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Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung für Fluide mit den oberbegrifflichen Merkmalen des Anspruchs 1.
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In Geräten und Antriebseinheiten (z. B. Motoren, Getrieben usw.) insbesondere mit beweglichen Teilen, die mit verschiedenen Betriebs- und Schmiermitteln befüllt sind, ist eine Überwachung der Fluid-/ bzw. Betriebsmittelqualität wichtig für die Lebensdauer. Die Fluidqualität muss sich innerhalb festgelegter Grenzen bewegen, um eine verschleißarme und somit wartungsarme Funktion der Geräte bzw. Antriebe zu gewährleisten. Daneben muss sichergestellt werden, dass für die Fluidmenge tolerierbare Minimal- und Maximalgrenzwert weder unter- noch überschritten werden.
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Herkömmlicherweise wird die Überwachung der Fluidqualität sowie der Fluidmenge getrennt und durch den Einsatz aufwändiger Sensoren durchgeführt. Ein Qualitätsmerkmal für die Flüssigkeit ist beispielsweise deren Viskosität. Um eine Messung der Viskosität einer Flüssigkeit durchzuführen, um Erkenntnisse über die Flüssigkeitsqualität zu gewinnen, schlägt die
DE 42 10 845 A1 eine Vorrichtung vor, die ein komplexes System mit mehreren Viskosimeterröhren, einem Ventilsystem und einem Temperaturbad aufweist. Das System führt eine Messung von entnommenen Proben durch, eine direkte Anbindung an die zu messende Flüssigkeit bzw. den Flüssigkeitskreislauf ist nicht vorgesehen. Der Aufbau des Systems ist darüber hinaus äußerst komplex und damit zum einen in der Erstellung sehr kostenintensiv und darüber hinaus stark wartungs- und überwachungsbedürftig. Eine Nachrüstung ist nur schwer durchführbar und mit Umbauten an den entsprechenden Geräten oder Antriebseinheiten verbunden.
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Die Über- oder Unterschreitung einer Fluidmenge wird über Füllstandssensoren oder -schalter gemessen. Bei dieser Messmethode ist z. B. auch die konstruktive Integration der Sensoren oder Schalter in das Gerät nötig, was ebenfalls mit hohem Einbau- und nachfolgenden Wartungsaufwand einhergeht.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Messvorrichtung für Fluide zur Verfügung zu stellen, die auf einfache und kostengünstige Art und Weise erstellt werden kann und sich problemlos in einen herzustellenden oder bestehenden Antrieb oder ein herzustellendes oder bestehendes Gerät integrieren lässt.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Messvorrichtung für Fluide mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Dabei kann die Einheit (B) auch direkt in (A) integriert sein (siehe Zeichnung). Die erfindungsgemäße Messvorrichtung eignet sich für Fluide oder andere geeignete Stoffe/Gase- und hierbei insbesondere für Betriebs- und/oder Schmiermitteln in einem Antrieb oder einem Gerät. Nachfolgend bezieht sich die Beschreibung nur noch auf Betriebsmittel, wobei diese dann Schmiermittel sowie auch alle übrigen Fluide/Gase in einem Antrieb oder einem Gerät umfassen. Mit der erfindungsgemäßen Messvorrichtung wird die Möglichkeit geschaffen, auf einfache Art und Weise sowohl den Füllstand eines Betriebsmittels/Flüssigkeit als auch dessen Viskosität zu messen; oder auch sonstige wichtige chemische oder physikalische Werte.
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Hierzu ist die Messvorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Füllstandssensor (1) in einem separaten Behälter (8) befindet oder mindestens eine zusätzliche Wandung (4) enthält. Dieser Behälter (8) (der direkt oder im Abstand zum Gerät angebracht ist) mit dem integrierten Füllstandssensor (1) kann sich sowohl in der Ölwanne oder anderer Behälter (3) einer Antriebseinheit oder eines Geräts befinden, als auch an oder in dem Gerät angebaut sein.
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Durch die zusätzliche Wandung (4) bzw. den separaten Behälter kann das Schmiermittel thermisch als auch dynamisch von dem restlichen Schmiermittel getrennt gehalten werden.
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Ausserdem kann an der Wandung (4), die den Übergang zum restlichen Schmiermittel darstellt, ein weiterer Sensor (wie z. B. ein Temperatursensor (13)) angebracht sein. Damit kann auch ein Vergleich der beiden Sensorwerte in und ausserhalb der Wandung bzw. des zusätzlichen Behälters verglichen werden. Diese können auch ein Aufschluss über den Zustand bzw. einer Zustandsänderung des Motoröls geben.
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Hier können zum Beispiel einzelne/ein Durchschnitt oder auch eine Aufsummierung der dynamische Fahrzustände eines Fahrzeugs betrachtet werden. Je schneller sich die Sensorwerte (wie z. B. die Temperatur/Füllstand oder sonstige Sensorwerte) sich anpassen, desto dünnflüssiger das Medium. Auch können hier die äusseren Klimawerte (11) (Aussentemperatur usw.) eine Rolle spielen. Diese können auch dabei bewertet werden.
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Durch diese allgemeine thermische und dynamische Trennung können hier bestimmte Betriebspunkte stabiler geregelt werden. Die gewünschte Schmiermitteltemperatur kann länger gehalten werden, da sich die Viskosität definierter in niedriegeren Temperaturbereichen messen läßt bzw. ausseinanderhalten läßt. Ansonsten tritt das Problem auf, dass sobald das Schmiermittel die optimale Betriebstemperatur erreicht hat, diese für eine Viskositätsmessung zu hoch wäre. Um diesen Betriebszustand noch länger halten zu können, ist die Vorrichtung zusätzlich noch mit Kühl-/Heizeinheit (13, 12) ausgestattet.
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Um unter stabilen- in diesem Anwendungsbeispiel-Betriebszustände messen zu können, wird zum Beispiel während nicht auswertbare Betriebszustände (Kurvenfahrten, Berg- oder Talfahrten, Anfahr- und Stopvorgängen, Motorstart oder Motor aus, Drehzahländerungen oder weitere Zustände) die Verbindung zwischen Behälter (8) über das Ventilsystem (9) unterbrochen.
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Dadurch entleert sich oder füllt sich der Behälter (8) oder das Wandungssystem (4) mit Schmiermittel. Sobald ein stabiler und auswertbarer Fahrzustand erreicht wird, kann die genannte Verbindung geöffnet werden. Über z. B. das zeitliche Absinken oder Auffüllen kann eine Aussage über die Fließeigenschaften bzw. Viskosität gemacht werden.
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Der Behälter (8) oder das Wandungssystem (4) kann aber auch über eine Unter- bzw. Überdruck entsprechend geleert oder gefüllt werden. Dies kann über ein Über- oder Unterdrucksystem (15), das auch an das Unterdrucksystem des Motors angeschlossen werden kann. Für bestimmte Anwendungen kann auch eine Entleerung und/oder Befüllung über eine Umwälz- oder Ölpumpe (15a) vorgesehen werden.
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Zur Bewertung aller gemessenen Werte können die Werte anderer Steuergeräte/Speichereinheit (11) hinzugezogen werden, hier u. a. auch die Drehzahl des Motors, die Motortemperatur, die Längs- und oder Querneigung/bzw. -beschleunigung usw. Damit können die Fahrzustände oder allgemeine Zustandsänderungen oder Zustände definiert werden. Die Neigung kann über die Sensoren (20) am Gerät (2) oder an der Messvorrichtung (8)/(B) zusätzlich gemessenen werden. Alle aufgenommenen Messwerte des Systems können ganz oder teilweise in einem Gerät (10) gespeichert, zurückgesetzt (z. B. bei einem Kundendienst), angezeigt oder weitergegeben werden. Weitere Optionen:
- – es besteht die Möglichkeit die Zuleitungen (25) zu kühlen/erwärmen oder eine sonstige Zustandsänderung (14) mit einem Regelsystem herbeizuführen. Dazu sind in den Leitungen Sensoren/Schalter (26) verbaut, die chemische, physikalische oder sonstige Wichtige Messwerte in den Zu-/Ableitungen oder im Behälter erfassen.
- – zusätzlich kann die Messvorrichtung (8)/(B) auch manuell oder automatisch geneigt (dauerhaft oder vorrübergehend) werden (24). Dies führt zu einer Erhöhung der Messgenauigkeit
- – die geographische Höhe kann gemessenen (20) werden, bzw. die Höhenänderung pro Zeiteinheit; v. a. bei Flugobjekten
- – die Messwerte des Geräts oder auch z. B. die Umgebungswerte (Luftdruck, Temperatur, Luftfeuchtigkeit) können aus Steuergerät/Speichereinheit (5) auch verwendet werden
- – die Messvorrichtung/Behälter (8)/(B) ist lösbar, kann auch dauerhaft angeschlossen sein. Vor dem Lösen des Behälters (8) kann ein Ventil o. ä. geschlossen werden um ein Austritt des Fluids/Gasses zu vermeiden
- – die Anbidung des Behälters (8)/(B) kann auch ohne direkten Austausch der Flüssigkeit/des Gasses erfolgen, z. B. über eine Weitergabe der für den Füllstand erforderliche Messwerte aus Sensoren (27) oder aus Steuergerät/Speichereinheit (5) des Antriebs/Geräts (A) an die Messvorrichtung (B).
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Füllstandssensor
- 2
- Antriebseinheit bzw. Gerät
- 3
- Ölwanne
- 4
- Messvorrichtung mit einer oder mehreren Wandung(en)
- 5
- Steuergerät/Speichereinheiten des zu messenden Geräts/Einheit oder von Umgebungsmesswerten
- 6
- Sensor (u. a. Temperatursensor)
- 7
- Sensor (u. a. Temperatursensor)
- 8
- aussen angebrachter Behälter mit einer bzw. mehreren Wandung(en)
- 9
- Öffnung aus entspr. Materialien bzw. mit ansteuerbarem Ventilsystem
- 10
- Anzeigegeräte/weiteres Steuergeräte/Speichereinheiten/Auswerteeinheit
- 11
- Messwerte weiterer Antriebssensoren/Sensorwerte/Klimawerte (Temp./Luftfeuchtigkeit), auch aus Steuergeräte/Speichereinheit
- 12
- Kühlrippen oder Heizung oder allg. Temperaturregelungen
- 13
- Temperatursensor oder andere Sensoren
- 14
- System zur Zustandsänderung (z. B. Schwingungsanregung) der Zuleitungen und Geräte
- 15
- Über- und/oder Unterdrucksystem
- 15a
- Förderpumpe o. ä.
- 16
- weitere Sensoren (Druck, Infrarot, Ultraschall, Opazität, u. a.)
- 17
- Einleitung von Über- oder/und Unterdruck (insbesondere Luftdruck)
- 18
- Ventile
- 19
- Verschluß-/Öffnungsmechanismus, Membran o. ä.
- 20
- Neigungs-/Beschleunigungssensoren
- 21
- Ablass-/Zulaufeinrichtung/-Ventil
- 22
- Zusatzbehälter mit Füllstandsmessvorrichtung (Volumen/Masse o. a.)
- 23
- Ventilsystem/Pumpensystem
- 24
- Neigungssystem/-antrieb
- 25
- Zuleitungen oder indirekte Kopplung
- 26
- Sensoren in den Zuleitungen/Kopplungen
- 27
- Sensoren im Gerät (z. B. Druck)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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