DE102020128688B4 - Oil mist detector with gas pumping device - Google Patents
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Abstract
Ölnebeldetektor (1) zur Detektion und/oder Analyse von Öl-Luftgemische (Öl-Nebel), insbesondere zum Einsetzen in ein Kurbelraumgehäuse (3), welches einen Kurbelraum (4) einer Kolbenmaschine begrenzt, mit- einer Messkammer (5), die mindestens eine optische Messstrecke (6, 72) zur optischen Detektion eines Ölnebels (2) ausbildet, dadurch gekennzeichnet,- dass der Ölnebeldetektor (1) eine elektrische Gasförderpumpe (28) zum aktiven Entnehmen von Gasproben aufweist, die in den Ölnebeldetektor (1) integriert ist,- wobei die Gasförderpumpe (28) eine Lüfterflügelanordnung (31) aufweist, die in einem Ansaugkanal (7) angeordnet ist, der mit der Messkammer (5) verbunden ist,- wobei ein elektrischer Antriebsmotor (32) der Gasförderpumpe (28) außerhalb des Ansaugkanals (7) angeordnet ist und- wobei eine Dichtung (33a) zwischen der Lüfterflügelanordnung (31) und dem Antriebsmotor (32) sowie- ein belüfteter Zwischenraum (35) zwischen der Dichtung (33a) und dem Antriebsmotor (32) ausgebildet ist, und- dass der Zwischenraum (35) mittels einer weiteren Dichtung (33b) gegenüber dem Antriebsmotor (32) abgedichtet ist.Oil mist detector (1) for detecting and/or analyzing oil-air mixtures (oil mist), in particular for use in a crankcase housing (3) which delimits a crankcase (4) of a piston engine, with a measuring chamber (5) which is at least forms an optical measuring section (6, 72) for the optical detection of an oil mist (2), characterized in that the oil mist detector (1) has an electric gas feed pump (28) for actively taking gas samples, which is integrated in the oil mist detector (1). ,- wherein the gas feed pump (28) has a fan blade arrangement (31) which is arranged in an intake duct (7) which is connected to the measuring chamber (5),- wherein an electric drive motor (32) of the gas feed pump (28) outside of the intake duct (7) and- wherein a seal (33a) is formed between the fan blade arrangement (31) and the drive motor (32) and- a ventilated intermediate space (35) is formed between the seal (33a) and the drive motor (32), and - That the intermediate space (35) is sealed by means of a further seal (33b) in relation to the drive motor (32).
Description
Die Erfindung betrifft einen Ölnebeldetektor zur Detektion und/oder Analyse von Öl-Luft-Gemischen. Solche Gemische können als potentiell explosives Gemisch oder als ein (auch subexplosives) Gemisch mit einem charakterisierten Mischungsverhältnis vorliegen. Diese Gemische, die häufig in Form von Dispersionen von feinen Öltröpfchen in Luft vorkommen, werden auch als Ölnebel oder Aerosol bezeichnet. Zur Detektion und/oder Analyse des Öl-Luft-Gemischs, insbesondere von potentiell explosivem feinem Ölnebel, weist der Ölnebeldetektor eine Messkammer auf, die mindestens eine optische Messstrecke zur optischen Detektion eines Ölnebels ausbildet. Mithilfe der Messkammer kann der Ölnebeldetektor somit potentiell explosionsfähige Gemische oder Ölnebel erkennen, ein entsprechendes Warnsignal ausgeben und somit für eine erhöhte Betriebssicherheit sorgen.The invention relates to an oil mist detector for detecting and/or analyzing oil-air mixtures. Such mixtures can exist as a potentially explosive mixture or as a (also sub-explosive) mixture with a characterized mixing ratio. These mixtures, which often take the form of dispersions of fine oil droplets in air, are also known as oil mist or aerosols. For the detection and/or analysis of the oil-air mixture, in particular potentially explosive fine oil mist, the oil mist detector has a measuring chamber that forms at least one optical measuring section for the optical detection of an oil mist. With the help of the measuring chamber, the oil mist detector can thus detect potentially explosive mixtures or oil mist, issue a corresponding warning signal and thus ensure increased operational safety.
Der Ölnebeldetektor kann dabei insbesondere so ausgestaltet sein, dass er in ein Kurbelraumgehäuse einer Kolbenmaschine (wie etwa ein Verbrennungsmotor, oder ein Kompressor) einsetzbar ist, um in dem Kurbelraumgehäuse entstehende feine Öltröpfchen frühzeitig detektieren zu können, da diese mit Luft ein explosives Gemisch in dem Kurbelraum bilden können.In particular, the oil mist detector can be designed in such a way that it can be used in a crankcase of a piston machine (such as an internal combustion engine or a compressor) in order to be able to detect fine oil droplets arising in the crankcase at an early stage, since these can form an explosive mixture with air in the Crank space can form.
Die Erfindung betrifft ferner eine Kolbenmaschine, die insbesondere als Kompressor oder Verbrennungsmotor ausgestaltet sein kann, mit einem Kurbelraumgehäuse, welches einen Kurbelraum begrenzt, und mit einem wie eingangs beschriebenen Ölnebeldetektor.The invention also relates to a piston engine, which can be designed in particular as a compressor or internal combustion engine, with a crankcase housing that delimits a crankcase, and with an oil mist detector as described above.
Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Detektion potentiell explosiver Öl-Luftgemische in einem Innenraum beziehungsweise überwachten Raum, insbesondere in einem Kurbelraum einer Kolbenmaschine (wie zum Beispiel eines Verbrennungsmotors), mit Hilfe eines Ölnebeldetektors, der eine Messkammer aufweist, die eine optische Messstrecke zur optischen Detektion und/oder Analyse eines Ölnebels ausbildet.Finally, the invention relates to a method for detecting potentially explosive oil-air mixtures in an interior or monitored space, in particular in a crankcase of a piston machine (such as an internal combustion engine), using an oil mist detector that has a measuring chamber that has an optical measuring section for the optical Detection and / or analysis of an oil mist forms.
Die Detektion und Analyse von Öltröpfchen in Luft mit Hilfe von Licht ist grundsätzlich bekannt. Insbesondere sind Ölnebeldetektoren bekannt, die mittels Durchlicht- und/oder Streulicht-Messungen wie eingangs beschriebene Ölnebel detektieren können.The detection and analysis of oil droplets in air using light is generally known. In particular, oil mist detectors are known which can detect oil mist as described above by means of transmitted light and/or scattered light measurements.
Die Entstehung beziehungsweise Detektion von kleinen Öltröpfchen innerhalb eines überwachten Raums wie etwa eines Motorraums ist insofern relevant, als das Vorhandensein derartiger Öltröpfchen darauf rückschließen lässt, dass in naher Zukunft ein Ausfall des Motors zu erwarten ist. Im schlimmsten Fall kann es nämlich dazu kommen, dass die Öltröpfchen sich an durch Reibungswärme erhitzten Oberflächen oder sonstigen Zündquellen entzünden und so eine Explosion in dem überwachten Raum auslösen. Ähnliche Gefahren treten beispielsweise auch in Anlagen der Prozessindustrie auf und auch hier kann eine erfindungsgemäßer Ölnebeldetektor sinnvoll zur Überwachung eines Raums eingesetzt werden.The formation or detection of small oil droplets within a monitored space such as an engine compartment is relevant in that the presence of such oil droplets indicates that an engine failure is to be expected in the near future. In the worst case, it can happen that the oil droplets ignite on surfaces heated by friction or other sources of ignition, thus triggering an explosion in the monitored room. Similar dangers also occur, for example, in systems in the process industry, and here too an oil mist detector according to the invention can be used to monitor a room.
Es kann hierbei unterschieden werden zwischen mechanisch erzeugtem Ölnebel, der aus relativ großen Öltröpfchen mit Durchmessern von 50 µm oder mehr besteht und feinem Ölnebel, der aufgrund von heißen Oberflächen oder auf andere Weise durch Verdampfen erzeugt wird, wobei diese Art von Nebel typischerweise eine Tröpfchengröße von kleiner 10µm, beispielsweise von 1-5 µm, aufweist. Diese kleinen Tröpfchen sind sehr gefährlich, da sie besonders leicht in Luft zur Bildung von potentiell explosiven Gemischen führen können. In typischen Anwendungssituationen entstehen jedoch sowohl diese kleinen Tröpfchen als auch die großen Öltröpfchen und bilden gemeinsam ein inhomogenes Öl-Luft-Gemisch, das optisch untersucht werden muss.A distinction can be made between mechanically generated oil mist, which consists of relatively large oil droplets with a diameter of 50 µm or more, and fine oil mist, which is caused by evaporation due to hot surfaces or in some other way, with this type of mist typically having a droplet size of less than 10 microns, for example from 1-5 microns. These small droplets are very dangerous as they can form potentially explosive mixtures, particularly easily in air. In typical application situations, however, both these small droplets and the large oil droplets form and together form an inhomogeneous oil-air mixture that must be examined optically.
Ölnebeldetektoren zur Detektion potentiell explosiver Gemische sind etwa aus
Die Erfindung hat es sich vor diesem Hintergrund zur Aufgabe gemacht, eine verbesserte Handhabung von wie eingangs beschriebenen Ölnebeldetektoren zu schaffen und dabei eine hohe Betriebssicherheit zu gewährleisten.Against this background, the invention has set itself the task of providing improved handling of oil mist detectors as described at the outset, while at the same time ensuring a high level of operational reliability.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind erfindungsgemäß bei einem Ölnebeldetektor die Merkmale von Anspruch 1 vorgesehen. Insbesondere wird somit erfindungsgemäß zur Lösung der Aufgabe bei einem Ölnebeldetektor der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass der Ölnebeldetektor eine Gasfördervorrichtung, ausgestaltet als eine elektrische Gasförderpumpe, zum aktiven Entnehmen von Gasproben aufweist, die in den Ölnebeldetektor integriert ist. Zur Erhöhung der Explosionssicherheit ist ferner vorgesehen, dass die Gasförderpumpe eine Lüfterflügelanordnung aufweist, die in einem Ansaugkanal angeordnet ist, der mit der Messkammer verbunden ist. Hierbei ist ein elektrischer Antriebsmotor der Gasförderpumpe außerhalb des Ansaugkanals angeordnet und es ist eine Dichtung zwischen der Lüfterflügelanordnung und dem Antriebsmotor sowie ein belüfteter Zwischenraum zwischen der Dichtung und dem Antriebsmotor ausgebildet. Schließlich ist der Zwischenraum mittels einer weiteren Dichtung gegenüber dem Antriebsmotor abgedichtet.To solve this problem, the features of
Vorteilhaft an einer solchen Ausgestaltung ist, dass Gasproben aus einem Innenraum eines Verbrennungsmotors einfach mit dem Ölnebeldetektor entnehmbar sind, ohne dass der Verbrennungsmotor hierzu spezielle Vorrichtungen aufweisen muss. Dadurch lässt sich durch Nachrüsten eines erfindungsgemäßen Ölnebeldetektors besonders einfach eine optische Überwachung des Betriebs eines Verbrennungsmotors realisieren.The advantage of such an embodiment is that gas samples can be easily removed from the interior of an internal combustion engine using the oil mist detector, without the internal combustion engine having to have special devices for this purpose. As a result, optical monitoring of the operation of an internal combustion engine can be implemented particularly easily by retrofitting an oil mist detector according to the invention.
Mit anderen Worten kann mit Hilfe der Gasfördervorrichtung des Ölnebeldetektors eine Gasprobe aus einem Innenraum eines Verbrennungsmotors entnommen und anschließend in der Messkammer optisch charakterisiert werden. Dadurch lässt sich das Entstehen potentiell explosiver Öl-Luftgemische im Innenraum des Verbrennungsmotors während des Betriebs des Verbrennungsmotors wiederholt, insbesondere fortlaufend, überwachen. Mit einem erfindungsgemäßen Ölnebeldetektor kann somit die Sicherheit im Betrieb des Verbrennungsmotors besonders einfach gewährleistet werden.In other words, with the help of the gas delivery device of the oil mist detector, a gas sample can be taken from an interior of an internal combustion engine and then optically characterized in the measuring chamber. As a result, the formation of potentially explosive oil-air mixtures in the interior of the internal combustion engine can be repeatedly, in particular continuously, monitored during operation of the internal combustion engine. With an oil mist detector according to the invention, safety during operation of the internal combustion engine can thus be guaranteed in a particularly simple manner.
Zur Erhöhung der Sicherheit des Betriebs des Ölnebeldetektors ist wie bereits erwähnt vorgesehen, dass die Gasförderpumpe eine Lüfterflügelanordnung aufweist, die in einem Ansaugkanal des Ölnebeldetektors angeordnet ist, der mit der Messkammer verbunden ist und dass ein elektrischer Antriebsmotor der Gasförderpumpe außerhalb des Ansaugkanals angeordnet ist. Dadurch kann vermieden werden, dass die möglicherweise explosiven Gasgemische, insbesondere bei dem Betrieb am Gasmotor, in dem Ansaugkanal mit dem elektrischen Antriebsmotor der Gasförderpumpe in Kontakt kommen, was zu Explosionen führen könnte, beispielsweise bei Entstehen von Funken in dem Antriebsmotor.As already mentioned, to increase the reliability of the operation of the oil mist detector, it is provided that the gas feed pump has a fan blade arrangement that is arranged in an intake duct of the oil mist detector, which is connected to the measuring chamber, and that an electric drive motor of the gas feed pump is arranged outside of the intake duct. This can prevent the potentially explosive gas mixtures, especially when operating on the gas engine, from coming into contact in the intake duct with the electric drive motor of the gas feed pump, which could lead to explosions, for example if sparks occur in the drive motor.
Mittels der im Ansaugkanal angeordneten Lüfterflügelanordnung kann ein Gasstrom erzeugt werden, sodass Gasgemische in die Messkammer förderbar sind, um diese dort optisch untersuchen zu können. Bevorzugt kann die Lüfterflügelanordnung hierbei stromabwärts von der Messkammer angeordnet sein. In diesem Fall kann die Gasförderpumpe somit als eine Ansaugpumpe in dem Ölnebeldetektor betrieben werden, welche Gas aus dem Ansaugkanal in die optische Messkammer und anschließend aus dieser heraus fördert.A gas flow can be generated by means of the fan blade arrangement arranged in the intake duct, so that gas mixtures can be conveyed into the measuring chamber in order to be able to examine them optically there. In this case, the fan blade arrangement can preferably be arranged downstream of the measuring chamber. In this case, the gas feed pump can thus be operated as a suction pump in the oil mist detector, which feeds gas from the suction channel into the optical measuring chamber and then out of it.
Ferner ist zur Erhöhung der Sicherheit vorgesehen, dass mindestens eine Dichtung, insbesondere mit Hilfe eines Elastomers, zwischen der Lüfterflügelanordnung und dem Antriebsmotor ausgebildet ist. Mittels der Dichtung kann ein Überspringen von Gas aus dem Ansaugkanal bis zum elektrischen Antriebsmotor der Gasförderpumpe wirksam unterbunden werden. Die Dichtung kann somit bevorzugt den Ansaugkanal abdichten. Dazu kann die Dichtung insbesondere eine Antriebswelle, mittels derer die Lüfterflügelanordnung von dem Antriebsmotor angetrieben wird, abdichten.Furthermore, to increase safety, it is provided that at least one seal, in particular with the aid of an elastomer, is formed between the fan blade arrangement and the drive motor. By means of the seal, gas can be effectively prevented from jumping out of the intake duct to the electric drive motor of the gas feed pump. The seal can thus preferably seal off the intake port. For this purpose, the seal can in particular seal off a drive shaft, by means of which the fan blade arrangement is driven by the drive motor.
Eine weitere vorteilhafte Ausführung schlägt vor, dass, bezogen auf einen durch den Ansaugkanal strömenden Gasstrom, hinter der zuvor erläuterten Dichtung eine Entlüftung ausgebildet ist. Durch diese Entlüftung können Gase, welche ausgehend vom Ansaugkanal die Dichtung passieren, nach außen abgeführt werden. Dadurch kann bewirkt werden, dass diese Gase trotz Passieren der Dichtung nicht zum elektrischen Antriebsmotor gelangen. Durch das Entlüften dieser Gase aus dem Ölnebeldetektor kann somit die Bildung eines explosiven Gemischs in unmittelbarer Nähe des elektrischen Antriebsmotors wirksam unterbunden werden.A further advantageous embodiment proposes that, in relation to a gas stream flowing through the intake channel, a vent be formed behind the previously explained seal. Through this vent, gases that pass through the seal from the intake port can be discharged to the outside. This can ensure that these gases do not reach the electric drive motor despite passing through the seal. By venting these gases from the oil mist detector, the formation of an explosive mixture in the immediate vicinity of the electric drive motor can be effectively prevented.
Wie bereits erwähnt, ist ein belüfteter Zwischenraum zwischen der Dichtung und dem Antriebsmotor ausgebildet, um die Explosionssicherheit des Ölnebeldetektors zu erhöhen. Hierbei ist die Explosionssicherheit nochmals erhöht, da der Zwischenraum mittels einer weiteren Dichtung gegenüber dem Antriebsmotor abgedichtet wird. Denn dadurch wird eine Leckage von explosivem Gas aus dem belüfteten Zwischenraum zum Antriebsmotor als möglicher Zündquelle wirksam unterbunden.As already mentioned, a ventilated space is formed between the seal and the drive motor in order to increase the explosion safety of the oil mist detector. Here, the explosion safety is increased again, since the intermediate space is sealed off from the drive motor by means of an additional seal. Because this effectively prevents a leakage of explosive gas from the ventilated space to the drive motor as a possible source of ignition.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Gasfördervorrichtung zu diesem Zweck ein Gehäuse in Form einer Patrone, also ein Patronengehäuse, auf. Dieses Patronengehäuse kann dabei in eine hierfür vorgesehene Aufnahme des Ölnebeldetektors eingesetzt sein. Das Patronengehäuse kann zum Beispiel dadurch gekennzeichnet sein, dass es eine zylindrische Außenkontur aufweist und/oder einen Innenraum ausbildet, durch welchen eine Antriebsachse des Antriebsmotors bis zur Lüfterflügelanordnung geführt ist.According to an advantageous embodiment, the gas delivery device has a housing in the form of a cartridge, ie a cartridge housing, for this purpose. This cartridge housing can be inserted into a receptacle of the oil mist detector provided for this purpose. The cartridge housing can be characterized, for example, in that it has a cylindrical outer contour and/or forms an interior space through which a drive axle of the drive motor is guided to the fan blade arrangement.
Vorteilhaft an dieser Ausgestaltung ist, dass das Patronengehäuse die Belüftung des Zwischenraums mit ausbilden kann. Hierzu kann eine Entlüftungsöffnung des Patronengehäuses korrespondierend zu einer Entlüftungsöffnung der Aufnahme für das Patronengehäuse ausgestaltet sein. In diesem Fall kann somit Gas durch die Entlüftungsöffnung des Patronengehäuses und die Entlüftungsöffnung der Aufnahme aus einem Innenraum des Patronengehäuses nach außen abgeführt werden.The advantage of this configuration is that the cartridge housing can also form the ventilation of the intermediate space. For this purpose, a ventilation opening of the cartridge housing can be designed to correspond to a ventilation opening of the receptacle for the cartridge housing. In this case, gas can thus be discharged to the outside from an interior space of the cartridge housing through the vent opening of the cartridge housing and the vent opening of the receptacle.
Eine besonders sichere Gewährleistung dieser Entlüftungsfunktion kann bei einer Ausgestaltung des Ölnebeldetektors gewährleistet werden, bei der der besagte belüftete Zwischenraum durch die Belüftungsöffnung des Patronengehäuses und die Entlüftungsöffnung der Aufnahme hindurch nach außen entlüftet ist, sobald die Gasfördervorrichtung samt Patronengehäuse in die Aufnahme eingesetzt ist. Eine solche Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass bei einem Ersatz beispielsweise des Antriebsmotors samt Patronengehäuse, das korrekte Funktionieren der Entlüftungsfunktion nicht aufwändig überprüft werden muss, da die Entlüftung automatisch sichergestellt ist. Hierzu kann insbesondere eine Führungsstruktur an dem Ölnebeldetektor, genauer an der Aufnahme, ausgebildet sein, die das Patronengehäuse beim Einsetzen führt und so eine Ausrichtung des Patronengehäuses vorgibt, bei der die Entlüftungsfunktion gewährleistet ist.A particularly safe guarantee of this venting function can be guaranteed in an embodiment of the oil mist detector, in which said ventilated space through the Belüf tion opening of the cartridge housing and the vent opening of the receptacle is vented to the outside as soon as the gas delivery device together with the cartridge housing is inserted into the receptacle. Such a configuration offers the advantage that when replacing, for example, the drive motor together with the cartridge housing, the correct functioning of the ventilation function does not have to be checked in a complex manner, since the ventilation is automatically ensured. For this purpose, in particular, a guide structure can be formed on the oil mist detector, more precisely on the receptacle, which guides the cartridge housing when it is inserted and thus specifies an alignment of the cartridge housing in which the venting function is ensured.
Eine weitere Erleichterung in der Instandhaltung des Ölnebeldetektors und damit eine verbesserte Handhabung desselben wird erzielt, wenn der Antriebsmotor und/oder das Patronengehäuse ohne Zerlegen oder Ausbau des Ölnebeldetektors austauschbar ist. Denn in diesem Fall kann der Ölnebeldetektor, insbesondere sofern er in ein Gehäuse eines Verbrennungsmotors eingesetzt ist, an Ort und Stelle verbleiben, wenn der Antriebsmotor bei einem Defekt ausgetauscht werden muss.A further simplification in the maintenance of the oil mist detector and thus improved handling of the same is achieved if the drive motor and/or the cartridge housing can be exchanged without dismantling or removing the oil mist detector. Because in this case the oil mist detector, especially if it is used in a housing of an internal combustion engine, can remain in place if the drive motor has to be replaced in the event of a defect.
Zur Lösung der genannten Aufgabe sind erfindungsgemäß zudem die Merkmale des unabhängigen Verfahrensanspruchs vorgesehen. Insbesondere wird somit erfindungsgemäß zur Lösung der Aufgabe bei einem Verfahren zur Detektion potentiell explosiver Öl-Luftgemische der eingangs beschriebenen Art vorgeschlagen, dass eine Gasprobe mit Hilfe einer elektrischen Gasförderpumpe des Ölnebeldetektors durch eine Ansaugöffnung des Ölnebeldetektors aus dem Innenraum entnommen wird. Anschließend kann die Gasprobe dann außerhalb des Innenraums in der Messkammer optisch vermessen werden. Mit anderen Worten ist bei diesem Verfahren die Messkammer des Ölnebeldetektors somit bevorzugt außerhalb des Innenraums angeordnet.In order to achieve the above object, the features of the independent method claim are also provided according to the invention. In order to achieve the object of a method for detecting potentially explosive oil-air mixtures of the type described above, the invention proposes in particular that a gas sample be taken from the interior through an intake opening of the oil mist detector using an electric gas feed pump of the oil mist detector. The gas sample can then be optically measured outside of the interior in the measuring chamber. In other words, in this method the measuring chamber of the oil mist detector is preferably arranged outside of the interior.
Mit diesem Verfahren ist eine einfache Möglichkeit beschrieben, ohne größere Nachrüstungen an einem bestehenden Verbrennungsmotor durch Nutzung des Verfahrens die Betriebssicherheit zu erhöhen, indem explosive Öl-Luftgemische innerhalb eines Innenraums des Verbrennungsmotors mit dem externen Ölnebeldetektor detektiert werden. Um dabei eine ungewollte Verpuffung oder gar eine Explosion innerhalb des Ölnebeldetektors zu vermeiden, wird ferner vorgeschlagen, die Gasprobe mittels einer Lüfterflügelanordnung, die in einem Ansaugkanal des Ölnebeldetektors angeordnet ist, in die Messkammer zu fördern. Besonders bevorzugt ist es hierbei, wenn die Gasprobe mittels der Lüfterflügelanordnung in die Messkammer gesaugt wird. Denn in diesem Fall wechselwirkt die Gasprobe erst nach Passieren der Messkammer mit der Lüfterflügelanordnung sodass eine ursprüngliche Größenverteilung von Öltröpfchen in der Gasprobe zunächst erhalten bleibt.This method describes a simple way of using the method to increase operational safety without major retrofitting of an existing internal combustion engine by detecting explosive oil-air mixtures inside an interior of the internal combustion engine with the external oil mist detector. In order to avoid an unwanted deflagration or even an explosion inside the oil mist detector, it is also proposed to convey the gas sample into the measuring chamber by means of a fan blade arrangement which is arranged in an intake duct of the oil mist detector. It is particularly preferred here if the gas sample is sucked into the measuring chamber by means of the fan blade arrangement. In this case, the gas sample only interacts with the fan blade arrangement after it has passed the measurement chamber, so that an original size distribution of oil droplets in the gas sample is initially retained.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ferner Gas, welches in Richtung eines elektrischen Antriebsmotors der Gasfördervorrichtung / der Gasförderpumpe, durch eine Dichtung hindurch, aus dem Ansaugkanal entweicht, mittels einer Entlüftung aus einem zwischen der Dichtung und dem Antriebsmotor gelegenen Zwischenraum nach außen abgeführt. Hierbei ist der Zwischenraum mittels einer weiteren Dichtung gegenüber dem Antriebsmotor abgedichtet, sodass Gas, welches die (erste) Dichtung passiert hat, nicht bis zum Antriebsmotor vorstoßen kann. Wie bereits erläutert wurde, kann sich dadurch kein explosives Gemisch in unmittelbarer Nähe des elektrischen Antriebsmotors ausbilden. Dadurch wird die Explosionssicherheit bei Anwendung des Verfahrens entscheidend verbessert. Diese Entlüftung kann dabei insbesondere wie zuvor beschrieben durch eine Entlüftungsöffnung eines Patronengehäuses des Antriebsmotors hindurch erfolgen.In the method according to the invention, gas which escapes in the direction of an electric drive motor of the gas delivery device/gas delivery pump through a seal and out of the intake channel is discharged to the outside by means of a vent from an intermediate space located between the seal and the drive motor. In this case, the intermediate space is sealed off from the drive motor by means of a further seal, so that gas which has passed through the (first) seal cannot advance to the drive motor. As already explained, this means that no explosive mixture can form in the immediate vicinity of the electric drive motor. This decisively improves the explosion safety when using the method. In particular, as described above, this ventilation can take place through a ventilation opening of a cartridge housing of the drive motor.
Besonders günstig ist es somit, wenn in dem erfindungsgemäßen Verfahren eine erfindungsgemäßer Ölnebeldetektor, insbesondere wie zuvor beschrieben oder nach einem der auf einen Ölnebeldetektor gerichteten Schutzansprüche, verwendet wird.It is therefore particularly favorable if an oil mist detector according to the invention, in particular as described above or according to one of the protection claims directed to an oil mist detector, is used in the method according to the invention.
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben, ist aber nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt. Weitere Ausbildungen der Erfindung können aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der allgemeinen Beschreibung, den Ansprüchen sowie den Zeichnungen gewonnen werden. Bei der folgenden Beschreibung erhalten in ihrer Funktion übereinstimmende Elemente auch bei abweichender Gestaltung oder Formgebung übereinstimmende Bezugszahlen.The invention will now be described in more detail using an exemplary embodiment, but is not limited to this exemplary embodiment. Further developments of the invention can be obtained from the following description of a preferred exemplary embodiment in conjunction with the general description, the claims and the drawings. In the following description, elements that have the same function are given the same reference numbers even if their design or shape differs.
Es zeigt:
-
1 einen erfindungsgemäßen Ölnebeldetektor mit demontiertem Gehäuse, wobei die sonst im Gehäuse verbauten Leiterplatten und deren Befestigung nicht dargestellt sind, -
2 den Ölnebeldetektor aus 1 mit aufgesetztem Gehäuse, -
3 eine Gasfördervorrichtung des Ölnebeldetektors aus1 in Form einer Ansaugpumpe in ausgebautem Zustand (vgl.1 , rechte Darstellung), -
4 den Ölnebeldetektor aus 2 eingesetzt in ein Kurbelraumgehäuse eines Verbrennungsmotors, -
5 eine Gasentnahmevorrichtung des Ölnebeldetektors aus1 und2 betrachtet von schräg oben, -
6 dieGasentnahmevorrichtung aus 5 betrachtet von schräg unten, -
7 eine frontale Ansicht von vorne auf dieGasentnahmevorrichtung aus 5 , -
8 einen Längsschnitt durch dieGasentnahmevorrichtung aus 5 , -
9 eine Ansicht von schräg vorne auf die Vorderseite des Ölnebeldetektors aus1 mit abgesetztem Gehäuse, ohne Leiterplatten und bei abgenommener Gasentnahmevorrichtung, -
10 eine Ansicht von schräg hinten auf die Rückseitedes Ölnebeldetektors aus 9 , -
11 eine Draufsicht auf die Vorderseite des Ölnebeldetektors bei abgenommenem Deckel, -
12 eine Seitenansicht von unten auf den Ölnebeldetektor mit abgesetztem Gehäuse, -
13 eine Draufsicht auf die Rückseite des Ölnebeldetektors, mit einer Detailansicht in einer tieferen Ebene (schraffierte Flächen), -
14 dieDetailansicht aus 13 in einer vergrößerten Darstellung mit einer Illustration verschiedener Teilgasströme und einer weiteren vergrößerten Detailansicht der Gasströmungen im Bereich des Bypasses und der Messkammer. -
15 den Ölnebeldetektor aus 2 mit abgenommenem Spannelement, -
16 eine Seitenansicht des Ölnebeldetektors aus2 mit einer teilweisen Schnittansicht im Bereich der Gasfördervorrichtung, -
17 dieGasfördervorrichtung aus 3 in einer Schnittdarstellungmit einer gegenüber 3 um 90° um eine Längsachse gedrehten Schnittebene, -
18 dieGasfördervorrichtung aus 3 und17 in einer perspektivischen Ansicht von vorne und -
19 eine weitere mögliche Ausgestaltung einer Gasentnahmevorrichtung des Ölnebeldetektors.
-
1 an oil mist detector according to the invention with the housing dismantled, the printed circuit boards otherwise installed in the housing and their attachment being not shown, -
2 off theoil mist detector 1 with attached housing, -
3 a gas delivery device of theoil mist detector 1 in the form of a suction pump when removed (cf.1 , right illustration), -
4 off theoil mist detector 2 used in a crankcase of an internal combustion engine, -
5 a gas sampling device of theoil mist detector 1 and2 viewed from above, -
6 thegas extraction device 5 viewed from below, -
7 a frontal view from the front of thegas extraction device 5 , -
8th a longitudinal section through thegas sampling device 5 , -
9 an oblique view of the front of theoil mist detector 1 with separate housing, without printed circuit boards and with the gas sampling device removed, -
10 a rear view of theoil mist detector 9 , -
11 a top view of the front of the oil mist detector with the cover removed, -
12 a side view from below of the oil mist detector with separate housing, -
13 a top view of the rear of the oil mist detector, with a detailed view at a lower level (shaded areas), -
14 thedetail view 13 in an enlarged view with an illustration of different partial gas flows and a further enlarged detailed view of the gas flows in the area of the bypass and the measuring chamber. -
15 off theoil mist detector 2 with removed clamping element, -
16 shows a side view of theoil mist detector 2 with a partial sectional view in the area of the gas conveying device, -
17 thegas delivery device 3 in a sectional view with a opposite3 cutting plane rotated by 90° around a longitudinal axis, -
18 thegas delivery device 3 and17 in a perspective view from the front and -
19 another possible embodiment of a gas sampling device of the oil mist detector.
Die
Wie in
Wie in der
Vorteilhaft an diesem Ansatz ist insbesondere, dass der Ölnebeldetektor 1, das heißt insbesondere die in
Die Gasfördervorrichtung 27 des Ölnebeldetektors 1, die in der in
Ein Rückführstrom 65 wird durch einen Rückführkanal 67 über eine Rückführöffnung 66 in den Kurbelraum 4 rückgeführt. Hierbei ist die Rückführöffnung 66 von der Ansaugöffnung 8 abgewandt, um einen fluidischen Kurzschluss, also das unmittelbare Ansaugen des Gases, das aus der Rückführöffnung 66 austritt, zu vermeiden.A
Wie die
Mit diesem Ansatz wird ermöglicht, einen in dem Kurbelraum 4 entstehenden Ölnebel 2, also ein Aerosol aus feinsten Öltröpfchen, mit dem Ölnebeldetektor 1 optisch zu detektieren. Denn der Ölnebel 2 kann als Teil der Gasprobe mit der Gasentnahmevorrichtung 29 in die Messkammer 5 befördert werden und dort optisch vermessen werden. Somit kann mit dem Ölnebeldetektor 1 die Entstehung von feinem Ölnebel 2 in dem Kurbelraum 4 überwacht werden.This approach makes it possible to optically detect an
Zu diesem Zweck ist in der Messkammer 5 des Ölnebeldetektors 1, wie in der Detailansicht der
Zur Durchlichtmessung umfasst die optische Messanordnung 44 ein erstes Funktionspaar 47 aus einer Lichtquelle 45 und einem Lichtdetektor 46, sowie ein zweites solches Funktionspaar 48, welches analog ausgebildet ist (Vgl.
In
Mittels eines in
In Bezug auf die Lichtquelle 45 des zweiten rechten Funktionspaars 48 empfängt der erste weitere Lichtdetektor 52 vorwärts gestreutes Licht (Messstrecke 73) und der zweite weitere Lichtdetektor 71 rückgestreutes Licht (Messstrecke 74). Umgekehrt empfängt der Lichtdetektor 52 rückwärts gestreutes Licht der linken Lichtquelle 45 (Messstrecke 75) und der Lichtdetektor 71 vorwärts gestreutes Licht der linken Lichtquelle 45 (Messstrecke 76). Mit anderen Worten bilden somit die Lichtdetektoren 52 und 71 ein redundantes Messpaar für (mehrfach) redundante Streulichtmessungen mit vorwärts und rückwärts gestreutem Licht.In relation to the
Der zweite weitere Lichtdetektor 71 ist somit zur Durchführung einer zweiten Streulichtmessung vorgesehen, nämlich unter Verwendung von Licht, welches die Lichtquelle 45 des zweiten Funktionspaars 48 aussendet. Diese zweite Streulichtmessung ist redundant zu der mittels des ersten weiteren Lichtdetektors 52 möglichen ersten Streulichtmessung unter Verwendung von Licht, welches die Lichtquelle 45 des ersten Funktionspaars 47 aussendet. Beispielsweise kann in Bezug auf von der linken Lichtquelle 45 ausgesandtes Licht der Detektor 71 vorwärts gestreutes Licht messen und gleichzeitig kann der andere Detektor 52 vorwärts gestreutes Licht der rechten Lichtquelle 45 messen.The second
Um von der von der Messanordnung 44 bereit gestellten Redundanz profitieren zu können verfügt der Ölnebeldetektor 1 über eine Berechnungseinheit, die dazu eingerichtet ist, zwei unabhängige Durchlichtmessungen mittels der ersten und zweiten optischen Messstrecke 6, 72, insbesondere gleichzeitig, auszuwerten. Dabei wird konstant eine Dioden-spezifische Verschmutzung ermittelt und bei späteren Berechnungen berücksichtigt. Durch diese Funktion kann das Wartungs-/Reinigungsintervall vergrößert werden.In order to be able to benefit from the redundancy provided by the measuring
Alternativ oder bei zu großen Verschmutzungen verwirft die Berechnungseinheit Messergebnisse, wenn die Messsignale aus der ersten und zweiten optischen Messstrecke 6, 72 zu stark voneinander abweichen.Alternatively, or if the contamination is too great, the calculation unit discards measurement results if the measurement signals from the first and second
Mit anderen Worten führt die Berechnungseinheit somit eine Plausibilitätsprüfung der Durchlichtmessung anhand von mit der zweiten optischen Messstrecke 72 gewonnenen Messdaten durch und zwar in Bezug auf Messdaten, die mit der ersten optischen Messstrecke 6 gewonnen wurden. Zusätzlich kann die Berechnungseinheit in analoger Weise auch eine Plausibilitätsprüfung einer der Streulichtmessungen durchführen, zum Beispiel anhand von mit der zweiten Streulichtmessung 73/75 gewonnenen Messdaten und zwar in Bezug auf Messdaten, die mit der ersten Streulichtmessung 74/76 gewonnen wurden (entweder für vorwärts oder rückwärts gestreutes Licht).In other words, the calculation unit thus carries out a plausibility check of the transmitted light measurement using measurement data obtained with the second
Die Berechnungseinheit, die in Form einer Elektronik-Einheit ausgestaltet ist, ist ferner dazu eingerichtet, eine Lichtabsorption auf Basis der beiden redundanten Durchlichtmessungen mit Hilfe der optischen Messstrecken 6 und 72 sowie eine Streulichtintensität auf Basis der mehrfach redundanten Streulichtmessungen (mittels vorwärts und rückwärts gestreutem Licht) mit Hilfe der optischen Messstrecken 73 und 74 quantitativ zu bestimmen. Aus solchen quantitativen Messungen lassen sich Rückschlüsse ziehen über die Konzentration des Ölnebels 2 in der Messkammer 5. Insbesondere kann dadurch zumindest indirekt ermittelt werden, ob der Ölnebel 2 Öltröpfchen aufweist, die ein potentiell explosives Öl-Luft-Gemisch in dem überwachten Raum 4 bilden können, auch wenn die genaue Größe der Öltröpfchen unbekannt bleibt.The calculation unit, which is designed in the form of an electronics unit, is also set up to calculate light absorption based on the two redundant transmitted light measurements using the
Die Berechnungseinheit ist darüber hinaus in der Lage, anhand der bestimmten Lichtabsorption und der bestimmten Streulichtintensität Messsignale, die einem Wasseranteil der Gasprobe in der Messkammer 5 zuordenbar sind, von Messsignalen zu unterscheiden, die einem Anteil eines Aerosols von Öltröpfchen, insbesondere von weniger als 10 µm Durchmesser, der Gasprobe zuordenbar sind. Hierzu verwendet die Berechnungseinheit gerade die bestimmte Streulichtintensität zur Differenzierung der beiden Messsignale, die vom Wasseranteil beziehungsweise vom Öl-Aerosol-Anteil erzeugt werden.The calculation unit is also able, on the basis of the determined light absorption and the determined scattered light intensity, to distinguish measurement signals that can be assigned to a water content of the gas sample in the
Um einen sicheren Betrieb des Verbrennungsmotors (als ein Beispiel einer mit dem Ölnebeldetektor 1 überwachbaren Kolbenmaschine) zu gewährleisten, gibt die Berechnungseinheit ein entsprechendes Warnsignal aus, wenn sie auf Basis der bestimmten Lichtabsorption und/oder der bestimmten Streulichtintensität auf die Anwesenheit des besagten Aerosols von Öltröpfchen schließt. In einem solchen Fall kann also der Betrieb des Verbrennungsmotors eingestellt werden.In order to ensure safe operation of the internal combustion engine (as an example of a piston engine that can be monitored with the oil mist detector 1), the calculation unit emits a corresponding warning signal if it detects the presence of said aerosol of oil droplets on the basis of the determined light absorption and/or the determined scattered light intensity closes. In such a case, the operation of the internal combustion engine can be stopped.
Die Berechnungseinheit realisiert somit ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Detektion des Ölnebels 2 in der Messkammer 5, bei dem die beiden Messtrecken 6 und 72 gleichzeitig oder alternierend für eine redundante Durchlichtmessung ausgewertet werden, während zusätzlich eine weitere Streulichtmessung, entweder unter Verwendung von Licht der ersten Messtrecke 6 oder 72 und eines oder beiden der weiteren Lichtdetektoren 52 und 71, erfolgt und wobei die Detektion des Ölnebels 2 auf der Durchlichtmessung und der Streulichtmessung beruht.The calculation unit thus implements a method according to the invention for detecting the
Hierbei wird, wie bereits beschrieben, die Dioden-spezifische Verschmutzung erkannt und bei der Messung berücksichtigt. Das verlängert die Wartungsintervalle, ergibt eine höhere Genauigkeit und/oder unterbindet Fehlalarme.As already described, the diode-specific contamination is recognized and taken into account in the measurement. This extends maintenance intervals, increases accuracy and/or eliminates false alarms.
Die Berechnungseinheit setzt bei diesem Verfahren ferner die beiden weiteren Lichtdetektoren 52 und 71 gleichzeitig oder alternierend ein, um die Streulichtmessung redundant auszugestalten. Hierfür werden die weiteren optischen Messtrecken 73 und 74 eingesetzt, die in
Der Ölnebeldetektor 1 weist darüber hinaus noch weitere Merkmale auf, die möglicherweise von eigener erfinderischer Qualität sind. Denn um eine möglichst genaue Vermessung der kritischen kleinen Öltröpfchen mit Durchmessern von weniger als 10 µm in der Messkammer 5 zu ermöglichen, müssen diese von größeren Öltropfen, die sich ebenfalls in der Gasprobe befinden können oder sich aufgrund von Kondensation oder Agglomerationsprozessen erst beim Transport der Gasprobe durch den Ölnebeldetektor 1 bilden, separiert werden.The
Zu diesem Zweck ist vorgesehen, wie anschaulich anhand der
Eine genauere Betrachtung der
Die Vorkammer 50 dient dabei als eine Art Beruhigungszone, in welcher Turbulenzen in dem Gasstrom 13 abgebaut werden können. Im Ergebnis findet in der Vorkammer 50 eine erste Abscheidung von größeren Ölpartikeln ab. Diese können dann über die Ansaugöffnung 69, der Schwerkraft folgend, zurück in die Gasentnahmevorrichtung 29 und von dort über die in
Ferner ist eine Gasabführung 10 ausgebildet als ein Kanal zum Abführen von Gas aus der Messkammer 5. Die Gasabführung 10 erstreckt sich dabei von der Messkammer 5 ausgehend bis zur Gasfördervorrichtung 27 (Vgl.
Mit Hilfe des Ölnebeldetektors 1 ist somit ein Gasflusskreislauf gebildet, welcher - angetrieben von der Gasfördervorrichtung 27 des Ölnebeldetektors 1 - vom Kurbelraum 4 durch die Gasentnahmevorrichtung 29 in den Ölnebeldetektor 1 führt und anschließend erneut durch die Gasentnahmevorrichtung 29 - im Beispiel über einen separaten Rückführkanal 67 - zurück in den Kurbelraum 4.With the help of the
Der vorgesehene Bypass 11 dient dabei zum Abführen von Gas aus dem Ansaugkanal 7 unter Umgehung der Messkammer 5 in den Austrittskanal 55 und von dort zurück in den Kurbelraum 4. Besonders einfach lässt sich dies realisieren, wenn - wie im Ausführungsbeispiel der Figuren gezeigt - der Bypass 11 die Gaszuführung 9 mit der Gasabführung 10 verbindet.The
Wie aus der Illustration der verschiedenen Gasflüsse innerhalb des Ölnebeldetektors 1 gemäß
Der Ansaugkanal 7 verzweigt sich an der in
Der zweite, restliche Teilgasstrom 15 des durch den Ansaugkanal 7 strömenden Gasstroms 13 ist hingegen durch die Gaszuführung 9 in die Messkammer 5 geleitet.In contrast, the second, remaining
Die Aufteilung des einströmenden Gasstroms 13 in die beiden Teilgasströme 14 und 15 verfolgt das Ziel, größere Öltröpfchen in den Bypass 11 abzusondern und vornehmlich kleinere Öltröpfchen, die für die Explosionsgefahr relevant sind, in die Messkammer 5 zu leiten, damit diese dort - ungestört von den größeren Öltröpfchen - präzise vermessen werden können.The division of the inflowing
Zu diesem Zweck zweigt die Gaszuführung 9 an der Verzweigungsstelle 12 von dem Ansaugkanal 7, bezogen auf die in
Das Abscheiden der großen Öltröpfchen hat weiter den Vorteil, dass die Verschmutzung der Messkammer/ der Dioden vermindert wird, was die Wartungs-/Reinigungsintervalle erheblich streckt. In bestimmten Anwendungen kann so ein zuverlässiger Betrieb des Ölnebeldetektors 1 über Jahre hinweg gewährleistet werden.Separating the large oil droplets also has the advantage that contamination of the measuring chamber/diodes is reduced, which considerably extends the maintenance/cleaning intervals. In certain applications, reliable operation of the
Mit anderen Worten führt somit in der Einbausituation die Gaszuführung 9 den zweiten Teilgasstrom 15 entgegen der Schwerkraft und - bei genauer Betrachtung der
Um die Separation der größeren Öltröpfchen von den kleineren Öltröpfchen zu verbessern ist zusätzlich in dem Ansaugkanal 7 noch vor der Verzweigungsstelle 12 ein Beschleunigungsabschnitt 17 ausgebildet (Vgl.
Durch die Beschleunigung wird erreicht, dass gerade die größeren Öltröpfchen eine hohe kinetische Energie erreichen, sodass diese zunächst geradlinig weiter fliegen, bis sie auf die in
Durch den Beschleunigungsabschnitt 17 und den Bypass 11 wird somit ein Trägheitsabscheider ausgebildet, welcher schwere Öltröpfchen oder sonstigen Schmutz in den Bypass 11 abscheidet und so verhindert, dass diese die Messkammer verschmutzen.The
Die kleinen und damit leichteren Öltröpfchen können ihre Richtung hingegen leichter ändern, da sie eine vergleichsweise geringe kinetische Energie aufweisen, und werden daher bevorzugt noch vor der Umlenkfläche 21 in die Gaszuführung 9 abgesondert und gelangen so in die Messkammer 5.The small and therefore lighter oil droplets, on the other hand, can change their direction more easily because they have a comparatively low kinetic energy, and are therefore preferably separated into the
Gut zu erkennen in den
Darüber hinaus ist es für eine effiziente Separation der kleineren Öltröpfchen vorteilhaft, wenn - wie in
Wie in den
Ferner ist in den
Die Förderung des zweiten Teilgasstroms 15 durch die Messkammer 5 geschieht mit Hilfe einer Venturi-Düse 25, die mittels einer Querschnittsverengung 26 im Bereich des Bypasses 11, ausgebildet ist, wie in
Um diese hohe Strömungsgeschwindigkeit des ersten Teilgasstroms 14 im Bereich des Bypasses 11 zu erzielen, ist die Gaszuführung 9 im Vergleich zu dem Bypass 11 so ausgestaltet, dass diese einen höheren Strömungswiderstand aufweist. Dadurch wird erreicht, dass eine mittlere Strömungsgeschwindigkeit durch den Bypass 11 eine mittlere Strömungsgeschwindigkeit durch die Messkammer 5 übersteigt.In order to achieve this high flow speed of the first
Die Venturi-Düse 25 wirkt hierbei mit dem höheren Strömungswiderstand zusammen, um eine stabile Durchströmung der Messkammer 5 zu erzeugen.Here, the
Die zuvor erläuterten Vorrichtungsmerkmale ermöglichen somit ein Verfahren zur Detektion und/oder Analyse potentiell explosiver Öl-Luft-Gemische in einem überwachten Raum 4, insbesondere in Kurbelräumen oder sonstigen Innenräumen von Verbrennungsmotoren, Kompressoren und sonstigen Kolbenmaschinen, bei dem eine Gasprobe mit Hilfe der Gasfördervorrichtung 27 des Ölnebeldetektors 1 durch eine in dem überwachten Raum 4 / Innenraum angeordnete Ansaugöffnung 8 des Ölnebeldetektors 1 aus dem überwachten Raum 4 / Innenraum entnommen wird. Hierfür muss etwas der Verbrennungsmotor nicht extra aufwändig angepasst werden. Denn die einzige Voraussetzung hierfür ist, dass die Kolbenmaschine, insbesondere der Verbrennungsmotor oder der Kompressor, eine Durchführung bietet, durch die die Gastentnahmevorrichtung 29 des Ölnebeldetektors 1 von außen in den Innenraum geführt und anschließend abgedichtet werden kann.The device features explained above thus enable a method for the detection and/or analysis of potentially explosive oil-air mixtures in a monitored
Wird ein wie zuvor beschriebener Bypass 11 realisiert, kann die Gasprobe in dem Ölnebeldetektor 1 zudem in mindestens zwei Teilgasströme 14, 15 aufgeteilt werden, sodass ein erster Teilgasstrom 14 durch den Bypass 11 unter Umgehung der Messkammer 5 geführt wird, während ein zweiter, insbesondere restlicher, Teilgasstrom 15 durch eine Gaszuführung 9 in die Messkammer 5 geführt wird.If a
Durch die zuvor beschriebenen Maßnahmen kann dabei erreicht werden, dass kleinere Öltröpfchen mit Durchmessern von weniger als 10 µm, die in der Gasprobe enthalten sind, von dem ersten Teilgasstrom 14 beziehungsweise dem einströmenden Gasstrom 13 separiert werden und zwar so, dass ein relativer Anteil dieser kleineren Öltröpfchen in dem zweiten Teilgasstrom 15 erhöht wird im Vergleich zu einem relativen Anteil dieser kleineren Öltröpfchen in der Gasprobe. Mit anderen Worten ist somit der relative Anteil von größeren Öltröpfchen in der Messkammer 5 geringer als in der ursprünglichen aus dem Innenraum entnommenen Gasprobe, was vorteilhaft ist für eine präzise Vermessung der besagten kleineren Öltröpfchen, da die größeren Öltröpfchen die Durchlicht- beziehungsweise Streulichtmessungen nicht mehr stören können.The measures described above can be used to ensure that smaller oil droplets with a diameter of less than 10 µm contained in the gas sample are separated from the first
Nochmals zurück kommend auf die eingangs erläuterte optische Messanordnung 44 kann gesagt werden, dass bei der in den Figuren dargestellten Ausgestaltung des Ölnebeldetektors 1 vorgesehen ist: ein erstes Funktionspaar 47 aus einer Lichtquelle 45 und einem Detektor 46 zusammengefasst zu einer ersten entnehmbaren Baueinheit; ein gegenüberliegendes zweites Funktionspaar 48 aus einer Lichtquelle 45 und einem Detektor 46 zusammengefasst zu einer zweiten entnehmbaren Baueinheit; sowie zwei separate, voneinander beabstandet angeordnete Streulichtdetektoren 52 und 71, wobei die beiden Funktionspaare 47, 48 zwei redundante Durchlichtmessungen 6, 72 realisieren und
die beiden Streulichtdetektoren 52, 71 jeweils eine Streulichtmessung 73/74 mit Licht realisieren, welches von jeweils einem der Funktionspaare 47/48 ausgesandt und an einer in der Messkammer 5 befindlichen Gasprobe gestreut wurde. Somit können zwei insbesondere zwei redundante Streulichtmessungen gleichzeitig ausgewertet werden und auch die beiden gegenläufigen Durchlichtmessungen 6, 72 sind gleichzeitig auswertbar. Ferner wurde erläutert, dass dabei eine jeweilige Sichtlinie 53 des jeweiligen Streulichtdetektors 52/71 einen Winkel von mindestens 10° mit einer Linie einschließen kann, welche das erste Funktionspaar 47 mit dem zweiten Funktionspaar 48 verbindet. Diese gedachte Linie bildet dabei eine Achse der beiden Durchlichtmessungen 6 und 72.Coming back to the optical measuring
the two scattered
Zusammenfassend wird zur Verbesserung der Messsicherheit und Messgenauigkeit eines Ölnebeldetektors 1 zur Detektion und/oder Analyse potentiell explosiver Öl-Luftgemische vorgeschlagen, dass der Ölnebeldetektor 1 intern einen Bypass 11 aufweist, mit dem ein erster Teilgasstrom 14, der einen im Vergleich zu einem durch eine Ansaugöffnung 8 von dem Ölnebeldetektor 1 angesaugten Gasstrom 13 erhöhten relativen Anteil an größeren Öltröpfchen von mindestens 10 µm Durchmesser aufweist, an einer optischen Messkammer 5 vorbei geführt wird, sodass ein zweiter, insbesondere restlicher, Teilgasstrom 15, welcher in der Messkammer 5 optisch vermessen wird, vornehmlich kleinere Öltröpfchen von weniger als 10 µm Durchmesser aufweist. Dadurch kann die Sicherheit und Genauigkeit in der Detektion dieser kleineren Öltröpfchen von weniger als 10 µm Durchmesser, die zur Ausbildung potentiell explosiver Gemische führen können, erhöht werden. Ferner wird vorgeschlagen eine Kombination aus einer redundanten Durchlichtmessung 6, 72 und einer mehrfach redundanten Streulichtmessung 73/74, 75/76 zur optischen Detektion der kleineren Öltröpfchen einzusetzen. Durch den Bypass 11 wird die Verschmutzung reduziert. Dies verbessert erheblich die Sicherheit gegen Fehlalarme, verbessert die Messgenauigkeit und verlängert die Reinigungsintervalle.In summary, to improve the measurement reliability and measurement accuracy of an
Wie man in
Wie in
Um hierbei möglichst wenig Gasverlust aus dem Ansaugkanal 7 zu verursachen, ist eine erste Dichtung 33a mit Hilfe eines Elastomerrings zwischen der Lüfterflügelanordnung 31 und dem Antriebsmotor 32 ausgebildet (Vgl.
In Gasleckage-Richtung hinter der Dichtung 33a ist ein Zwischenraum 35 gebildet (Vgl. dazu auch
Die gesamte Gasfördervorrichtung 27 / Gasförderpumpe 28 kann mit dem Patronengehäuse 36 in eine hierfür vorgesehene Aufnahme 37 am Ölnebeldetektor 1 eingesetzt werden, wie in
Da nicht ausgeschlossen werden kann, dass im Betrieb eine Leckage von Gas aus dem Ansaugkanal 7 durch die erste Dichtung 33a (oder eine Dichtung 33c) in den Zwischenraum 35 erfolgt, ist dieser mittels einer Entlüftung 34 nach außen entlüftet, wie in den
Das Patronengehäuse 36 bildet somit die Belüftung des Zwischenraums 35 mit aus. Durch die Entlüftung 34 werden somit Gase, welche ausgehend vom Ansaugkanal 7 die erste Dichtung 33a (oder die Dichtung 33c) passiert haben, nach außen in die Aufnahme 37 und von dort in die Umgebung abgeführt, wie anhand der gestrichelten Linie in
Mit diesen Vorkehrungen lässt sich somit ein sehr sicheres Verfahren zur Detektion explosiver Öl-Luftgemische in einem Innenraum eines Verbrennungsmotors mit Hilfe eines Ölnebeldetektors 1 realisieren. Hierbei wird zunächst eine Gasprobe mit Hilfe der Gasfördervorrichtung 27 aus dem Innenraum entnommen, wobei die Gasprobe mittels einer Lüfterflügelanordnung 31 angesaugt wird, die in dem Ansaugkanal 7 angeordnet ist. Dadurch gelangt die Gasprobe in die Messkammer 5 des Ölnebeldetektors. Gas aus dem Ansaugkanal 7, welches dabei in Richtung des Antriebsmotors 32 der Gasfördervorrichtung 27, insbesondere durch die erste Dichtung 33a (oder die Dichtung 33c) hindurch, aus dem Ansaugkanal 7 entweicht, wird dabei mittels der zuvor beschriebenen Entlüftung 34 nach außen abgeführt. Dadurch kann sich kein explosives Gemisch in unmittelbarer Nähe des elektrischen Antriebsmotors 32 mehr ausbilden, insbesondere aufgrund der zweiten Dichtung 33b (oder eine Dichtung 33d).With these precautions, a very reliable method for detecting explosive oil-air mixtures in an interior of an internal combustion engine can thus be implemented with the aid of an
Zusammenfassend wird zur Verbesserung der Handhabung wie der Betriebssicherheit eines optischen Ölnebeldetektors 1 zur optischen Detektion von feinem Ölnebel 2 vorgeschlagen, dass eine optisch zu untersuchende Gasprobe von dem Ölnebeldetektor 1 mittels einer elektrischen Gasförderpumpe 28 in eine Messkammer 5 gefördert wird und dass dabei ein elektrischer Antriebsmotor 32 der Gasförderpumpe 28 mittels eines nach außen entlüfteten Zwischenraums 35 von einem Ansaugkanal 7 des Ölnebeldetektors 1 entkoppelt ist, durch den die Gasprobe mittels der Gasförderpumpe 28 gefördert wird.In summary, to improve the handling and the operational reliability of an optical
Der in den Figuren illustrierte Ölnebeldetektor 1 ist nicht nur zum Einsetzen in ein Gehäuse 3, welches einen Innenraum 4 begrenzt, eingerichtet, wie in
Bei dem in den Figuren gezeigten Beispiel bildet der Ölnebeldetektor 1, genauer dessen Gasentnahmevorrichtung 29, die Testgaszuführung 41 selbst aus, wie anhand der
Die Gasentnahmevorrichtung 29 bietet einen erstenKanal 42,der als Einlasskanal 51 für ein Testgas dient.Indem der Ölnebeldetektor 1 das inden 5 ,6 und8 erkennbare Einlassventil 56 für das Testgas ansteuert, kann der Ölnebeldetektor 1 somit einen (mit Pfeilen in8 illustrierten) Testgasstrom 59durch das Einlassventil 56 undden Einlasskanal 51 bis inden Innenraum 4 bewirken. Hierbei endet derEinlasskanal 51 gerade im Bereich der Einlassöffnung 8der Gasentnahmevorrichtung 29. Dies bewirkt, dass das Testgasdurch die Einlassöffnung 8 und einen sich anschließenden zweitenKanal 43, als Teil des zuvor erläuterten Ansaugkanals 7, strömen kann und damit denselben Wegbis zur Messkammer 5 zurücklegt, den eine Gasprobe im normalen Messbetriebvon dem Kurbelinnenraum 4bis zur Messkammer 5 zurücklegt.
- The
gas sampling device 29 offers afirst channel 42, which serves as aninlet channel 51 for a test gas. By theoil mist detector 1 in the5 ,6 and8th detectable inlet valve 56 for the test gas, theoil mist detector 1 can thus have a (with arrows in8th illustrated) causetest gas flow 59 through theinlet valve 56 and theinlet channel 51 into theinterior 4. In this case, theinlet channel 51 ends precisely in the area of theinlet opening 8 of thegas sampling device 29. This means that the test gas can flow through theinlet opening 8 and a subsequentsecond channel 43, as part of theintake channel 7 explained above, and thus the same way to the measuringchamber 5 travels that a gas sample travels from thecrank interior 4 to the measuringchamber 5 in normal measuring operation.
Während der erste Kanal 42 somit dem Zuführen eines definierten Testgasstroms 5 in den Innenraum 4 dient, ist der Zweck des zweiten Kanals 43 das Abführen der Testgasprobe aus dem Innenraum 4 in die außen liegende Messkammer 5. Hierbei verbindet der zweite Kanal 43 die Ansaugöffnung 8 mit der Messkammer 5 bildet somit den zuvor erläuterten Ansaugkanal 7 mit aus. In
Denn wie bereits erläutert wurde, weist der Ölnebeldetektor 1 zudem eine Gasfördervorrichtung 27 in Form einer elektrischen Gasförderpumpe 28 zum aktiven Entnehmen von Gasproben aus dem Innenraum 4 auf sowie die besagte Gasentnahmevorrichtung 29. Mit der in den
Wie man gut in der Längsschnittansicht der
Die
Die Ausgestaltung der
Wie bereits zuvor erläutert wurde, ist die Messkammer 5 mit dem Ansaugkanal 7 verbunden, der - wie die
Dadurch, dass die Testgaszuführung 41 in die Gasentnahmevorrichtung 29 integriert ist muss somit nur eine Durchführung 40 in dem Gehäuse 3 vorgesehen werden. Hierbei ist die Gasentnahmevorrichtung 29 gerade so ausgestaltet, dass diese durch die Öffnung 40 mit einem ¾ Zoll-Gewinde passt. Somit kann die Messanordnung einfach bei einer bestehenden Maschine nachgerüstet werden, da derartige Zugangsöffnungen üblich sind.Due to the fact that the
Der Ölnebeldetektor 1 kann darüber hinaus selbsttätig einen Selbsttest seiner Funktionsweise auf Basis einer an einer Gasprobe des Testgases in der Messkammer 5 vorgenommenen optischen Messung ausführen. Hierbei gibt der Ölnebeldetektor 1 auch das Ergebnis des Selbsttests in Form eines Benutzerhinweises aus und speichert dieses in einem internen Speicher ab.In addition, the
Mit der in den Figuren gezeigten Ausführung des Ölnebeldetektors 1 lässt sich somit ein Verfahren zur Sicherheitsüberprüfung des Ölnebeldetektors 1 umsetzen, bei dem der Ölnebeldetektor 1 durch Ansteuern des Einlassventils 56 der Testgaszuführung 41 das Testgas in den von dem Ölnebeldetektor 1 überwachten Innenraum 4 einführt. Anschließend entnimmt der Ölnebeldetektor 1 mit Hilfe seiner Gasfördervorrichtung 27 Testgas wieder aus dem Innenraum 4 und vermisst diese anschließend optisch in der Messkammer 5 im Rahmen der zuvor diskutierten Testmessung. Dabei überprüft der Ölnebeldetektor 1 seine eigene korrekte Funktionsweise anhand eines Messergebnisses dieser Testmessung. Beispielsweise kann der Ölnebeldetektor 1 überprüfen, ob - für eine von ihm eingestellte Volumenrate des Testgasstroms 59 eine Mindestmenge / Mindestkonzentration an Testgas in der Messkammer detektiert werden kann. Ist dies der Fall, kann geschlossen werden, dass die Gasentnahmevorrichtung 29 einen für einen sicheren Betrieb notwendigen Mindestvolumenstrom an Testgas passieren lässt.With the embodiment of the
Bei diesem Verfahren fördert die Gasfördervorrichtung 27 somit durch die Gasentnahmevorrichtung 29 Testgas in die Messkammer 5 entlang desselben Weges, entlang welchem im Normalbetrieb Gasproben aus der Atmosphäre des Innenraums 4 in die Messkammer 5 gelangen.In this method, the
Zur Verbesserung der Sicherheit der optischen Detektion von feinem Ölnebel 2 mit Hilfe eines Ölnebeldetektors 1 wird somit vorgeschlagen, dass ein Testgas mittels einer von dem Ölnebeldetektor 1 bereit gestellten oder zumindest angesteuerten Testgaszuführung 41 in einen Innenraum 4 eingespült wird und anschließend eine Gasprobe des Testgases durch eine Gasentnahmevorrichtung 29 des Ölnebeldetektors 1 hindurch wieder aus dem Innenraum 4 entnommen wird, um diese mit Hilfe des Ölnebeldetektors 1 optisch zu vermessen. Hierbei folgt das Testgas bevorzugt einem Strömungsweg bis zu einer optischen Messkammer 5 des Ölnebeldetektors 1, den eine Gasprobe aus dem Innenraum 4 in einem Normalbetrieb des Ölnebeldetektors 1 ausgehend von einer Ansaugöffnung 8 nimmt.In order to improve the reliability of the optical detection of
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Ölnebeldetektoroil mist detector
- 22
- Ölnebeloil mist
- 33
- Gehäuse (insbesondere Kurbelraumgehäuse)Housing (especially crankcase housing)
- 44
- Innenraum (insbesondere Kurbelraum)Interior (especially crankcase)
- 55
- Messkammermeasuring chamber
- 66
- optische Messstreckeoptical measuring section
- 77
- Ansaugkanalintake duct
- 88th
- Ansaugöffnungintake port
- 99
- Gaszuführunggas supply
- 1010
- Gasabführunggas evacuation
- 1111
- Bypassbypass
- 1212
- Verzweigungsstellebranch point
- 1313
- Gasstrom (durch 7)gas flow (through 7)
- 1414
- erster Teilgasstrom (von 13, wird an 5 vorbeigeführt)first partial gas flow (of 13, is led past 5)
- 1515
- zweiter Teilgasstrom (von 13, gelangt in 5)second partial gas stream (from 13, enters 5)
- 16a16a
- Strömungsrichtung (von 13)Flow Direction (of 13)
- 16b16b
- Strömungsrichtung (von 13)Flow Direction (of 13)
- 16c16c
- Strömungsrichtung (von 13)Flow Direction (of 13)
- 16d16d
- Strömungsrichtung (von 13)Flow Direction (of 13)
- 16e16e
- Strömungsrichtung (von 13)Flow Direction (of 13)
- 1717
- Beschleunigungsabschnitt (von 7)Acceleration Section (of 7)
- 1818
- Beschleunigungsrichtung (von 17)Acceleration Direction (of 17)
- 1919
- Anstiegrise
- 2020
- Prallflächebaffle
- 2121
- Umlenkflächedeflection surface
- 2222
- Fangtrichterdrogue
- 2323
- Richtungsumkehrreversal of direction
- 2424
- Vereinigungsstellemerging office
- 2525
- Venturi-Düseventuri nozzle
- 2626
- Querschnittsverengungconstriction
- 2727
- Gasfördervorrichtunggas conveying device
- 2828
- Gasförderpumpegas pump
- 2929
- Gasentnahmevorrichtunggas sampling device
- 3030
- Ansaugrohrintake pipe
- 3131
- Lüfterflügelanordnungfan blade assembly
- 3232
- Antriebsmotor (von 27)Drive Motor (of 27)
- 33a33a
- (erste) Dichtung(first) seal
- 33b33b
- (zweite) Dichtung(second) seal
- 33c33c
- Dichtungpoetry
- 33d33d
- Dichtungpoetry
- 3434
- Entlüftungventilation
- 3535
- Zwischenraum (von außen belüftet)intermediate space (ventilated from the outside)
- 3636
- Patronengehäuse (von 32)cartridge case (of 32)
- 3737
- Aufnahme (für 36)Recording (for 36)
- 3838
- Entlüftungsöffnung (von 36)Air Vent (of 36)
- 3939
- GehäuseHousing
- 4040
- Durchführung (in 3 für 29)Implementation (in 3 for 29)
- 4141
- Testgaszuführungtest gas supply
- 4242
- erster Kanal (von 29)first channel (of 29)
- 4343
- zweiter Kanal (von 29)5second channel (of 29)5
- 4444
- optische Messanordnungoptical measuring arrangement
- 4545
- Lichtquellelight source
- 4646
- Lichtdetektorlight detector
- 4747
- erstes Paar (aus 45 und 46)first pair (of 45 and 46)
- 4848
- zweites Paar (aus 45 und 46)second pair (from 45 and 46)
- 4949
- Aufnahme (für 47/48/52/71)Recording (for 47/48/52/71)
- 5050
- Vorkammerantechamber
- 5151
- Einlasskanal (für Testgas)inlet channel (for test gas)
- 5252
- weiterer Lichtdetektor (zur Streulichtmessung)additional light detector (for scattered light measurement)
- 5353
- Sichtlinie (von 52)line of sight (of 52)
- 54a54a
- (erste) Austrittsöffnung(first) outlet opening
- 54b54b
- (zweite) Austrittsöffnung(second) outlet opening
- 5555
- Austrittskanalexit channel
- 5656
- Einlassventil (für Testgas)inlet valve (for test gas)
- 5757
- Ausflussöffnungoutflow opening
- 5858
- Schnittstelle (für 29)Interface (for 29)
- 5959
- Testgasstromtest gas flow
- 6060
- Entlüftungsöffnung (von 37)Air Vent (of 37)
- 6161
- Trennwandpartition wall
- 6262
- Entlüftungsöffnungvent hole
- 6363
- Spannelementclamping element
- 6464
- WelleWave
- 6565
- Rückführstromreturn current
- 6666
- Rückführöffnungreturn port
- 6767
- Rückführkanalreturn channel
- 6868
- Wandung von 37wall of 37
- 6969
- Ansaugöffnung von 70Intake opening from 70
- 7070
- Messteilmeasuring part
- 7171
- weiterer Lichtdetektor (zur Streulichtmessung)additional light detector (for scattered light measurement)
- 7272
- optische Messstreckeoptical measuring section
- 7373
- optische Messstreckeoptical measuring section
- 7474
- optische Messstreckeoptical measuring section
- 7575
- optische Messstreckeoptical measuring section
- 7676
- optische Messstreckeoptical measuring section
Claims (8)
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---|---|---|---|
DE102020128688.0A DE102020128688B4 (en) | 2020-10-30 | 2020-10-30 | Oil mist detector with gas pumping device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102020128688.0A DE102020128688B4 (en) | 2020-10-30 | 2020-10-30 | Oil mist detector with gas pumping device |
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Publication Number | Publication Date |
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DE102020128688A1 DE102020128688A1 (en) | 2022-05-05 |
DE102020128688B4 true DE102020128688B4 (en) | 2023-01-26 |
Family
ID=81184057
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE102020128688.0A Active DE102020128688B4 (en) | 2020-10-30 | 2020-10-30 | Oil mist detector with gas pumping device |
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Country | Link |
---|---|
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1078788B (en) | 1955-12-17 | 1960-03-31 | Graviner Manufacturing Co | Photoelectric display device for oil fog u. Like. In gases with a two-way valve in the gas supply line |
JP2005030945A (en) | 2003-07-07 | 2005-02-03 | Daihatsu Diesel Mfg Co Ltd | Oil mist concentration detecting apparatus |
KR100629915B1 (en) | 2005-10-21 | 2006-09-28 | 주식회사 스펙스 | Oil mist density monitor system |
-
2020
- 2020-10-30 DE DE102020128688.0A patent/DE102020128688B4/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE1078788B (en) | 1955-12-17 | 1960-03-31 | Graviner Manufacturing Co | Photoelectric display device for oil fog u. Like. In gases with a two-way valve in the gas supply line |
JP2005030945A (en) | 2003-07-07 | 2005-02-03 | Daihatsu Diesel Mfg Co Ltd | Oil mist concentration detecting apparatus |
KR100629915B1 (en) | 2005-10-21 | 2006-09-28 | 주식회사 스펙스 | Oil mist density monitor system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102020128688A1 (en) | 2022-05-05 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |