DE102021102116A1 - Vorrichtung zur Filterüberwachung einer Filterstation - Google Patents

Abstract

Bei einer Vorrichtung zur Filterüberwachung einer Filterstation, mit einem Filtergehäuse 6 in dem eine Filterpatrone 7 angeordnet ist, wobei die Filterpatrone 7 von dem zu reinigenden Medium durchströmt wird, mit einem Zulauf 2 über den das Medium zur Filterpatrone 7 geführt wird mit einem Ablauf 3 über den das gefilterte Medium von der Filterstation 1 weitergeleitet wird, mit einem Bypass 4, der den Zulauf 2 direkt mit dem Ablauf 3 verbindet, ist erfindungsgemäß in dem Bypass 4 ein mechatronischer Strömungssensor 10 angeordnet, der ein Signal ausgibt, das den Verschmutzungsgrad der Filterpatrone 7 anzeigt (Fig. 2).

Description

• Typischerweise erfolgt die Überwachung von Filtern in Filterstationen dadurch, dass die Druckdifferenz zwischen dem Zulauf und Ablauf des Mediums (Wasser, Öl, Luft) gemessen wird, und wenn die Druckdifferenz einen gewissen Schwellwert übersteigt, ein Alarmsignal ausgegeben wird.
  Eine derartige Vorrichtung ist aus dem Dokument DE 102016013588 bekannt.
• Diese Vorrichtung und Art der Filterüberwachung hat folgende Nachteile:
• Diese Filter unterliegen typischerweise laufenden Druckschwankungen. Dadurch ist der Differenzdruck auch Schwankungen unterworfen und die daraus resultierende Entscheidung ob Filter verschmutzt oder nicht.

Das Medium steht typischerweise unter hohem Druck und der zu überwachende Differenzdruck ist klein. Das heißt bei großem Absolutdruck sind kleine relative Druckschwankungen im Bereich von wenigen 100 mBar zu detektieren. Ein entsprechender Drucksensor wird deshalb immer in seinem Grenzbereich bezüglich Minimal-/Maximaldruck betrieben.
Aus der DE2335276 ist ein Filter für ein Fluid bekannt, bei dem die Filterverschmutzung mit einem mechanischen Federelement bestehend aus einer Feder und einem Kolben erfasst wird. Aufgrund der Druckdifferenz vor und nach dem Filter wird der Kolben ausgelenkt. Übersteigt die Druckdifferenz einen Mindestwert, so wird ein kleiner Strömungskanal freigegeben.
Bei dem Federelement handelt es sich um einen statischen Druckmesser.
Dieser Filter ist nur für vorgegebenen Versorgungsdruck im Zulauf des Filters und einen Filterverschmutzungsgrad ausgelegt.
Aus der DE3148454 ist eine alarmgebende Ventilvorrichtung bekannt. Diese Vorrichtung kann zur Filterüberwachung eingesetzt werden. Sobald der Differenzdruck an der Ventilvorrichtung einen Mindestwert übersteigt, setzt ein Schnappeffekt ein und ein Kontakt wird ausgelöst.
Aufgabe der Erfindung ist es diese Nachteile zu überwinden, insbesondere soll eine Detektion eines erforderlichen Filterwechsels einfach, zuverlässig und kostengünstig erfolgen.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung zur Filterüberwachung einer Filterstation gemäß Anspruch 1.
• Nachfolgend ist die Erfindung näher beschrieben.
  Es zeigen:
• 1 Filterstation mit Bypass
• 2 erfindungsgemäße Filterstation
• 3 Aufsicht eines mechatronischen Strömungssensor im eingebauten Zustand teilweise geschnitten;
• 4 Längsschnitt eines mechatronischen Strömungssensors gemäß 3
• In 1 ist eine herkömmliche Filterstation 1 mit einem Zulauf 2 und einem Ablauf 3 dargestellt.
  Der Zulauf 2 und der Ablauf 3 sind zusätzlich über einen Bypass 4 in dem ein Ventil 5 vorgesehen ist verbunden.
  Die Filterstation 1 besteht aus einem Filtergehäuse 6 in dem eine Filterpatrone 7 angeordnet ist.
  Nur ein geringer Anteil des strömenden Mediums wird über den Bypass 4 geführt. Dieser Anteil kann mit dem Ventil 5 eingestellt werden.
• 2 zeigt eine erfindungsgemäße Filterstation 1 mit Zulauf 2, Ablauf 3 und Bypass 4 in dem ein mechatronischer Strömungssensor 10 vorgesehen ist. Die Anmelderin stellt her und vertreibt seit vielen Jahren mechatronische Strömungssensoren mit einem Schiebeelement, das gegen eine Federkraft ausgelenkt wird, unter der Bezeichnung SBU, SBY und SB.Stirnseitig weist das Schiebelement einen konusförmigen Adapter auf, der einen von der Federauslenkung variablen freien Querschnitt freigibt.
  Beispielsweise kann als mechatronischer Strömungssensor der unter der Typenbezeichnung SB623 von der Anmelderin erhältliche mechatronischer Strömungssensor eingesetzt werden.
  Nachfolgend ist die Funktion der Erfindung erläutert.
  Je stärker die Filterpatrone verschmutzt ist, desto mehr Medium strömt aufgrund der Druckverhältnisse über den Bypass 4. Die Durchflussmenge (Volumenstrom) über den Bypass 4 wird mit dem mechatronischen Strömungsmesser erfasst und in ein entsprechendes Signal (digital/analog) umgewandelt, das am Signalausgang z. B. als 0-10 V Spannungssignal wird ausgegeben und das ein Maß für den Verschmutzungsgrad der Filterpatrone ist. Über die eingebaute Feder des Strömungssensors kann der Gegendruck und damit die Empfindlichkeit eingestellt werden, bei welchem Strömungsstartwert die Messung anfängt und der Bypass sich öffnet. Ggf. Anpassung auf Filterparameter.
• Über einen Signalausgang des mechatronischen Strömungssensors 10 kann eine Durchflussanzeige mit der Einheit l/min angesteuert werden, die dem Anwender z. B. durch einen Farbumschlag auf eine rote Darstellung signalisiert, wenn ein Tausch der Filterpatrone erforderlich ist. Die Durchflussanzeige dient damit zur Signalisierung eines Filteraustausches.
  Die Erfindung weist folgende Vorteile auf:
• Auch bei starken Druckschwankungen ist eine zuverlässige Detektion des Verschmutzungsgrads der Filterpatrone möglich.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es auch bei hohen Drücken unter denen das Medium in vielen Anwendungsfällen steht möglich, eine zuverlässige Detektion des Verschmutzungsgrads der Filterpatrone durchzuführen.
Bereits ein Druckabfall von weniger als 20 mbar, der durch eine verschmutzte Filterpatrone an der Filterstation erzeugt wird, kann der mechatronische Strömungssensor erfassen, insbesondere auch bei einem Systemdruck von bis zu 400 Bar. Die Erfindung ist insbesondere für Hydraulik-Applikation mit hohen Systemdrücken und im Bereich der Wasserversorgung von Gebäuden mit mehreren Etagen einsetzbar.
Die Erfindung kann auch zur Überwachung von Vließfiltern, mit 3 µm Poren eingesetzt werden, die einen extrem geringe Druckabfall bei Verschmutzung aufweisen.
Die mechatronischen Strömungssensoren, die die Anmelderin herstellt und vertreibt, zeigen einen sehr geringe Druckabfall. D. h. bereits geringe Druckabfälle über dem Filterelement führen zu einem messbaren Signal. Die Schiebelemente 12 bei einem mechatronischen Strömungssensor mit einem 1/8" Anschluss sind mit 3 N (Newton) vorgespannt, so dass Federkräfte von 0.1 N noch zu einer detektierbaren Positionsänderung des Schiebelements 12 führen.
Der Verschmutzungsgrad z. B. in % kann direkt angezeigt werden.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass der Schwellwert für den Volumenstrom, also der Verschmutzungsgrad des Filters einstellbar ist.
• Der Durchmesser des Bypass 4 im Verhältnis zum Zulauf 2 kann extrem klein gewählt werden, sogar weniger als 5% insbesondere weniger als 1 %.
• In 3 ist ein mechatronischer Strömungssensor 1 bestehend aus einem Sensorgehäuse 3 im eingebauten Zustand dargestellt. Das Sensorgehäuse 3 ist in ein ¾ Zoll Gewindeanschluss eines Schrägsitzventilgehäuses eingeschraubt. Das Schrägsitzventilgehäuse weist insgesamt drei Gewindeanschlüsse 102 auf. Die Strömungsrichtung des zu messenden flüssigen bzw. gasförmigen Mediums ist durch einen Pfeil gekennzeichnet.
• Aus dem mit einem Deckel 5 verschlossenen Sensorgehäuse 3 ragt eine Hülse 7, in der ein Anschlusskabel 200 geführt wird. Am Ende des Anschlusskabels 200 ist eine Elektronikmodul 300 mit integriertem Stecker vorgesehen. Im Elektronikmodul findet die Signalauswertung, der von einem Sensorelement gelieferten Signale, und die Signalaufbereitung statt.
• In 4 ist eine Schnittdarstellung des mechatronischen Strömungssensors gemäß 1 vergrößert dargestellt. An dem Sensorgehäuse 3, ist eine Führungsachse 10 angeordnet, die zu einem großen Teil aus dem Sensorgehäuse 3 herausragt. Auf der Führungsachse 10 ist ein Schiebeelement 12 verschiebbar gelagert. Das Schiebeelement 12 kann entgegen der Kraftwirkung einer Feder 14 in Richtung des Sensorgehäuses 3 verschoben werden. Das Schiebeelement 12 besteht aus einem Führungsrohr 16 aus Kupfer und einem Adapter 18 aus PPF. Im Adapter 18 wird ein Magnet 20 gehalten, der eine relativ hohe Curie-Temperatur besitzt.
• Es gibt mechatronische Strömungssensoren, die bei einem 1/8" Anschluss einen Volumenstrom von 3 ml/min detektieren können.
• Bezugszeichenliste

1

Filterstation

2

Zulauf

3

Ablauf

4

Bypass

5

Ventil

6

Filtergehäuse

7

Filterpatrone

10

Strömungssensor

11

Strömungssensor

13

Sensorgehäuse

10

Führungsachse

12

Schiebeelement

18

Adapter

22

Sensorelement

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• DE 102016013588 [0001]
• DE 2335276 [0002]
• DE 3148454 [0002]

Claims (7)

1. Vorrichtung zur Filterüberwachung einer Filterstation 1, mit einem Filtergehäuse 6 in dem eine Filterpatrone 7 angeordnet ist, wobei die Filterpatrone 7 von dem zu reinigenden Medium durchströmt wird, mit einem Zulauf 2 über den das Medium zur Filterstation 7 geführt wird mit einem Ablauf 3 über den das gefilterte Medium von der Filterstation 1 weitergeleitet wird, mit einem Bypass 4, der den Zulauf 2 direkt mit dem Ablauf 3 verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Bypass 4 ein mechatronischer Strömungssensor 10 angeordnet ist, der ein Signal ausgibt, wenn der Volumenstrom im Bypass 4 einen vorgegebenen Grenzwert übersteigt, wobei der mechatronische Strömungssensor ein Sensorgehäuse (13) aufweist, an dem eine Führungsachse (10) angeordnet ist, auf der ein Schiebeelement (12), das stirnseitig einen konusförmigen Adapter (18) aufweist, gegen eine Federkraft verschiebbar gelagert ist, wobei ein variabler Querschnitt freigegeben wird, und einem im Innenraum der Führungsachse (10) angeordneten Sensorelement (22), das die von der Strömungsgeschwindigkeit des zu messenden Mediums abhängige Position des Schiebelements (12) erfasst,
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung für Mediumsdrücke bis 400 bar ausgelegt ist.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Bypass 4 weniger als 5% des Querschnitts des Zulaufs 2 beträgt.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenstrom im Bypass, der ein Maß für die Verschmutzung der Filterpratrone 7 ist, anzeigbar ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass Federkräfte von kleiner 1 N vorzugsweise kleiner 0.1 N zu einer detektierbaren Positionsänderung des Schiebeelements 12 führen.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschluss des mechatronischen Strömungssensors 1/8" beträgt.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass Durchmesser des Adapters zwischen 3 und 10 mm beträgt.

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