DE102021212436B3

DE102021212436B3 - System und Verfahren zum Abtasten von Hydraulikflüssigkeiten in einem Hydrauliksystem auf Teilchen

Info

Publication number: DE102021212436B3
Application number: DE102021212436.4A
Authority: DE
Inventors: Robert Schlett
Original assignee: Lindemann Germany GmbH
Current assignee: LINDEMANN GERMANY GMBH, DE
Priority date: 2021-11-04
Filing date: 2021-11-04
Publication date: 2023-02-23
Anticipated expiration: 2041-11-05

Abstract

Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Hydrauliksystem einer Hydraulikpresse, wie zum Beispiel einer Schrottpresse, wobei das Hydrauliksystem eine Zuleitung und eine Rückleitung, beide zum Leiten einer Hydraulikflüssigkeit unter einem entsprechenden Druck, aufweist. Gemäß der Erfindung umfasst die Rückleitung des Hydrauliksystems eine Anzahl von Ultraschallsensoren, wobei die Ultraschallsensoren dazu konfiguriert sind, die Hydraulikflüssigkeit im Inneren der Rückleitung abzutasten, um einzelne Teilchen innerhalb der Hydraulikflüssigkeit zu erkennen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hydrauliksystem einer Hydraulikpresse, wie zum Beispiel einer Schrottpresse oder Schrottschere, wobei das Hydrauliksystem eine Zuleitung und eine Rückleitung, beide zum Leiten einer Hydraulikflüssigkeit unter einem entsprechenden Druck, aufweist.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Rohr für eine Rückleitung in einem Hydrauliksystem einer Hydraulikpresse, wie zum Beispiel einer Schrottpresse oder Schrottschere, wobei die Rückleitung zum Leiten einer Hydraulikflüssigkeit unter einem Druck konfiguriert ist.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Abtasten einer Hydraulikflüssigkeit in einem Inneren einer Rückleitung eines Hydrauliksystems, um einzelne Teilchen innerhalb der Hydraulikflüssigkeit zu erkennen, wobei das Hydrauliksystem eine Zuleitung und eine Rückleitung, beide zum Leiten einer Hydraulikflüssigkeit unter einem entsprechenden Druck, aufweist.
HINTERGRUND
Hydrauliksysteme sind bei Anwendungen weitverbreitet, in denen das Aufbringen einer großen Kraft benötigt wird, um Materialien zu formen, pressen, biegen, schneiden, komprimieren oder anderweitig mechanisch zu bearbeiten. Beispielsweise wird in einer Schrottpresse ein Hydrauliksystem benutzt, um Abfälle zum Einsparen von Lagerfläche zu verarbeiten oder sie für einen nächsten Schritt in einem Recyclingprozess vorzubereiten. Solche Hydrauliksysteme umfassen typischerweise Komponenten, wie zum Beispiel Pumpen, Zylinder, Aktoren, Ventile und Dichtungen, die regelmäßige Wartung benötigen.
Der Langlebigkeit dieser Komponenten ist eine abnehmende Qualität der Hydraulikflüssigkeit nachträglich, die in dem Hydrauliksystem benutzt wird. Es gibt zahlreiche Gründe, durch die die Qualität der Hydraulikflüssigkeit beeinträchtigt werden kann, wie zum Beispiel die Ansammlung von Verunreinigungen, wie beispielsweise Verschleißpartikel, die Einführung fremder Substanzen oder Teilchen, wie beispielsweise während der Wartung, oder abgerissene Teile oder Komponenten, wie Stücke von Dichtungen, um nur einige zu nennen.
Um ein Beschädigen der Komponenten des Hydrauliksystems zu verhindern, ist es bekannt, die Hydraulikflüssigkeit irgendwo auf ihrem Weg durch das Hydrauliksystem zu filtern. Ein Filter stellt jedoch notwendigerweise einen gewissen Strömungswiderstand für den Fluss der Hydraulikflüssigkeit dar. Daher sind geeignete Filter, die dazu in der Lage sind, den notwendigen Durchsatz insbesondere für Hochleistungshydrauliksysteme mit großen Flussraten der Hydraulikflüssigkeit von mehreren tausend Litern pro Minute bereitzustellen, wie zum Beispiel die vorgenannten Schrottpressen, nicht immer verfügbar oder ein teures Ersatzteil. Folglich werden diese Hochleistungshydrauliksysteme bevorzugt ohne jegliche Filterelemente in der Rückleitung auf Kosten der Inkaufnahme von erhöhten Wartungsaufwänden oder sogar einer erhöhten Wahrscheinlichkeit für einen Systemausfall aufgrund eines unerwarteten Schadens betrieben.
Es wurden Versuche unternommen, die Gefahr, die verunreinigte Hydraulikflüssigkeiten bergen, durch Bereitstellen von Systemen für die in situ Überwachung der Qualität der Hydraulikflüssigkeit im Betrieb zu reduzieren
US 2017 / 0 030 383 A1 offenbart einen Hydraulikkreislauf, der über einen Einlass und einen Auslass mit einem Hydrauliksystem verbunden und mit einem oder mehreren Sensoreinheiten zum Messen von Flüssigkeitseigenschaften, wie Temperatur, Viskosität, Permittivität, relative Feuchtigkeit, elektrische Leitfähigkeit und Teilchengrößenverteilung, ausgestattet ist. Ein Nachteil dieses Hydrauliksystems liegt darin, dass es in einem Seitenstrang des Hydrauliksystems zu verwenden ist, was die Komplexität erhöht und zusätzliche Flansche und Zugangsöffnungen erfordert.
US 2018 /274 384 A1 offenbart, zum Beispiel, ein Flüssigkeitsüberwachungssystem, das innerhalb oder im Strang eines bestehenden Hydrauliksystems nachgerüstet wird, wobei bevorzugt eine Lichtquelle und optische Sensoren zum Bestimmen optischer Eigenschaften der vorbeilaufenden Flüssigkeit verwendet werden. Als solches müssen in den Fällen, wo die Sensoren in die Flüssigkeit eingetaucht sind, diese dauerhaft dagegen widerstandsfähig sein, was keine einfach zu erfüllende Voraussetzung ist, wenn die Flüssigkeit ein Hydrauliköl ist.
DE 20 2005 015 655 U1 betrifft eine Ölmühle zur Herstellung von Ölen aus Ölsaaten oder Ölfrüchten, wobei Anlagenkomponenten auf einem fahrbaren Gestell angeordnet sind.
DE 10 2016 009 094 A1 betrifft eine Verbesserung der strömungstechnischen Eigenschaften eines Fluidikelementes, das mittels eines Ultraschallgenerators mit Ultraschall angeregt wird.
DE 10 2015 203 323 A1 betrifft eine Anlage für das Behandeln eines Werkstücks mit einem Prozessfluid, das einen Werkstückkörper mit einem von einer ersten Öffnung zu einer zweiten Öffnung erstreckten Hohlraum hat. In der Anlage gibt es eine Prozesskammer für das Aufnehmen des Werkstücks beim Behandeln, die einen Auslass zum Abführen von in den Hohlraum für das Behandeln des Werkstücks eingeleitetem Prozessfluid hat.
Weiterhin scheitert der Stand der Technik daran, gezielt einzelne Teilchen einer kritischen Größe zu detektieren, die nur sporadisch einen Erfassungsort passieren. Vielmehr wird eine Gesamtverunreinigung der Hydraulikflüssigkeit gemessen, die als Dichte von Fremdmaterial in der Hydraulikflüssigkeit oder als statistische Teilchengrößenverteilung ausgedrückt werden kann. Daher besteht das Problem, das bestehende Systeme nicht in der Lage sind, verlässlich einzelne oder wenige Teilchen kritischer Größen in der Hydraulikflüssigkeit zu erkennen.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Nach dem oben Gesagten zielt die vorliegende Erfindung darauf ab, ein Hydrauliksystem bereitzustellen, das zum verlässlichen Erkennen einzelner oder weniger Teilchen kritischer Größen in der Hydraulikflüssigkeit des Systems in der Lage ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist das Bereitstellen eines Verfahrens zum verlässlichen Erkennen einzelner oder weniger Teilchen kritischer Größen in einer Hydraulikflüssigkeit.
Dies wird durch ein Hydrauliksystem gemäß Anspruch 1, ein Rohr für die Rückleitung eines Hydrauliksystems gemäß Anspruch 8 und ein Verfahren zum Abtasten einer Hydraulikflüssigkeit in einem Inneren einer Rückleitung eines Hydrauliksystems gemäß Anspruch 13 gelöst. Bevorzugte Merkmale und Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Hydrauliksystem einer Hydraulikpresse, wie zum Beispiel einer Schrottpresse oder Schrottschere, bereitgestellt, das eine Zuleitung und eine Rückleitung, beide zum Leiten einer Hydraulikflüssigkeit unter einem entsprechenden Druck, aufweist, wobei die Rückleitung des Hydrauliksystems eine Anzahl von Ultraschallsensoren umfasst. Gemäß der Erfindung sind die Ultraschallsensoren dazu konfiguriert, die Hydraulikflüssigkeit im Inneren der Rückleitung abzutasten, um einzelne Teilchen innerhalb der Hydraulikflüssigkeit zu erkennen.
Das Abtasten der Hydraulikflüssigkeit im Inneren der Rückleitung auf Teilchen verhindert Schäden, die durch diese Teilchen an den Komponenten des Hydrauliksystems verursacht werden, die in seiner Zuleitung und/oder Rückleitung angeordnet sind. Solche Komponenten können Pumpen, Zylinder, Aktoren, Ventile, Dichtungen, Lagerbehälter oder Ähnliches sein. Ein frühzeitiges Erkennen einer möglicherweise schädlichen Verunreinigung der Flüssigkeit mit Teilchen mit Hilfe der vorliegenden Erfindung ermöglicht die Reduzierung von Wartungskosten. Ebenso kann ein Stillstand aufgrund plötzlich und unvorhersehbar notwendiger Wartung verhindert werden.
Weiterhin besteht, da die Ultraschallsensoren das Innere einer bestehenden Rückleitung direkt abtasten, keine allgemeine Notwendigkeit, ein bestehendes Hydrauliksystem aufwendig umzubauen, um einen Seitenstrang oder Umgehungsstrang zum Platzieren der Sensoren einzubinden. Die Verwendung eines Ultraschallabtastsensors (oder eines Satzes von Ultraschallsensoren) zur Teilchenerkennung in der Hydraulikflüssigkeit in dem Inneren der Rückleitung erlaubt auch, den Ultraschallsensor an einem Äußeren der Rückleitung anzubringen, da Ultraschallwellen leicht durch eine Seitenwand der Rückleitung propagieren, die aus üblichen Materialien, wie zum Beispiel Metall, Silikon, Kunststoffen, oder Ähnlichem, hergestellt ist. Demzufolge sind, da der Ultraschallsensor der Hydraulikflüssigkeit nicht direkt ausgesetzt ist, die Anforderungen an seine Widerstandsfähigkeit gegenüber der Hydraulikflüssigkeit drastisch reduziert. Das Anbringen der Ultraschallsensoren an das Äußere einer Rückleitung macht auch das Vorsehen von Zugangsöffnungen oder Flanschen unnötig und erleichtert die Installation im Feld.
Viele bestehende Hydrauliksysteme können mit Ultraschallsensoren aus- oder nachgerüstet werden, um das Innere der Rückleitung des Hydrauliksystems abzutasten, um einzelne Teilchen zu erkennen. Ebenso existieren handelsübliche Ultraschallsensoren, die zum Abtasten der Hydraulikflüssigkeit im Inneren der Rückleitung geeignet sind, um einzelne Teilchen innerhalb der Hydraulikflüssigkeit zu erkennen und die vorliegende Erfindung ist nicht auf eine besondere Wahl solcher Ultraschallsensoren eingeschränkt.
Weiterhin bietet das Verwenden des Prinzips der Ultraschallabtastung den Vorteil gegenüber, zum Beispiel auf magnetischer Induktion basierender Erkennung mittels Induktionsschleifen, dass die erkannten Teilchen nicht magnetisch sein müssen. Ultraschallabtasten bietet auch einen Vorteil gegenüber lichtbasierten Abtastprinzipien, die erfordern, dass die Hydraulikflüssigkeit, und in Fällen, in denen die Sensoren an das Äußere einer Flüssigkeitsleitung angebracht sind, auch Teile der Flüssigkeitsleitung für die Lichttransmission transparent sind, was die Wahl der Materialien beschränkt, die als Hydraulikflüssigkeit bzw. Flüssigkeitsleitung geeignet sind.
Bevorzugt ist das Hydrauliksystem filterlos, so dass die Hydraulikflüssigkeit geleitet wird, ohne dass diese in der Rückleitung gefiltert wird.
Ein Hydrauliksystem ohne Filter hat einen Kostenvorteil verglichen mit einem System, das mit einem Filter in seinen Leitungen versehen ist. Weiterhin kann das bevorzugte System effizienter betrieben werden, da ein Filter immer einen zusätzlichen Flüssigkeitswiderstand darstellt.
Bevorzugt ist der Druck der Hydraulikflüssigkeit in der Zuleitung größer als in der Rückleitung. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Verteilung des Drucks beschränkt, obwohl es vorteilhaft ist, die Ultraschallsensoren so angeordnet zu haben, dass sie die Hydraulikflüssigkeit in der Leitung mit niedrigerem Druck abtasten.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Rückleitung des Hydrauliksystems zum Leiten von zumindest 5.000 l/min, bevorzugt zumindest 10.000 l/min, der Hydraulikflüssigkeit konfiguriert.
Für Hydrauliksysteme, die zumindest 5.000 l/min, bevorzugt zumindest 10.000 l/min, leiten, auch bekannt als Hochleistungshydrauliksysteme, sind Lösungen zum Filtern der Hydraulikflüssigkeit nicht ohne Weiteres vorhanden und zumindest teuer. Dennoch sind einzelne Teilchen potentiell schädlich für das Hydrauliksystem, auch wenn es ein Hochleistungssystem ist. Angesichts der Tatsache der sehr begrenzten Verfügbarkeit, und sogar Nichtverfügbarkeit von Filtern mit ausreichender Bemessung für ein Hochleistungshydrauliksystem nach obiger Definition, ist die vorliegende Erfindung besonders wertvoll für solche Hydrauliksysteme.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Anzahl der Ultraschallsensoren drei, fünf oder sechs, wobei die drei, fünf oder sechs Ultraschallsensoren regelmäßig entlang eines Umfangs der Rückleitung angeordnet sind, um sich einander gegenüberzustehen und um die Hydraulikflüssigkeit in einem Kernbereich des Inneren der Rückleitung überlappend abzutasten.
Durch Anordnen von drei, fünf oder sechs Ultraschallsensoren in dieser bevorzugten Weise wird die Wahrscheinlichkeit des Erkennens einzelner Teilchen in einem Kernbereich des Inneren der Rückleitung verglichen mit anderen Anordnungen erhöht, d.h., die Wahrscheinlichkeit eines solchen Teilchens wird verringert, den abgetasteten Bereich zu durchqueren, ohne erkannt zu werden, wobei es noch effizient bezogen auf Kosten und Aufwand für die Installation ist. Daher ist die Gesamtverlässlichkeit des Hydrauliksystems im Sinne des Erkennens jeglicher Teilchen, die in der Hydraulikflüssigkeit strömen, besonders hoch.
Bevorzugt sind die Ultraschallsensoren neben einem Flansch eines Tanks oder einem Flansch eines Verteilers angeordnet. Diese Stellen haben sich als besonders gut geeignet erwiesen, weil sie eine verlässliche und sichere Installation und besonders das Nachrüsten der Sensoren an der Leitung neben einem Tank oder einem Verteiler erlauben.
Bevorzugt weisen die Teilchen eine Größe zwischen etwa 300 µm und 5 mm im Durchmesser auf.
Das Erkennen einzelner Teilchen mit einer Größe im oben genannten Bereich dient dazu, insbesondere die Gefahr zu kontrollieren, die diese Teilchen für Komponenten des Hydrauliksystems darstellen. Im Gegensatz zu Teilchen mit einer Größe von weniger als 300 µm, die als mikroskopisch bezeichnet werden können und dazu tendieren, eine wachsende Gefahr für die Beschädigung von Komponenten durch zunehmendes Ansammeln darin über eine Zeit darzustellen, tendieren größere Teilchen dazu, die Gefahr eines unmittelbar bevorstehenden Schadens darzustellen, sofern sie unentdeckt bleiben. Insbesondere könnten Komponenten des Hydrauliksystems, die bewegliche Teile aufweisen, wie zum Beispiel Laufradflügel von Hydraulikpumpen oder Kolben in einem Zylinder, erheblich leiden, wenn sich diese größeren Teilchen unter Verursachung einer beeinträchtigten Bewegung oder eines Totalschadens darin verfangen. Daher ist eine bevorzugte Ausführungsform darauf gerichtet, besonders solche größeren einzelnen Teilchen innerhalb der Hydraulikflüssigkeit eines Hydrauliksystems zu erkennen.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft das Bereitstellen eines Rohrs für eine Rückleitung in einem Hydrauliksystem einer Hydraulikpresse, wie zum Beispiel einer Schrottpresse, wobei die Rückleitung zum Leiten einer Hydraulikflüssigkeit unter einem Druck konfiguriert ist, wobei das Rohr eine Anzahl von Ultraschallsensoren umfasst, und wobei die Ultraschallsensoren dazu konfiguriert sind, die Hydraulikflüssigkeit im Inneren des Rohrs abzutasten, um einzelne Teilchen innerhalb der Hydraulikflüssigkeit zu erkennen.
Bevorzugt weist das Rohr keinen Filter auf, so dass es die Hydraulikflüssigkeit leitet, ohne dass diese in dem Rohr gefiltert wird. Dieses bevorzugte Merkmal erlaubt reduzierte Kosten im Vergleich zu einem Rohr mit einem Filter. Weiterhin kann das bevorzugte Rohr effizienter betrieben werden, da ein Filter immer einen zusätzlichen Flüssigkeitswiderstand darstellt.
Bevorzugt ist das Rohr zum Leiten von zumindest 5.000 l/min, weiter bevorzugt zumindest 10.000 l/min, der Hydraulikflüssigkeit konfiguriert. Für Rohre, die zumindest 5.000 l/min, bevorzugt zumindest 10.000 l/min, leiten, sind Lösungen zum Filtern der Hydraulikflüssigkeit nicht ohne Weiteres vorhanden und zumindest teuer. Dennoch sind einzelne Teilchen potentiell schädlich für das Hydrauliksystem, von dem das Rohr ein Teil ist. Angesichts der Tatsache der sehr begrenzten Verfügbarkeit, und sogar Nichtverfügbarkeit von Filtern mit ausreichender Bemessung für solch ein Rohr mit einem vergleichsweise großen Durchmesser, ist die vorliegende Erfindung besonders wertvoll für solche Rohre.
Bevorzugt beträgt die Anzahl der Ultraschallsensoren drei, fünf oder sechs, wobei die drei, fünf oder sechs Ultraschallsensoren regelmäßig entlang eines Umfangs des Rohrs angeordnet sind, um sich einander gegenüberzustehen und um die Hydraulikflüssigkeit in einem Kernbereich des Inneren des Rohrs überlappend abzutasten.
Durch Anordnen von drei, fünf oder sechs Ultraschallsensoren in dieser bevorzugten Weise wird die Wahrscheinlichkeit des Erkennens einzelner Teilchen in einem Kernbereich des Inneren des Rohrs verglichen mit anderen Anordnungen erhöht, d.h., die Wahrscheinlichkeit eines solchen Teilchens wird verringert, den abgetasteten Bereich zu durchqueren, ohne erkannt zu werden, wobei es noch effizient bezogen auf Kosten und Aufwand für die Installation ist. Daher ist die Gesamtverlässlichkeit des Hydrauliksystems, in dem das Rohr ein Teil ist, im Sinne des Erkennens jeglicher Teilchen, die in der Hydraulikflüssigkeit strömen, besonders hoch.
Bevorzugt ist das Rohr dazu konfiguriert, in einer bestehenden Rückleitung eines Hydrauliksystems neben einem Flansch eines Tanks oder einem Flansch eines Verteilers nachgerüstet zu werden. Daher können bestehende Hydrauliksysteme durch Verwenden des bevorzugten Rohrs im Hinblick auf ihre Verlässlichkeit, Ausfallzeiten und Effizienz verbessert werden.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abtasten einer Hydraulikflüssigkeit in einem Inneren einer Rückleitung eines, vorzugsweise oben beschriebenen, Hydrauliksystems, um einzelne Teilchen innerhalb der Hydraulikflüssigkeit zu erkennen, wobei das Hydrauliksystem eine Zuleitung und eine Rückleitung, beide zum Leiten einer Hydraulikflüssigkeit unter einem entsprechenden Druck, aufweist, wobei das Verfahren ein Verwenden einer Anzahl von Ultraschallsensoren an der Rückleitung des Hydrauliksystems zum Erkennen der einzelnen Teilchen innerhalb der Hydraulikflüssigkeit umfasst.
Bevorzugt weisen die Teilchen eine Größe zwischen 300 µm und 5 mm im Durchmesser auf.
Das Erkennen einzelner Teilchen mit einer Größe im oben genannten Bereich dient dazu, insbesondere die Gefahr zu kontrollieren, die diese Teilchen für Komponenten des Hydrauliksystems darstellen. Im Gegensatz zu Teilchen mit einer Größe von weniger als 300 µm, die als mikroskopisch bezeichnet werden können und dazu tendieren, eine wachsende Gefahr für die Beschädigung von Komponenten durch zunehmendes Ansammeln darin über eine Zeit darzustellen, tendieren größere Teilchen dazu, die Gefahr eines unmittelbar bevorstehenden Schadens darzustellen, sofern sie unentdeckt bleiben. Insbesondere könnten Komponenten des Hydrauliksystems, die bewegliche Teile aufweisen, wie zum Beispiel Laufradflügel von Hydraulikpumpen oder Kolben in einem Zylinder, erheblich leiden, wenn sich diese größeren Teilchen unter Verursachung einer beeinträchtigten Bewegung oder eines Totalschadens darin verfangen. Daher ist eine bevorzugte Ausführungsform darauf gerichtet, besonders solche größeren Teilchen innerhalb der Hydraulikflüssigkeit eines Hydrauliksystems zu erkennen.
Weitere Vorteile der Erfindung können von der Gesamtheit des Anspruchssatzes sowie der folgenden Beschreibung der Figuren und bevorzugten Ausführungsformen abgeleitet werden.
Figurenliste

1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Zuleitung und Rückleitung eines ersten bevorzugten Hydrauliksystems, bei dem ein Ultraschallsensor an der Außenseite der Rückleitung angebracht ist.
2 zeigt eine Querschnittsansicht eines bevorzugten Rohrs für eine Rückleitung in einem Hydrauliksystem, das drei Ultraschallsensoren umfasst.

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Zuleitung 111 und Rückleitung 110 eines ersten bevorzugten Hydrauliksystems 100, bei dem ein Ultraschallsensor 120 an die Rückleitung 110 von außen angebracht ist. Die Zu- und Rückleitungen 110, 111 können Teil eines größeren Hydrauliksystems 100, zum Beispiel einer hydraulischen Schrottpresse sein.
Innerhalb der Zuleitung 111 und der Rückleitung 110 wird eine Hydraulikflüssigkeit, wie zum Beispiel Hydrauliköl, umgeführt. Die Rückleitung 110 leitet Hydraulikflüssigkeit, die von einer Komponente (nicht dargestellt) strömt, die die unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit nutzt, um eine Form von Arbeit zu verrichten, hin zu einer Pumpe (nicht dargestellt) stromabwärts in dem Hydrauliksystem 100, wobei die Pumpe die Hydraulikflüssigkeit unter Druck setzt. Die Zuleitung 111 leitet Hydraulikflüssigkeit, die von der Pumpe zu der Komponente strömt, die die unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit verwendet. In diesem Fall ist ein Druck der Hydraulikflüssigkeit in der Rückleitung 110 üblicherweise kleiner als in der Zuleitung 111.
In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Flussrate der in dem Hydrauliksystem umgeführten Hydraulikflüssigkeit mindestens 5.000 l/min, weiter bevorzugt mindestens 10.000 l/min. Die Rückleitung 110 in der bevorzugten Ausführungsform hat keinerlei Filter zum Herausfiltern von Verunreinigungen aus dem Hydrauliksystem während ihres Durchgangs durch die Rückleitung 110.
Die Rückleitung 110 und Zuleitung 111 sind in 1 eine Zylinderform mit einem kreisförmigen Querschnitt aufweisend dargestellt. Ihre Querschnitte können jedoch jede andere für das Hydrauliksystem 100 geeignete Form aufweisen, zum Beispiel eine elliptische oder rechteckige Querschnittsform.
Einzelne Teilchen 10 einer beträchtlichen Größe, bevorzugt mit einer Größe zwischen 300 µm und 5 mm im Durchmesser, können von der Hydraulikflüssigkeit mitgeführt werden und entlang des Strömungsweges wandern.
In diesem Zusammenhang darf der Begriff „Durchmesser“ nicht in seiner Bedeutung dahingehend missverstanden werden, dass diese Teilchen 10 notwendigerweise eine Kugelform aufweisen. Vielmehr bezeichnet er die Länge der größten Abmessung in jeder Richtung des Teilchens. Solche Teilchen 10 können, zum Beispiel, abgerissene Stücke von Dichtungen oder alle anderen abgebrochenen Teile von jeder anderen Komponente des Hydrauliksystems 100 sein. Die einzelnen Teilchen 10 können auch Teilchen 10 sein, die in das Hydrauliksystem 100 von außen eingebracht wurden, zum Beispiel, während einer Wartung. Die einzelnen Teilchen 10 können aus jedem Material sein. Ein Ultraschallsensor 120 ist zum Abtasten der Hydraulikflüssigkeit innerhalb der Rückleitung 110 konfiguriert, um jedes einzelne Teilchen 10 zu erkennen, das den Abtastbereich des Sensors durchquert, während es sich entlang der Flüssigkeitsströmung bewegt. Geeignete Sensoren sind, zum Beispiel, handelsübliche Ultraschallsensoren, die normalerweise zur Durchflussbestimmung basierend auf dem „Doppler“-Effekt eingesetzt werden, wie zum Beispiel das Durchflussmessgerät der „FD-400 Serie“ von Omega™.
Der Ultraschallsensor 120 kann an der Außenseite der Rückleitung 110 angebracht sein, weil er ein nicht-intrusiver Sensor ist. Obwohl nicht bevorzugt, sind auch Ultraschallsensoren in Erwägung gezogen, die auf der Innenseite der Rückleitung 110 angebracht oder in eine Seitenwand der Rückleitung 110 eingebettet sind. In jedem Fall ist der Ultraschallsensor 120 bevorzugt so angebracht, dass er verlässlicher mit der Hydraulikflüssigkeit innerhalb der Rückleitung 110 ultraschallgekoppelt ist.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 2 gezeigt, die eine Querschnittsansicht eines Rohrs 200 für eine Rückleitung 110 in einem Hydrauliksystem 100 darstellt, wobei das Rohr 200 mit drei Ultraschallsensoren 220, 230, 240 ausgestattet ist. Dieses Rohr kann Teil einer Rückleitung 110 des in 1 gezeigten Hydrauliksystems 100 oder eines anderen Hydrauliksystems sein. Als solches kann es bevorzugt in einem bestehenden Hydrauliksystem 100, vorzugsweise neben einem Flansch eines Tanks oder einem Flansch eines Verteilers des Hydrauliksystems, nachgerüstet werden.
Das Rohr 200 ist als eine kreisförmige Querschnittsform aufweisend gezeigt, aber kann jede andere geeignete Querschnittsform haben, wie zum Beispiel eine Ellipsen- oder Rechteckform. Wie in 2 dargestellt, sind die drei Ultraschallsensoren 220, 230, 240 regelmäßig entlang eines Umfangs 210 des Rohrs 200 angeordnet. Beispielsweise sind sie bevorzugt in einem Winkelabstand von 120° zwischen angrenzenden Sensoren 220, 230, 240 entlang des Kreises angeordnet, der den Umfang 210 des Rohrs beschreibt, so dass sie im Wesentlichen innerhalb einer Ebene angeordnet und gleich beabstandet sind.
Die Ultraschallsensoren 220, 230, 240, die zur Ausführung der vorliegenden Erfindung verfügbar sind, wie zum Beispiel das Durchflussmessgerät der „FD-400 Serie“ von Omega™, bieten typischerweise nur ein begrenztes Sichtfeld zum Abtasten. In der in 2 gezeigten Ausführungsform beträgt das Sichtfeld eines jeden Sensors ungefähr 60° in der Querschnittsebene der 2.
Somit kann jeder Sensor, wenn in der gezeigten Weise angeordnet, einen gemeinsamen Kernbereich 250 abdecken, der überlappend von den Ultraschallsensoren 220, 230, 240 abgetastet werden kann. Zusätzlich ist der Ultraschallsensor 220 dazu konfiguriert, einen Außenbereich 221 abzutasten, der Ultraschallsensor 230 ist dazu konfiguriert, einen Außenbereich 231 abzutasten und der Ultraschallsensor 240 ist dazu konfiguriert, einen Außenbereich 241 abzutasten. Daher ist der Gesamtbereich, der von allen drei Ultraschallsensoren 220, 230, 240 abgetastet werden kann, in dieser Anordnung maximiert und entspricht der gesamten Querschnittsfläche des Rohrs 200.
Im Allgemeinen ist die minimale Anzahl, d.h., die ganzzahlige Zahl N an Ultraschallsensoren mit einem Sichtfeld FOV, die zumindest benötigt wird, um die ganze Querschnittsfläche des Rohrs 200 mit kreisförmigem Querschnitt abzudecken, durch N ≥ (360°)/(2·FOV) definiert. Durch überlappendes Abtasten der Hydraulikflüssigkeit in dem Kernbereich 250 des Rohrs 200 werden einzelne Teilchen 10, die diesen Kernbereich 250 durchqueren sehr verlässlich erkannt, so dass es nur ein geringes Risiko gibt, dass Teilchen den Querschnitt des Rohrs 200 am Ort der Sensoren 220, 230, 240 durchqueren, ohne bemerkt zu werden. Durch weiteres Erhöhen der Anzahl von Ultraschallsensoren kann die Verlässlichkeit der Erkennung eines Teilchens weiter erhöht werden, aber die Anzahl von drei Sensoren hat sich als guter Kompromiss zwischen den Kosten zur Bereitstellung der Sensoren und der Verlässlichkeit der Erkennung von Teilchen erwiesen, die das Rohr 200 durchlaufen. Es ist ebenso möglich nur einen oder zwei der Ultraschallsensoren zu verwenden. In diesem Fall ist die Verlässlichkeit der Erkennung von Teilchen, die das Rohr durchlaufen, verglichen mit der bevorzugten Ausführungsform aus 2 verringert.
Bezugszeichenliste

100: Hydrauliksystem
110: Rückleitung
111: Zuleitung
120, 220, 230, 240: Ultraschallsensoren
10: einzelne Teilchen
200: Rohr
210: Umfang
221, 231, 241: Außenbereich
250: Kernbereich

Claims

Hydrauliksystem (100) einer Hydraulikpresse, wie zum Beispiel einer Schrottpresse oder Schrottschere, wobei das Hydrauliksystem (100) eine Zuleitung (111) und eine Rückleitung (110), beide zum Leiten einer Hydraulikflüssigkeit unter einem entsprechenden Druck, aufweist, wobei die Rückleitung (110) des Hydrauliksystems (100) eine Anzahl von Ultraschallsensoren (120, 220, 230, 240) umfasst, wobei die Ultraschallsensoren (120, 220, 230, 240) dazu konfiguriert sind, die Hydraulikflüssigkeit im Inneren der Rückleitung (110) abzutasten, um einzelne Teilchen (10) innerhalb der Hydraulikflüssigkeit zu erkennen.
Hydrauliksystem (100) nach Anspruch 1, bei dem die Rückleitung (110) keinen Filter aufweist, so dass sie die Hydraulikflüssigkeit leitet, ohne dass diese in der Rückleitung (110) gefiltert wird.
Hydrauliksystem (100) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem der Druck der Hydraulikflüssigkeit in der Zuleitung (111) größer als in der Rückleitung (110) ist.
Hydrauliksystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Rückleitung (110) zum Leiten von zumindest 5.000 l/min, bevorzugt zumindest 10.000 l/min, der Hydraulikflüssigkeit konfiguriert ist.
Hydrauliksystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Anzahl der Ultraschallsensoren (120, 220, 230, 240) drei, fünf oder sechs beträgt, wobei die drei, fünf oder sechs Ultraschallsensoren (120, 220, 230, 240) regelmäßig entlang eines Umfangs (210) der Rückleitung (110) angeordnet sind, um sich einander gegenüberzustehen und um die Hydraulikflüssigkeit in einem Kernbereich (250) des Inneren der Rückleitung (110) überlappend abzutasten.
Hydrauliksystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Ultraschallsensoren (120, 220, 230, 240) neben einem Flansch eines Tanks oder einem Flansch eines Verteilers angeordnet sind.
Hydrauliksystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Teilchen (10) eine Größe zwischen 300 µm und 5 mm im Durchmesser aufweisen.
Rohr (200) für eine Rückleitung (110) in einem Hydrauliksystem (100) einer Hydraulikpresse, wie zum Beispiel einer Schrottpresse oder Schrottschere, wobei die Rückleitung (110) zum Leiten einer Hydraulikflüssigkeit unter einem Druck konfiguriert ist, wobei das Rohr (200) eine Anzahl von Ultraschallsensoren (120, 220, 230, 240) umfasst, wobei die Ultraschallsensoren (120, 220, 230, 240) dazu konfiguriert sind, die Hydraulikflüssigkeit im Inneren des Rohrs (200) abzutasten, um einzelne Teilchen (10) innerhalb der Hydraulikflüssigkeit zu erkennen.
Rohr nach Anspruch 8, das keinen Filter aufweist, so dass es die Hydraulikflüssigkeit leitet, ohne dass diese in dem Rohr (200) gefiltert wird.
Rohr (200) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, das zum Leiten von zumindest 5.000 l/min, bevorzugt zumindest 10.000 l/min, der Hydraulikflüssigkeit konfiguriert ist.
Rohr (200) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei dem die Anzahl der Ultraschallsensoren (120, 220, 230, 240) drei, fünf oder sechs beträgt, wobei die drei, fünf oder sechs Ultraschallsensoren (120, 220, 230, 240) regelmäßig entlang eines Umfangs (210) des Rohrs (200) angeordnet sind, um sich einander gegenüberzustehen und um die Hydraulikflüssigkeit in einem Kernbereich (250) des Inneren des Rohrs (200) überlappend abzutasten.
Rohr (200) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, das dazu konfiguriert ist in eine bestehende Rückleitung (110) eines Hydrauliksystems (100) neben einem Flansch eines Tanks oder einem Flansch eines Verteilers nachgerüstet zu werden.
Verfahren zum Abtasten einer Hydraulikflüssigkeit in einem Inneren einer Rückleitung (110) eines Hydrauliksystems (100), um einzelne Teilchen (10) innerhalb der Hydraulikflüssigkeit zu erkennen, wobei das Hydrauliksystem (100) eine Zuleitung (111) und eine Rückleitung (110), beide zum Leiten einer Hydraulikflüssigkeit unter einem entsprechenden Druck, aufweist, wobei das Verfahren ein Verwenden einer Anzahl von Ultraschallsensoren (120, 220, 230, 240) an der Rückleitung (110) des Hydrauliksystems (100) zum Erkennen der einzelnen Teilchen (10) innerhalb der Hydraulikflüssigkeit umfasst.
Verfahren nach Anspruch 13, bei dem die Teilchen (10) eine Größe zwischen 300 µm und 5 mm im Durchmesser aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, bei dem das Hydrauliksystem (100) einem der Ansprüche 1 bis 6 entspricht.