DE3716213A1 - Testvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Ober­ begriff des Hauptanspruches.

Vorrichtungen, die für die Sicherheit anderer Aus­ rüstungen bestimmt sind, sind nicht zu gebrauchen, wenn sie ausfallen können, ohne daß sie ihren eigenen Ausfall anzeigen oder einen einfachen Prüftest betreffend ihre Betriebsbedingung erlauben. Das Checken kann entweder kontinuierlich oder gelegentlich durchgeführt werden, und zwar in Abhängigkeit von der jeweiligen Anordnungs-Konfi­ guration bzw. deren Funktion.

Weil der Hauptsensor hochspezifisch ausgebildet und von ganz spezieller Natur ist, muß ein Fehleranzeigesystem notwendigerweise vergleichbare einzige Charakteristiken aufweisen und auf die jeweiligen Notwendigkeiten maßge­ schneidert sein.

Dies vorausgesetzt, sei unterstellt, daß vorhandene An­ zeigesysteme nicht fähig sind, den Schutz für den Haupt­ fühler und dessen Ausrüstung bereitzustellen.

Im umgekehrten Fall haben die Anzeigeteile, die für den Hauptfühler ausgebildet sind, falls überhaupt nur wenige Anwendungsmöglichkeiten in anderen Schaltungen.

Solche Systeme sind in einer Vielzahl von Ausführungs­ formen bekannt. Bekannte Lehren dieser Art sind bei­ spielsweise die US-PS 42 19 805 oder die GB-PS 20 37 994. Keine dieser Anordnungen enthält oder sieht für ein Sicherheitsmerkmal, das besagte Bestimmung gestattet, die Integrität bzw. Integriertheit des Hauptfühlerschalt­ kreises vor. Letztere Anordnungen sind Fehlernachweis­ komponenten-Vorrichtungen und ihre eigenen Defekte und Ausfälle, wenn sie als nicht existent unterstellt werden, können nur einen Katastrophenergebnis des überwachten Be­ triebs und der Ausrüstung beschleunigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden.

Zu diesem Zweck reicht die Erfindung bis zu einem Über­ wachungskonzept und einer Überwachungseinrichtung für Fühler, die für sich Fühler darstellen, von denen die Überwachung des sicheren Betriebs von oftmals lebens­ wichtigen Maschinen und Motoren erwartet wird. Solange die Fühleranordnung intakt ist, bleibt die Funktion zu­ verlässig. Unter Ausschluß des Gehäuses besteht der Fühler nur aus zwei Komponententeilen, nämlich einem Magnetkern und einer Fühlerspule. Da der Magnetkern ein rauhes und passives Teil ist, muß nur die Fühlerspule einer speziellen Betrachtung unterzogen werden. Wenn es beschädigt wird oder ausfällt, wird das gesamte, den Fehler erfassende, frühe Ausfallnachweissystem nutzlos und die zu schützende Anordnung wird einer möglichen Zer­ störung ausgesetzt.

Vorstehende Nachteile können vermieden werden, indem eine zweite Spule zu der vorhandenen Fühlerspule eingesetzt wird, die damit induktiv gekoppelt wird, im übrigen aber isoliert ist. Andere Vorteile dieser Verbesserungen be­ stehen nunmehr in der Fähigkeit die Integrität oder Integriertheit des Schaltkreises der zweiten Spule her­ zustellen, wobei unberechenbare und fehlerhafte Test­ signale und Berichte ausgeschlossen werden.

Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Er­ findung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In dieser zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines vorhandenen Fühlersystems und dessen Grundkomponenten;

Fig. 2 eine schematische gleiche Dar­ stellung des Fühlers gemäß der Er­ findung zusammen mit seiner Be­ schaltung und seinen Betriebsschalt­ kreisen.

Zur Erleichterung der Beschreibung in diesem Falle wird zunächst auf das bekannte System gemäß Fig. 1 Bezug ge­ nommen, und zwar zum Vergleich mit dem in Fig. 2 darge­ stellten verbesserten erfindungsgemäßen System, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile bezeichnen.

Der Fühlerschaltkreis 10 des Systems besteht aus dem Sensor 12, einem Vorverstärker 14 und einem Signalauf­ bereiter 16, die über Mehrleiterkabel 18 A und 18 B mit­ einander verbunden sind.

Der Fühler 12 besteht aus einem Permanentmagneten 20 in Nord-Süd-Orientierung (wie gezeigt), und weist ein im wesentlichen zylindrisches Weicheisenpolstück 22 auf, das sich axial von dem Magneten 20 erstreckt, und aus einer Fühlerspule 24, die um besagtes Weicheisenpolstück 22 an­ geordnet ist. Die gesamte Teileanordnung ist in einem zylindrischen Gehäuse 26 aus einem vorzugsweise nicht ferritischem Werkstoff hergestellt. Eine der beiden Stirnseiten 26 A des Gehäuses 26 weist ein Loch 26 B auf, um sicherzustellen, daß die Stirnseite 22 A des Weich­ eisenkerns 22 sich in gleicher Ebene damit befindet. Das Gehäuse 26 hat verschiedene Ausgewinde (nicht gezeigt) oder Flansche (nicht gezeigt), die an der Außenseite für seine lnstallation an oder innerhalb von Kesseln, hydraulischen Leitungen oder vergleichbaren Elementen an­ gebracht sind, wobei die Stirnseite 26 A des Gehäuses 26 und die Stirnseite 22 A des Weicheisenkerns 22 immer dem zu überwachenden Medium ausgesetzt ist, wie beispiels­ weise Schmieröl.

Die andere Stirnseite 26 C weist nicht gezeigte Ver­ bindungen für die Leitung 18 A auf, die mit einem Vorver­ stärker 14 verbunden ist. Dann führt die Leitung 18 b zu der Vorrichtung zur Signalaufbereitung 16, wohingegen das Kabel 18 C zu einer Spannungsquelle (nicht gezeigt) führt.

Der Betrieb des Systems ist wie folgt: Der Permanent­ magnet 20 erzeugt ein Magnetfeld in einer Nordsüd­ orientierten Schaltung und fließt durch den Weicheisen­ kern 22. Demgemäß wird durch die ferromagnetischen oder Eisenteile, die an der Stirnfläche 22 A des Weicheisen­ kerns 22 vorbeifliegen und von diesem angezogen werden und dabei die magnetischen Feldlinien schneiden, ein Spannungsimpuls proportional zur Masse oder Gruppe von Massen erzeugt, wenn daran mehr als ein Partikel be­ teiligt ist. Dieser Impuls wird durch den Vorverstärker 14 durchgeschaltet und führt zu einem Signalformer, der den ankommenden verstärkenden lmpuls in zwei Kategorien unterteilt, und zwar in "totale" Partikel größer als bei­ spielsweise 5 µg und große Teile mit größer als 40 µg. Gemäß Kundenwünschen können eine Vielzahl von Anzeigevor­ richtungen und Ereigniszähler vorgesehen werden.

Vorstehende Anordnung und die Beschreibung deren Betriebs betreffen sowohl einen Fühler und ein Fühlsystem, die vollständig intakt sind. Im Fall eines Defekts, wo auch immer dieser sein mag, werden keine Signale irgendwelcher Art erzeugt oder deren Erzeugung begünstigt und es gibt keine schnelle Art zur Lokalisierung des Fehlers, selbst wenn er gefunden wird.

Unter der Voraussetzung, daß der Sensor selbst der kritischste Systemteil ist und wenn weiter unterstellt wird, daß der Permanentmagnet und der ebenfalls feste Weicheisenkern kaum beschädigt werden oder betriebsun­ wirksam werden können, dann ist die Fühlerspule 24 das Teil, das ausfallen kann und zuerst ausfällt, verglichen mit allen anderen Komponententeilen.

Wenn man sich dies vor Augen hält, besteht der Gegenstand der Erfindung darin, eine zweite Spule und Spulenwindung in dem Fühlersystem vorzusehen, die als Diagnostikbind­ ungen bezeichnet werden können.

Diese Konfiguration ist in Fig. 2 dargestellt, wobei gleiche Bezugszeichen von in Fig. 1 dargestellten Teilen falls notwendig, auch dort angebracht werden.

Die Diagnostikspule weist 30 Windungen auf und ist über der Fühlerspule 24 und deren Windungen angebracht. Dies kann durch einen getrennten Spulenkörper bewerkstelligt werden, der konzentrisch über oder benachbart zu dem Körper der Spule 24 montiert wird. Es ist auch möglich, daß die Windungen 30 zwischen den Windungen der Spule 24 angebracht werden oder aber es können andere Windungsver­ fahren vorgesehen werden, die ebenfalls eine magnetische Koppelung zwischen den beiden Spulenwindungen zulassen. Hierdurch wird ein Vierleiterkabel 32 A und 24 B anstelle des vorherigen Zweileiterkabel 18 A und 18 B für den je­ weiligen Sensor 12, den Vorverstärker 14 und den Signal­ former 16 bzw. die Verbindungen mit diesen Teilen be­ nötigt.

Der Grundbetrieb des Fühlers bleibt identisch mit jenen gemäß Fig. 1. Typische Impulse 34, die in Richtung des Pfeiles 34 A wandern in einem Paar der Vierleiterkabel 32 A und 32 B sind dargestellt. Diese lmpulse sind durch vor­ beifließende oder eingefallene Eisenpartikel erzeugt worden und werden durch den Vorverstärker 14 und jeweils dem Signalformer 16 verarbeitet.

Um die Integrität bzw. das Zusammenwirken des Sensor­ systems sicherzustellen, werden die Hauptwindungen, bei­ spielsweise die Spule 24 getestet, wozu ein herkömmlicher Signalgenerator 36 zu dem Signalformer 16 hinzugefügt wird.

Der Signalgenerator 36 wird aktiviert durch Drücken eines Knopfes 38, wenn immer ein Systemtest gewünscht wird oder erforderlich ist, wobei die Emission von Testpulsen 40 bewirkt werden, die in dem zweiten Leiterpaar des Vier­ leiterkabels 32 A und 32 B in Richtung des Pfeiles 40 A in Richtung auf die Diagnostikspule 30 wandern. Hierbei wird in der Spule 24 - sicherer und richtiger Betrieb des Fühlsystems vorausgesetzt, Pulse 34 ähnlich jenen generiert, die durch vorbeifließende oder eingefangene Eisenteilchen generiert werden, die dann vorverstärkt werden und durch den Signalformer 16 empfangen werden. Um Interferenzen zu vermeiden, wird ein Leiter des zweiten Vierleiterkabels 32 A und 32 B geerdet an ihren Leiterenden 32 C und 32 D.

Die Vorrichtung gemäß vorliegender Erfindung dient für die Integrität bzw. die Gesamtfunktionsfähigkeit eines Systems mit dem Fühlen und wahlweisen Einfangen von in und mit einer Hydraulikflüssigkeit zirkulierenden Eisen­ verschleißteilchen, wobei die durch das Fühlen bzw. Ein­ fangen erzeugte Signale verarbeitet und angezeigt werden. Die Vorrichtung weist Einrichtungen zur Erzeugung von Signalen auf, die mit jenen aufgrund der Verschleißteil­ chen vergleichbar sind. Sie weist auch Einrichtungen zur induktiven Koppelung des generierten Signals mit der Ein­ richtung zum Fühlen und Nachweisen von Verschleißteilchen auf. Diese induktiv erzeugten Signale, die empfangen, verarbeitet und angezeigt werden durch die Einrichtungen zum Fühlen und Einfangen von Verschleißteilchen wird sichergestellt, daß beide Einrichtung in Betriebsbereit­ schaft sind. Der Fühler mit einem Permanentmagneten, einem Weicheisenkern, magnetisiert durch den Permanent­ magneten und einer Spule ausgerüstet, um zu fühlen und wahlweise Eisenteilchen einzufangen, die in und mit einer Flüssigkeit in einem hydraulischen System zirkulieren, wobei Signalverstärkungs- und Signalformungseinrichtungen zum Verarbeiten und Anzeige der Signale vorhanden sind, die durch die Verschleißteilchen erzeugt werden. Der Sensor weist einen Signalgenerator auf, der Diagnostik­ signalimpulse generieren kann, die mit jenen vergleichbar sind, welche durch die Eisenteilchen erzeugt werden. Der Fühler weist ebenso eine Fühlerspule mit Windungen auf, die in Kombination mit der Fühlerspule so angeordnet sind, daß eine induktive Koppelung damit möglich ist und dabei erzeugte Diagnostiksignalimpulse übermittelt werden können, um mit derselben Systemanordnung für die ver­ schleißbedingten Impulse verarbeitet und angezeigt zu werden, wenn das gesamte System sich in Betriebbedingung befindet, wodurch dies festgestellt wird.

Es wird nun augenscheinlich und anmerkenswert, daß im Fall eines Ausfalls oder Defektes irgendwo im Sensor und/ oder Diagnostiksystem keine Antwort abgegeben wird, wenn der Schalter 38 zum Zwecke des Testes betätigt wird. Dieser Betriebszustand erfordert die sofortige Über­ prüfung des Fühlers und des Diagnostiksystems und deren Reparatur oder das Abschalten des überwachten Vor­ richtungsbetriebs.

Der Fühler und das damit kombinierte Diagnostiksystem braucht nicht nur für periodische Überwachung und Über­ prüfung des Fühlerschaltkreises des Teiles eingesetzt zu werden, sondern kann praktisch auf alle anderen System­ teile einschließlich Leitungsverbindungen und kommerzielle Hardware angewendet werden. Es darf jedoch nicht vergessen werden, daß die Anzeige eines Ausfalls des Fühlers und des Diagnostiksystems nicht nur not­ wendigerweise den Ort des Fehlers anzeigt, noch die Art der erforderlichen Abhilfetätigkeit.

Claims (3)

1. Vorrichtung zum Testen der Gesamtfunktion eines Systems zum wahlweisen Einfangen und Fühlen von eisenhaltigen Verschleißteilchen, die in und mit der Flüssigkeit in einem hydraulischen Schaltkreis zirku­ lieren und zur Verarbeitung der Anzeige der durch die gefühlten und eingefangenen Verschleißteilchen er­ zeugten Signale, gekennzeichnet durch,

• - Einrichtungen zur Erzeugung von Signalen, die ver­ gleichbar jenen durch die eisenhaltigen Ver­ schleißteilchen erzeugten Signale sind;
• - Einrichtungen zur induktiven Kopplung der er­ zeugten Signale mit der Einrichtung zum wahl­ weisen Fühlen oder Einfangen der eisenhaltigen Verschleißteilchen,

wobei die induktiv erzeugten Signale, die durch die Einrichtungen zum wahlweisen Fühlen und Einfangen der eisenhaltigen Verschleißteilchen empfangen, verarbeitet und dargestellt werden und dadurch sicherstellen, daß beide Vorrichtungen sich in fehlerfreiem Betrieb befinden.

2. Fühler nach Anspruch 1 mit einem Permanentmagneten, einen dadurch magnetisierten Weicheisenkern und einer Spule zum Fühlen oder Einfangen von in und mit einer Flüssigkeit in einem hydraulischen System zirkulier­ enden eisenhaltigen Verschleißteilchen, wodurch zur Verarbeitung und Anzeige der durch das Vorbeifließen oder Einfangen der eisenhaltigen Verschleißteile er­ zeugten Signale eine Vorrichtung zur Signalver­ stärkung und Signalformung vorhanden ist, gekenn­ zeichnet durch

• - einen Signalgenerator zur Erzeugung von Diagnos­ tiksignalimpulsen, die mit jenen vergleichbar sind, die durch die eisenhaltigen Verschleiß­ teilchen erzeugt werden und
• - eine Fühlerspule mit Windungen, die in mit der Fühlerspule induktiv gekoppelt ist, wobei die generierten Diagnostiksignalimpulse zur Verar­ beitung und Anzeige mit und auf derselben System­ anordnung zur Verarbeitung der durch die Ver­ schleißteilchen erzeugten lmpulse übermittelt werden, wenn sichergestellt ist, daß sich das ge­ samte System in fehlerfreien Betrieb befindet.