdrucks zu ermitteln. Dies geschieht besonders bevorzugt bei Kenntnis eines momentanen Betriebsfalls.The control unit could then also be designed to determine a degree of contamination of the filter element from the value matrix on the basis of the measured temperature and the measured differential pressure. This is particularly preferred when a current operating case is known.
Die Steuereinheit könnte weiterhin dazu ausgebildet sein, ermittelte Verschmutzungsgrade aufzuzeichnen und einen ersten Wartungshinweis bei Überschreitung einer ersten Verschmutzungsgrad-Stufe auszugeben, wobei die erste Verschmutzungsgrad-Stufe einer Verschmutzung entspricht, die geringer als die tolerierbare Verschmutzung ist.The control unit could also be designed to record the degrees of pollution determined and to output a first maintenance notice when a first degree of pollution is exceeded, the first degree of pollution corresponding to pollution that is less than the tolerable pollution.
Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Flugzeug, aufweisend mindestens ein System gemäß der vorhergehenden Beschreibung. Das Flugzeug könnte ein Verkehrsflugzeug sein, welches zumindest eines und bevorzugt zwei oder mehr derartige Systeme aufweist.Finally, the invention also relates to an aircraft having at least one system according to the preceding description. The aircraft could be a commercial aircraft which has at least one and preferably two or more such systems.
FigurenlisteFigure list
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele und den Figuren. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich und in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung auch unabhängig von ihrer Zusammensetzung in den einzelnen Ansprüchen oder deren Rückbezügen. In den Figuren stehen weiterhin gleiche Bezugszeichen für gleiche oder ähnliche Objekte.
-
1 zeigt eine blockbasierte Darstellung eines Verfahrens zum Ermitteln des Verschmutzungsgrades eines Filterelements in einer Komponente eines fluidtechnischen Systems. -
2 zeigt eine blockbasierte Darstellung eines Teils eines Hydrauliksystems. -
3 zeigt ein Flugzeug.
-
1 shows a block-based illustration of a method for determining the degree of contamination of a filter element in a component of a fluid power system. -
2 shows a block-based representation of part of a hydraulic system. -
3 shows an airplane.
DETAILLIERTE DARSTELLUNG EXEMPLARISCHER AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED REPRESENTATION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS
Optional könnte ein Verschmutzungsgrad des Filterelements aus der Wertematrix auf Basis der gemessenen Temperatur und des gemessenen Differenzdrucks ermittelt werden
Weiter optional könnten ermittelte Verschmutzungsgrade aufgezeichnet werden
Ein Steuerblock
Die Steuereinheit
Hierzu sind zunächst vorbereitende Maßnahmen notwendig, um die Wertematrix zu erstellen. Beispielhaft sind diese in Form von vorbereitenden Verfahrensschritten vorgesehen. Da der Differenzdruck über der Komponente
In der Steuereinheit
Sind die vorangehend erläuterten vorbereitenden Maßnahmen für mehrere verschiedene Verschmutzungsgrade durchgeführt, kann aus der Filter-Druckdifferenz und/oder der Komponenten-Druckdifferenz auch eine Aussage über einen momentanen Verschmutzungsgrad ermittelt werden.If the preparatory measures explained above have been carried out for several different degrees of pollution, a statement about a current degree of pollution can also be determined from the filter pressure difference and / or the component pressure difference.
Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass „aufweisend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt, und „ein“ oder „eine“ keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.In addition, it should be noted that “having” does not exclude any other elements or steps, and “a” or “an” does not exclude a plurality. It should also be pointed out that features that have been described with reference to one of the above exemplary embodiments can also be used in combination with other features of other exemplary embodiments described above. Reference signs in the claims are not to be regarded as a restriction.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 22
- Verfahrenprocedure
- 44th
- Messen eines Differenzdrucks über FilterelementMeasuring a differential pressure across the filter element
- 66th
- Messen einer Temperatur des FluidsMeasuring a temperature of the fluid
- 88th
- Ermitteln tolerierbarer DifferenzdruckDetermine tolerable differential pressure
- 1010
- WertematrixValue matrix
- 1212th
- Vergleichen mit tolerierbarem DifferenzdruckCompare with tolerable differential pressure
- 1414th
- Abgeben eines WartungshinweisesSubmit a maintenance notice
- 1616
- Verschmutzungsgrad ermittelnDetermine the degree of soiling
- 1818th
- Aufzeichnen VerschmutzungsgradeRecord degrees of pollution
- 2020th
- Abgeben eines ersten WartungshinweisesSubmission of an initial maintenance notice
- 2222nd
- HydrauliksystemHydraulic system
- 2424
- FilterelementFilter element
- 2626th
- Reservoirreservoir
- 2828
- Pumpepump
- 3030th
- Motorengine
- 3232
- HydraulikleitungHydraulic line
- 3434
- SteuerblockControl block
- 3636
- Eingangentry
- 3838
- Ausgangexit
- 4040
- Filter-DifferenzdrucksensorFilter differential pressure sensor
- 4141
- Komponenten-DifferenzdrucksensorComponent differential pressure sensor
- 4242
- TemperatursensorTemperature sensor
- 4444
- SteuereinheitControl unit
- 4646
- Rückschlagventilcheck valve
- 4848
- Flugzeugplane
Claims (13)
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DE102020105403.3A DE102020105403A1 (en) | 2020-02-28 | 2020-02-28 | Method for determining the degree of contamination of a filter element |
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DE102020105403.3A Pending DE102020105403A1 (en) | 2020-02-28 | 2020-02-28 | Method for determining the degree of contamination of a filter element |
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2020
- 2020-02-28 DE DE102020105403.3A patent/DE102020105403A1/en active Pending
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