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Stand der
Technik
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Die
Erfindung geht aus von einem Verfahren und einer Vorrichtung zur
Behandlung eines Druckmittels nach den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.
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Es
ist bekannt, durch die Erzeugung eines Vakuums in einem Druckmittel
gelöste
Fremdanteile aus diesem zu entfernen. Handelt es sich bei den Fremdanteilen
um Gase, wird dies auch Entgasen genannt.
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Es
ist weiterhin bekannt, in Druckmittel enthaltenes Wasser durch chemische
Verfahren oder mit Hilfe von Sensoren zu bestimmen.
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In
Druckmittel beispielsweise Hydrauliköl, Bremsflüssigkeit oder dergleichen können gelöste Fremdanteile
wie Luft oder Wasser ein Gefahrenpotential darstellen. Zum Beispiel
sollten im Hydrauliköl von
Flugzeugen, in der Bremsflüssigkeit
von Kraftfahrzeuge oder in allen anderen Druckmitteln, denen sicherheitsrelevante
Bedeutung zukommt, bestimmte Werte von Fremdanteilen nicht überschritten
werden. Es ist daher wünschenswert,
ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit dem bzw. mit
der die Erfassung der Fremdanteile durchführbar wäre.
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Es
ist auch für
Qualitätsstandards,
wie zum Beispiel ISO 9000 – 9004,
erforderlich, eine Nichtüberschreitung
von Grenzwerten, insbesondere im automatischen Prüfbetrieb
dokumentieren zu können. In
diesem Fall ist eine verläßliche Zustandsmeldung entscheidend.
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Aus
der
DE 196 19 028 ist
eine Einrichtung zum Reinigen einer Hydraulikflüssigkeit bekannt. Diese wird
in bestimmten Zeitabständen
gereinigt, ohne daß vorher
der Anteil der in ihr enthaltenen Fremdstoffe festgestellt worden
wäre.
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Die
GB 2 244 661 A offenbart
einen Ölbehälter mit
einer besonderen Gestaltung des Ölrückflusses
in den Behälter
hinein. Durch diese Gestaltung soll verhindert werden, daß im rückfließenden Öl enthaltene
Luftblasen in kleinere Luftblasen aufgeteilt werden, weil größere Luftblasen
leichter an die Oberfläche
des im Behälter
enthaltenen Öls
aufsteigen als kleinere Luftblasen. Es wird somit weniger Luft wieder
zurück
in den Hydraulikkreislauf gebracht.
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Vorteile der
Erfindung
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Mit
dem die Merkmale aus dem Patentanspruch 1 aufweisenden Verfahren
zur Behandlung eines Druckmittels und mit der die Merkmale aus dem Patentanspruch
5 aufweisenden Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist eine Erfassung von Fremdanteilen in dem Druckmittel möglich.
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Soll
der Zustand eines Druckmittels erfaßt werden, muß lediglich
eine geringe Menge verwendet werden, um die Qualität einer
größeren Menge beurteilen
zu können.
Der Zustand des Druckmittels ist somit auch dokumentierbar, was
bei den angesprochenen Qualitätsstandards
erheblich ist. Die Erfassung der Fremdanteile ist auch automatisch
möglich.
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Weitere
Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens
und der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Erfassung der Fremdanteile in einem Druckmittel ergeben sich
aus den Unteransprüchen
und der Beschreibung.
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Zeichnung
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Ein
Ausführungsbeispiel
ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die
einzige Figur zeigt eine Vorrichtung zur Erfassung der Fremdanteile
in einem Druckmittel.
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Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
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In
der Figur ist eine Vorrichtung 10 zur Behandlung eines
Druckmittels dargestellt, die der Erfassung der Fremdanteile wie
Luft und/oder Wasser in einem Druckmittel, wie zum Beispiel Hydrauliköl oder Bremsflüssigkeit
dient. Neben Luft und Wasser ist auch die Erfassung von anderen
Fremdanteilen, die in einem Druckmittel löslich sind, möglich.
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Die
Vorrichtung 10 weist eine Steuerung 12 auf, die
beispielsweise eine übliche
speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) oder einen Rechner enthält. In der
Steuerung 12 sind Programme und Daten speicherbar, und
es bestehen Möglichkeiten zur
Dateneingabe und Datenausgabe. Idealerweise weist die Steuerung 12 einen
Leistungsteil auf, mit dem externe Geräte gesteuert und mit Energie
versorgt werden können.
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Die
Steuerung 12 ist betriebsmäßig mit einer Vakuumpumpe 14 mit
Schalldämpfer 15,
einem Vakuumschalter 16, einem Niveauschalter 18,
einem Belüftungsventil 20 und
einem Absperrventil 22 verbunden. Das Belüftungsventil 20 und
das Absperrventil 22 sind jeweils als Wegeventil mit einer
Durchlaßstellung
D und einer Sperrstellung S ausgebildet. Die Steuerung 12 steuert
die Vakuumpumpe 14, das Belüftungsventil 20 und
das Absperrventil 22. Die Steuerung 12 erhält Signale
vom Vakuumschalter 16 und dem Niveauschalter 18.
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Weiterhin
weist die Vorrichtung 10 einen Testbehälter 24 auf, in dem
sich ein Druckmittel 26 befindet. Der Testbehälter 24 ist über eine
Leitung 14',
die im oberen Bereich des Testbehälters 24 angeschlossen
ist und an der der Vakuumschalter 16 ein Vakuum erfassen
kann, mit der Vakuumpumpe 14 verbunden. Statt an der Leitung 14' kann der Vakuumschalter 16 auch
an einer anderen Stelle, wie zum Beispiel direkt am Testbehälter 24,
angeschlossen sein. Der Vakuumschalter 16 gibt bei einem
bestimmten Druck ein Signal an die Steuerung 12. Statt
des Vakuumschalters 16 kann jedoch auch ein Drucksensor
vorgesehen sein, der ein dem gemessenen Druck entsprechendes Signal
an die Steuerung 12 gibt. Wichtig ist, daß eine Einrichtung
zur Erfassung eines Vakuums vorgesehen ist, die diesen Zustand an
die Steuerung 12 signalisiert.
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Anstelle
der gezeigten Vakuumpumpe 14 kann ebenfalls eine andere
Einrichtung zur Erzeugung eines Vakuums oder zumindest eines niedrigeren
Drucks als der Umgebungsdruck vorgesehen sein. Beispielsweise kann
der Testbehälter 24 als
Zylinder ausgebildet sein und statt der Vakuumpumpe 14 ist
ein Kolben angeordnet. Befindet sich in dem Zylinder ein Druckmittel
und wird der Zylinder verschlossenen, so kann durch Ziehen des Kolbens
das Volumen im Zylinder vergrößert werden,
wodurch ein Unterdruck entsteht, was den gleichen Effekt zur Folge
hat.
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Der
Niveauschalter 18 reicht in den Testbehälter 24 hinein, wodurch
die Menge des Druckmittels 26 im Testbehälter ermittelbar
ist. Wie leicht erkennbar ist, kann die im Testbehälter 24 enthaltene Menge
an Druckmittel 26 jedoch auch durch andere bekannte Einrichtungen
erfaßt
werden. Dies kann zum Beispiel durch das Messen des Gewichts erfolgen.
Es kann alternativ auch das in den Testbehälter 24 strömende Volumen
des Druckmittels 26 gemessen werden.
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Das
Belüftungsventil 20,
an das ein Filter 28 angeschlossen ist, ist über eine
Leitung 20' mit
dem Testbehälter 24 in
dessen oberen Bereich verbunden. Am unteren Bereich des Testbehälters 24 ist
dieser über
eine Leitung 22' mit
dem Absperrventil 22 verbunden, welches seinerseits zu
einem Druckmittelreservoir 30 führt.
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Das
Prinzip, nach dem die Vorrichtung 10 arbeitet, beruht darauf,
daß in
einem Vakuum oder zumindest bei einem reduzierten Druck im Druckmittel 26 gelöste Luft
ausscheidet. Weiterhin scheidet unter Vakuum auch im Druckmittel 26 gelöstes Wasser,
zumindest bei Raumtemperatur (+20°C)
als Wasserdampf aus. Beide Ausscheidungsprozesse erfolgen gleichzeitig.
Auch andere im Druckmittel 26 lösliche Fremdanteile scheiden
unter Vakuum aus dem Druckmittel 26 aus. Die Dauer des
Ausscheidungsprozesses ist zeitabhängig von der Fremdanteilsmenge.
Wenn keine Fremdanteile wie zum Beispiel Wasser und/oder Luft vorhanden
sind und somit auch nicht ausscheiden können, erfolgt der Vakuumaufbau im
kürzesten
Zeitablauf. In Abhängigkeit
von der Menge der Fremdanteile steigt die Dauer bis zum Erreichen
des Vakuums an.
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Für ein Verfahren
zur Erfassung der Fremdanteile im Druckmittel 26 sind einige
Konstanten bekannt und in der Steuerung 12 abgelegt bzw.
gespeichert. Diese Konstanten sind einmal festzulegen. Hierbei handelt
es sich um das Volumen V24 [1] des Testbehälters 24, d.h. dessen
Inhalt,
das Volumen V26 [1], d.h. die Druckmittelmenge – V26 sollte
kleiner oder gleich 60% bis 80% von V24 betragen, wobei aber auch
andere Werte möglich sind –,
die
Förderleistung
Q [l/min] der Vakuumpumpe 14,
ein Zeitfenster tF [sec],
das einem Zeitbereich entspricht und direkte Rückschlüsse auf die im Druckmittel 26 enthaltene
Menge an Fremdanteilen ermöglicht
sowie
ein Druck p [mbar], der der Vakuumgröße entspricht und auf den der
Vakuumschalter 16 eingestellt ist.
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Die
genannten Werte sind in der Steuerung 12 gespeichert. Die
Steuerung 12 steuert auch das Verfahren, wodurch eine Automatisierung
des Verfahrens zur Erfassung der Fremdanteile in einem Druckmittel
möglich
ist. Der Druck bzw. die Vakuumgröße in mbar
wird ggf. variabel mittels eines Drucksensors erfaßt. Die
Zeitmessung sowie Auswertung und die Reaktionsfolgen werden in der
Steuerung 12 durchgeführt
bzw. festgelegt und an übergeordnete Funktionsglieder
(Mensch/Maschine) übermittelt.
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Bei
der Erfassung der Fremdanteile im Druckmittel 26 wird zunächst durch
ein Signal der Steuerung 12 das Belüftungsventil 20 geschlossen und
das Absperrventil 22 geöffnet.
Danach wird von der Steuerung die Vakuumpumpe 14 eingeschaltet. Durch
die Erzeugung eines Unterdrucks gelangt Druckmittel 26 vom
Druckmittelreservoir 30 durch die Leitung 22' in den Druckmittelbehälter 24.
Ist die festgelegte Druckmittelmenge V26 erreicht, wird dies vom
Niveauschalter 18 an die Steuerung 12 signalisiert.
Das Absperrventil 22 wird nun geschlossen. Dies kann durch
ein Signal von der Steuerung 12 erfolgen oder durch den
Niveauschalter 18. Nun erfolgt der Aufbau des Vakuums bzw.
Unterdrucks, da die Vakuumpumpe 14 weiterarbeitet. Mit
dem Schließen des
Absperrventils 22 startet die Messung der Zeit t in der
Steuerung 12. Ist der am Vakuumschalter eingestellte Druck
p von zum Beispiel 300mbar bzw. das eingestellte Vakuum erreicht,
wird dies an die Steuerung 12 signalisiert und die Zeit
t gestoppt. Wird ein Drucksensor verwendet, so ist der Druck p bzw.
die Vakuumgröße in der
Steuerung 12 gespeichert. Die Zeit t wird dann beim Erreichen
des eingestellten Drucks p gestoppt. Die Vakuumpumpe 14 kann
ausgeschaltet werden. Nun erfolgt ein Vergleich des gespeicherten
Zeitfensters tF und der Zeit t. Liegt die Zeit t im Zeitfenster
tF, so ist der Zustand des Druckmittels 26 in Ordnung,
d.h. es sind nicht zu viele Fremdanteile im Druckmittel 26.
Ist die gemessene Zeit t größer als
die gespeicherte Zeit tF, waren zu viele Fremdanteile im Druckmittel 26,
wodurch die Messung länger
dauerte. Das Druckmittel 26 im Druckmittelreservoir 30 muß deshalb
aufbereitet werden.
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Wesentlich
bei diesem Verfahren ist, daß bei dem
durch Erzeugung eines gegenüber
dem Umgebungsdruck verminderten Drucks p, insbesondere eines Vakuums,
im Druckmittel 26 gelöste
Fremdanteile entzogen werden und dies direkten Einfluß auf die Zeit
t bis zum Erreichen dieses Drucks p hat. Wird die für das Erreichen
des Drucks p erforderliche Zeit t gemessen und mit dem vorgegebenen
Zeitfenster tF verglichen, kann die Qualität des Druckmittels 26 leicht
beurteilt und dokumentiert werden.
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Wesentlich
bei der Vorrichtung 10 ist, daß der Testbehälter 24 vorhanden
ist, in dem der gegenüber
dem Umgebungsdruck verminderter Druck p, insbesondere dem Vakuum,
erzeugbar ist und daß eine
Einrichtung zur Erfassung des Drucks p vorgesehen ist. Weiterhin
ist es für
eine Automatisierung vorteilhaft, daß die Steuerung 12 vorgesehen
ist, mit der die Zeit t zum Erreichen des Drucks p meßbar ist. Dies
wird dadurch unterstützt,
daß in
der Steuerung 12 mindestens der Wert tF zum Vergleich mit
der gemessenen Zeit t gespeichert ist. Die Ergebnisse lassen sich
speichern und/oder ausgeben.
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Bei
einem abgewandelten Verfahren zur Erfassung der Fremdanteile im
Druckmittel 26 ist der Ablauf zunächst gleich. Ist die Zeit t
gemessen, wird sie in der Steuerung 12 gespeichert und/oder
ausgegeben. Das Belüftungsventil 20 wird
geöffnet
und wieder geschlossen. Dadurch steigt der Druck p im Testbehälter 24 wieder
auf Umgebungsdruck an. Nun wird wiederum die Vakuumpumpe 14 eingeschaltet und
die Zeit t2 bis zum Erreichen des gespeicherten Drucks p ein zweites Mal
gemessen. Durch die erste Erzeugung des Vakuums sind vorhandene
Fremdanteile zumindest teilweise entfernt worden. Die Zeit t2 ist
somit auf jeden Fall kleiner als die Zeit t. Theoretisch ist es
möglich,
daß die
Zeit t2 gleich der Zeit t ist. Dies ist jedoch nur der Fall, wenn
das Druckmittel 26 ideal ist und von vornherein keine Fremdanteile
in diesem gelöst
sind, was jedoch in der Praxis eigentlich nicht vorkommt.
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Aus
den Zeiten t und t2 wird in der Steuerung die Differenz Δt = t – t2 gebildet
und mit einem vorgegebenen Zeitfenster, das zwischen Null und einem vorgegebenen
Wert liegt, verglichen. Liegt die Differenz Δt innerhalb dieses Zeitfensters,
so ist das Druckmittel 26 in Ordnung. Ist die Differenz Δt größer, waren
vor der Messung von t schon zu viele Fremdanteile im Druckmittel 26 enthalten
und das Druckmittel 26 im Druckmittelreservoir 30 muß aufbereitet werden.
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Der
Vorteil dieses zweiten Verfahrens liegt darin, daß die Temperaturabhängigkeit
geringer ist, denn die Temperatur hat einen Einfluß auf die
Zeit bei der Erzeugung des Vakuums. Ist die Temperatur höher, so
ist die Zeit bis zum Erreichen des Vakuums geringer.
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Mit
den beschriebenen Verfahren ist auf einfache Weise eine automatisierte
Erfassung der Fremdanteile in einem Druckmittel 26 – über die
Zeit – innerhalb
vorgegebener Toleranzen möglich.
Durch die Messung eines gewissen Teils einer Charge, kann auf die
gesamte Charge geschlossen werden. Ferner können die gemessenen Werte gespeichert,
ausgegeben und dokumentiert werden. Dies ist insbesondere bei Qualitätstandards,
die unter anderem auf die Dokumentation von Abläufen ausgerichtet sind, vorteilhaft.
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Die
beschriebenen Verfahren können
in stationären
oder mobilen Vorrichtungen 10 eingesetzt werden. Hier können dann
zum Beispiel Druckmittel wie Hydrauliköl vor deren Verwendung getestet
werden.
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Die
Vorrichtung 10 kann jedoch auch in entsprechender Größe in Kraftfahrzeugen
verwendet werden. Dadurch kann zum Beispiel eine Kontrolle des Zustands
der Bremsflüssigkeit
vorgenommen werden. Somit kann unter Umständen die Zeit bis zum Wechsel
der Bremsflüssigkeit
verlängert
werden, da diese nicht mehr in festen Zyklen erfolgen muß. Für den Einsatz
in Kraftfahrzeugen bietet sich zum Beispiel die Verwendung eines
Zylinders mit Kolben für
die Erzeugung des Vakuums an. Die Steuerung 12 kann in
Hybridbauweise ausgeführt
sein.
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Als
weitere vorteilhafte Anwendung kann die Vorrichtung – gegebenenfalls
ohne Erfassung der Fremdanteile – in Kraftfahrzeugen wie Lastkraftwagen,
Personenkraftwagen oder Krafträdern
dazu eingesetzt werden, dem Druckmittel wie zum Beispiel Hydrauliköl oder insbesondere
der Bremsflüssigkeit Fremdanteile
wie Wasser und/oder Luft entziehen. Indem ständig oder in Zyklen ein Teil
der Bremsflüssigkeit
auf diese Art gereinigt wird, kann deren Qualität gleichbleibend gehalten werden.
Insbesondere Wasser kann der Bremsflüssigkeit auf diese Weise entzogen
werden.