EP1709423A1 - Vorrichtung zur pr fung mindestens eines qualit tsparam eters eines fluids - Google Patents

Vorrichtung zur pr fung mindestens eines qualit tsparam eters eines fluids

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EP1709423A1
EP1709423A1 EP04804315A EP04804315A EP1709423A1 EP 1709423 A1 EP1709423 A1 EP 1709423A1 EP 04804315 A EP04804315 A EP 04804315A EP 04804315 A EP04804315 A EP 04804315A EP 1709423 A1 EP1709423 A1 EP 1709423A1
Authority
EP
European Patent Office
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fluid
working cylinder
control device
measuring
piston
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP04804315A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Frank Jung
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hydac Filtertechnik GmbH
Original Assignee
Hydac Filtertechnik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hydac Filtertechnik GmbH filed Critical Hydac Filtertechnik GmbH
Publication of EP1709423A1 publication Critical patent/EP1709423A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/10—Devices for withdrawing samples in the liquid or fluent state
    • G01N1/20—Devices for withdrawing samples in the liquid or fluent state for flowing or falling materials
    • G01N1/2035—Devices for withdrawing samples in the liquid or fluent state for flowing or falling materials by deviating part of a fluid stream, e.g. by drawing-off or tapping
    • G01N1/2042—Devices for withdrawing samples in the liquid or fluent state for flowing or falling materials by deviating part of a fluid stream, e.g. by drawing-off or tapping using a piston actuated by the pressure of the liquid to be sampled
    • G—PHYSICS
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    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/14—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/02—Investigating particle size or size distribution

Definitions

  • the invention relates to a device for testing at least one quality parameter of a fluid in fluid devices, such as working cylinders, hydraulic accumulators, valves, filter housings, pressure hoses, etc.
  • the post-published DE 102 47 353 discloses a method for reducing the flow dependency of measuring devices for determining impurities as a statement about the quality of a fluid, in particular of solid contamination in the manner of particles in fluids with a particle counter sensor, particularly after the light blockage - Principle works and which is arranged in a measuring cell of the measuring device, which has a predeterminable inlet cross-section for the fluid flow, the sensor generating a light beam cross-sectional area over which the fluid flow is guided to detect the contamination.
  • Particle counter sensors which work according to the light blocking principle, determine the relative proportion of the light beam cross-sectional area (perpendicular to the optical axis), which is covered by the projection of a contamination particle in this plane.
  • DE 198 60 169 A1 discloses a method for the qualitative determination of small amounts of water in multicomponent systems in the liquid state, in particular in oil, the method being characterized by repeated repetition of the following process steps: incomplete extraction of water from the multicomponent system by means of an entraining gas ; quantitative determination of the extracted water quantity by measuring the relative humidity in the entraining gas, the entraining gas volume and the temperature; and - Conversion to the amount of water in the multi-component system after determining the multi-component system mass and the saturation vapor density in the trailing gas.
  • the known method and the device one is able to measure the absolute saturation concentration of water in fluids, such as hydraulic oil, the parametric determination in question in turn allowing a statement about the quality of the oil.
  • DE 101 52 777 A1 discloses a device for determining the quality of a medium, in particular a lubricating and / or cooling oil, with a plurality of sensors which emit an electrical output signal as a function of the respective sensor-specific input variable, one sensor being a temperature sensor, which emits an output signal which is essentially only dependent on the temperature of the medium and in particular is essentially independent of the quality of the medium, and wherein at least one further sensor emits an output signal which is dependent on both the quality of the medium (Fluids) as well as the temperature of the medium.
  • the sensors mentioned are in the known solution on a common and arranged in the fluid-immersible substrate, so that the known measuring device can be realized in the smallest installation space.
  • the present invention therefore has the task of creating a device that meets the requirements profile mentioned.
  • a relevant object is achieved by a device with the features of claim 1 in its entirety.
  • the device according to the invention for testing at least one quality parameter for a fluid from fluid devices is characterized in that a predeterminable fluid volume is at least temporarily received in at least one fluid space of the respective fluid device to be tested, which volume after leaving the fluid device by means of a Control device can be stored in a storage device in order to be forwarded from there to a measuring device for determining the respective quality parameter of the fluid to be determined.
  • the fluid device manufactured in each case comes to the test, for example in the form of working cylinders, hydraulic accumulators, valves, filter housings, pressure hoses, etc.
  • a number of manufacturing steps some of which are of a cutting nature, have usually preceded the functional test, which regularly leads to contamination in the fluid spaces of the leads respective fluid device. Even if no machining has been carried out, soiling occurs, be it in the form of dust or in the form of operating media such as anti-corrosion agents, greases, other hydraulic media, etc.
  • the risk involved can be reduced if the fluid medium of the respective fluid device is subjected to the fluid medium of the respective fluid device several times on the test bench in the manner of a rinsing process and then emptied from it again, at least in such a discharge to maintain particle contamination; but even if a very high number of flushing processes is specified here, it cannot be ruled out that, in a special case, contaminants remain in the fluid space, which can then lead to the above-mentioned impairments in the later operation of the fluid device in the hydraulic circuit.
  • the invention provides that after the flushing cycle has been completed, the last quantity of fluid introduced is subjected to a more detailed examination by a corresponding measuring device.
  • the fluid volume in question can be brought directly to the measuring device for a measurement in the manner of an online measurement if the amount of fluid stored in the fluid space is sufficient for such an online measurement; otherwise, the amount of fluid required for a reliable online measurement can be collected accordingly with the device according to the invention and made available for the measurement.
  • the fluid volumes of the fluid spaces are also regularly large, so that in the outlined online measuring method, until the entire fluid volume has been checked, there is inevitably a very long measuring time, with the result that the test bench continues remains occupied by the fluid device and are not used for checking a fluid device to be reinserted in the test stand can.
  • the device according to the invention is suitable for those applications where only short test or measurement times are available, the measurement stand itself therefore requires very high measurement cycles and with fluid quantities that deviate from the optimal measurement volume, for example because the fluid quantities used are just very small or very large are.
  • Storage device can be moved and from there the fluid to be checked can be passed on to the measuring device, the control device simultaneously permitting a change of the fluid device to be tested in the test bench. Accordingly, the fluid device can be changed while the actual measurement (check) for the previous fluid device is still running.
  • the device according to the invention is therefore particularly suitable for checking quality parameters in fluid devices if large fluid volumes are to be checked and / or if for this or other reasons only short measuring times are available. Due to the intelligent design of the control device, preferably designed in microprocessor technology, it is thus possible to test fluid devices with small fluid spaces online or with a predeterminable time offset, whereby the measurement time can be used to achieve the desired exchange within the Test bench.
  • Said storage device preferably consists of a working cylinder, in particular in the form of a pneumatic cylinder, which can be connected on the piston side in a fluid-conducting manner via an inlet line to the assignable fluid space of the fluid device by means of the control device, the flow line of the fluid downstream of the working cylinder in a discharge line Measuring device is arranged.
  • the storage device has a correspondingly large volume, it is also possible, if necessary, to store a plurality of fluid quantities for a plurality of flushing cycles which are carried out in succession, in order then to call them up for the overall measurement. This allows a statistically improved, reliable evaluation and therefore an overall statement about the quality of the fluid device produced.
  • the device according to the invention it is possible in particular to obtain a reliable statement about the contamination situation of the fluid to be checked and consequently about the fluid device, and, if this should be desired, in addition to a determination of the number of (contamination) particles
  • statements can also be made about the size, type and speed of the particles in the fluid to be checked, whereby the relevant quality parameter check can be supplemented by further values such as viscosity, temperature, free radicals, pH Values, electrical conductivity of the fluid to be checked etc.
  • the device shown as a whole in the figure is used to test at least one quality parameter of a fluid in fluid devices, for example in the form of a hydraulic working cylinder 10.
  • a fluid device of this type at least temporarily absorbs a predeterminable volume of fluid in at least one fluid space
  • the hydraulic working cylinder 10 has a rod-side fluid space 12 and a piston-side fluid space 14.
  • the respective fluid volume is in a storage device after leaving the fluid device, here in the form of the hydraulic working cylinder 10, by means of a control device designated as a whole by 16 can be stored, the storage device 18 being assigned to the fluid space 12 and the additional storage device 20 to the piston-side fluid space 14, which is essentially constructed in the same way as the first storage device 18.
  • the flow can be obtained from the respective storage device 18, 20 Forward idvolume to an assignable measuring device 22, 24, which serves to determine the respective quality parameter of the fluid.
  • the measuring devices 22, 24 in question also correspond essentially to one another.
  • Such a measuring device 22, 24 can be used as described in DE 10247 353.
  • the measuring device described in this way implements a method for reducing the flow dependency of the relevant measuring devices for determination of impurities, in particular solid contamination in the manner of particles in fluids with a particle counter sensor, which operates in particular according to the light blocking principle and which is arranged in a measuring cell of the measuring device which has a predeterminable inlet cross section for the fluid flow, the sensor having a light beam cross-sectional area Generated, via which the fluid flow is carried out for the detection of the contamination, the light beam cross-sectional area being chosen to be larger in the direction of the fluid flow than transverse to the point of entry of the contamination into the light beam cross-sectional area.
  • the respective storage device 16, 18 consists of a working cylinder, in particular in the form of a pneumatic cylinder of a conventional type, which is fluid-carrying on the piston side via an inlet line 26 and can be assigned to it. Ren fluid space 12, 14 of the fluid device can be connected by means of the control device 16, the respective measuring device 22, 24 being arranged in a drain line 28 in the flow direction of the fluid behind the pneumatic working cylinder.
  • the drain line 28 leads from the measuring device 22, 24 via an adjustable throttle 30 to the tank side T of the device.
  • the working cylinder of the two storage devices 18, 20 has a piston rod 32 with a continuous fluid guide (not shown), which opens into the respective piston chamber 34 of the working cylinder on one side and into a connecting line 36 on the other side, which is provided by the control device 16 is lockable. In continuation of the connecting line 36, this in turn leads to the tank side T.
  • the rod side 38 of the respective working cylinder is connected to a compressed gas source 40, in particular in the form of a compressed air or nitrogen source, which supplies a working pressure of several bar, for example 6 bar.
  • a monitoring device 44 as part of the control device 16 with limit switches.
  • the control device 16 has switching valves, in particular in the form of 2/2-way switching valves 46, 48, the switching valves 46, 48 being shown in their blocking starting position, as shown in the figure, and each of which shows the fluid path after activation release their other switching position.
  • the switching valves 46 and 48 release the fluid-carrying path or block it for the inlet line 26 and the connecting line 36.
  • the control device 16 uses the output signals of the monitoring device 44 in the form of the four limit switches according to FIG Representation according to the figure.
  • a pressure limiting valve 50 is connected between the latter and the associated switching valve 46 of the control device 16.
  • the relevant pressure relief valve 50 in turn leads to the tank side T.
  • the hydraulic working cylinder 10 shown in the figure is said to come from production and is being subjected to a more detailed functional test on a test bench (not shown). Since cutting processes are also included in the manufacture of the hydraulic working cylinders in question, it is to be expected that there will be contaminations in the fluid spaces 12, 14 which can also result from residues of cooling lubricant or the like. Before the device is actually used, the hydraulic working cylinder 10 is rinsed, i.e. a fluid is alternately introduced and discharged into the fluid spaces 12, 14, which serves to ensure that the contaminants are discharged from the fluid spaces mentioned.
  • the fluid located in the rod-side fluid chamber 12 when the piston is retracted is first subjected to a more detailed check by the assignable measuring device 22.
  • the control device 16 opens the switching valve 46 and fluid flows into the first storage device 18 via the feed line 26.
  • the switching valve 48 remains closed, the amount of fluid introduced into the feed line 26 can serve to flush the valve 46 as well as the measuring device 22 and the piston chamber 34 of the storage device 18. If the switching valve 48 is closed, fluid under pressure penetrates into the Piston chamber 34, the piston rising up to an upper end position, which is controlled by the monitoring device 44. The fluid now located in the piston chamber 34 is then later to be supplied to the assignable measuring device 22 for the particle detection already described. If there are surprisingly high pressures, the relevant system state is secured by the pressure relief valve 50, which in this respect performs a safety function.
  • control device 16 closes the switching valve 46 and by activating the compressed gas source 40, compressed gas reaches the rod side of the pneumatic cylinder and the piston 42 moves downward in the direction of the figure, the lower end position being assigned to the monitoring device by the assignable end position switch 44 is monitored.
  • the measuring device in question is particularly suitable for fluid devices, such as large hydraulic working cylinders 10, which have fluid spaces 12, 14 of volumetric size. Basically, there is also the possibility, depending on the size of the hydraulic working cylinder 10, of introducing a plurality of flushing quantities into the respective storage devices one after the other and then later measuring quality in terms of measurement technology.
  • the device according to the invention is therefore particularly suitable for large volume flows and for measuring times that are only available for a short time.
  • the storage device 18, 20 is also helpful and during a retracting and extending process of the cylinder the measurement can be carried out online via the measuring device 22 , 24 take place, in which case the respective switching valve 46 in the feed lines 26 is to be actuated.
  • the piston 42 of the respective storage device 18, 20 then moves into its respective assignable position, which can be initiated accordingly via the control device.
  • the device according to the invention does not need to be limited to use in hydraulic working cylinders, but is basically suitable for any form of fluid devices in which at times a predeterminable amount of fluid or fluid volume is recorded. Further applications are therefore conceivable for hydraulic accumulators, hydraulic valves, filter housings, pressure hoses etc.
  • the measurement does not need to be limited to particle evaluation, but depending on the measuring device used, further data can be collected here, such as free radicals in the oil , pH values, electrical conductivity, consistency, viscosity etc.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Prüfung mindestens eines Qualitätsparameters eines Fluids bei Fluid-Einrichtungen, wie beispielsweise Arbeitszylindern (10), Hydrospeichern, Ventilen, Filtergehäusen, Druckschläuchen, die zumindest zeitweise ein vorgebbares Fluid-Volumen in mindestens einem Fluidraum (12,14) aufnehmen, das nach Verlassen der Fluid-Einrichtung mittels einer Steuereinrichtung (16) in einer Speichereinrichtung (18,20) bevorratbar ist, um von dort in eine Meßeinrichtung (22,24) weitergeleitet zu werden zur Feststellung des jeweiligen Qualitätsparameters des Fluids. Hierdurch erhält man zielgerichtet und in kürzester Zeit eine Aussage über die Betriebstauglichkeit der jeweiligen Fluideinrichtung.

Description

Hydac Filtertechnik GmbH, Industriegebiet, 66280 Sulzbach/Saar
Vorrichtung zur Prüfung mindestens eines Qualitätsparameters eines Fluids
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Prüfung mindestens eines Qualitätsparameters eines Fluids bei Fluid-Einrichtungen, wie beispielsweise Arbeitszylindern, Hydrospeichem, Ventilen, Filtergehäusen, Druckschläuchen etc..
Durch die nachveröffentlichte DE 102 47 353 ist ein Verfahren zur Reduzierung der Durchflußabhängigkeit von Meßgeräten zur Bestimmung von Verunreinigungen als Aussage über die Qualität eines Fluids bekannt, insbesondere von Feststoffverschmutzungen in der Art von Partikeln in Fluiden mit einem Partikelzähler-Sensor, der insbesondere nach dem Lichtblockade- Prinzip arbeitet und der in einer Meßzelle der Meßeinrichtung angeordnet ist, die einen vorgebbaren Eintrittsquerschnitt für den Fluidstrom aufweist, wobei der Sensor eine Lichtstrahl-Querschnittsfläche erzeugt, über die zur Erkennung der Verunreinigung der Fluidstrom geführt wird. Partikelzähler- Sensoren, die nach dem Lichtblockade-Prinzip arbeiten, bestimmen den relativen Anteil der Lichtstrahlquerschnittsf lache (senkrecht zur optischen Achse), der durch die Projektion eines Verschmutzungspartikels in dieser Ebene abgedeckt wird. Durch die DE 198 60 169 A1 ist ein Verfahren zur qualitativen Bestimmung kleiner Wassermengen in Mehrstoffsystemen in flüssigem Aggregatzustand, insbesondere in Öl, bekannt, wobei das Verfahren durch mehrmalige Wiederholung der folgenden Verfahrensschritte gekennzeichnet ist: - unvollständige Extraktion von Wasser aus dem Mehrstoffsystem mittels eines Schleppgases; quantitative Bestimmung der extrahierten Wassermenge mittels Messung der relativen Feuchte im Schleppgas, des Schleppgasvolumens und der Temperatur; und - Umrechnung auf die Wassermenge des Mehrstoff Systems nach Bestimmung der Mehrstoffsystemmasse und der Sättigungsdampfdichte im Schleppgas. Mit dem bekannten Verfahren sowie der Vorrichtung ist man in der Lage, die absolute Sättigungskonzentration von Wasser in Fluiden, wie Hydrauli- köl, zu messen, wobei die dahingehende parametrische Bestimmung wiederum eine Aussage über die Qualität des Öls erlaubt.
Durch die DE 101 52 777 A1 ist eine Vorrichtung zur Bestimmung der Qualität eines Mediums, insbesondere eines Schmier- und/oder Kühlöls bekannt, mit mehreren Sensoren, die ein elektrisches Ausgangssignal in Abhängigkeit der jeweiligen sensorspezifischen Eingangsgröße abgeben, wobei ein Sensor ein Temperatursensor ist, der ein Ausgangssignal abgibt, das im wesentlichen nur eine Abhängigkeit von der Temperatur des Mediums aufweist und insbesondere von der Qualität des Mediums im wesentli- chen unabhängig ist, und wobei mindestens ein weiterer Sensor ein Ausgangssignal abgibt, das eine Abhängigkeit sowohl von der Qualität des Mediums (Fluids) als auch von der Temperatur des Mediums aufweist. Die genannten Sensoren sind bei der bekannten Lösung auf einem gemeinsamen und in das Fluid eintauchbaren Substrat angeordnet, so dass sich auf kleinstem Bauraum die bekannte Meßeinrichtung realisieren läßt.
Mit den vorstehend genannten bekannten Meßvorrichtungen und Verfahren steht ein sehr gutes Instrumentarium zur Ermittlung von Qualitätsparametern bei Fluiden zur Verfügung unter Einbezug von gasförmigen und/oder pastösen Medien, wobei die dahingehenden Meßeinrichtungen noch um chemische Analyseverfahren ergänzt sein können, um beispielsweise Aussagen über freie Radikale in einem Hydrauliköl zu treffen, über die Tempe- ratur, die Viskosität, den pH-Wert, die elektrische Leitfähigkeit etc.. In Abhängigkeit des jeweils eingesetzten Meßverfahrens nebst zugehöriger Meßeinrichtung und in Abhängigkeit davon, welche Qualitätsparameter des Fluids man erfassen will, benötigen diese eine geraume Meß- oder Feststellzeit, wobei es sich aus Gründen der Prozeßgenauigkeit, der Meßablaufdau- er sowie der Aussagekraft des Meßergebnisses sich als zweckmäßig erwiesen hat, solche Qualitätsmeßverfahren unmittelbar an Prüfständen einzusetzen, wo Fluid-Einrichtungen, wie hydraulische Aggregate, beispielsweise in Form von Arbeitszylindern, Hydrospeichem, Ventilen, Filtergehäusen, Druckschläuchen etc., auf ihre Funktion hin überprüft werden. Hierzu ist der Einsatz des jeweiligen Betriebsfluids notwendig, und zwar vor Ort, um nach Möglichkeit gleichzeitig mit der Aggregatüberprüfung die Bestimmung der Qualität des derart eingesetzten Fluids mittels der Meßeinrichtung zu überprüfen. Dergestalt erhält man eine Aussage über die spätere Betriebstauglichkeit der jeweiligen Fluideinrichtung, um wiederum in einer erwei- terten Betrachtung einen Aussagegehalt über die Qualität der vorangehenden Produktionsschritte bezogen auf die jeweils geprüfte oder zur Prüfung anstehende Fluideinrichtung (Aggregat) zu erhalten. Ausgehend von diesen Überlegungen stellt sich daher die vorliegende Erfindung die Aufgabe, eine Vorrichtung zu schaffen, die dem genannten Anforderungsprofil gerecht wird. Eine dahingehende Aufgabe löst eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Prüfung mindestens eines Qualitätsparameters bei einem Fluid von Fluid-Einrichtungen ist dadurch charakterisiert, dass zumindest zeitweise ein vorgebbares Fluid-Volumen in mindestens einem Fluidraum der jeweiligen zu prüfenden Fluid-Einrichtung aufgenommen wird, das nach Verlassen der Fluid-Einrichtung mittels einer Steuereinrichtung in einer Speichereinrichtung bevorratbar ist, um von dort in eine Meßeinrichtung weitergeleitet zu werden zur Feststellung des jeweiligen, zu ermittelnden Qualitätsparameters des Fluids.
Kommt die jeweils hergestellte Fluid-Einrichtung beispielsweise in Form von Arbeitszylindern, Hydrospeichem, Ventilen, Filtergehäusen, Druckschläuchen etc. auf den Prüfstand, sind in der Regel vor der Funktionsprüfung eine Vielzahl an Herstellschritten teilweise spanender Natur vorangegangen, was regelmäßig zu Verschmutzungen in den Fluidräumen der je- weiligen Fluid-Einrichtung führt. Auch wenn keine spanende Bearbeitung vorgenommen wurde, kommen Verschmutzungen vor, sei es in Form von Staub oder in Form von Betriebsmedien wie Korrosionsschutzmitteln, Fetten, andere hydraulische Medien etc. Würde man nun nach einer entsprechenden Funktionsprüfung, bei dem die jeweilige Fluid-Einrichtung mit dem Arbeitsfluid einmal beaufschlagt wird, an den Kunden ausliefern, könnten in den Fluidräumen verbleibende Verschmutzungen den späteren Betrieb hemmen und nicht nur gegebenenfalls zum Ausfall der jeweiligen Fluid-Einrichtung führen, sondern darüber hinaus zum Ausfall von ge- samthydraulischen Anlagen, auch wenn diese gegebenenfalls über Filtereinrichtungen od. dgl. zusätzlich gesichert sein sollten.
Man hat zwar in der Praxis erkannt, dass man die dahingehende Gefahr verringern kann, wenn man auf dem Prüfstand in der Art eines Spülvorganges mehrfach die Fluidräume der jeweiligen Fluid-Einrichtung mit dem Fluidmedium beaufschlagt und dann von diesem wieder entleert, um derart einen Austrag zumindest an Partikelverschmutzungen zu erhalten; aber selbst wenn man hier eine sehr hohe Anzahl an Spülvorgängen vorgibt, kann nicht ausgeschlossen werden, dass im speziellen Fall Verschmutzungen im Fluidraum verbleiben, die dann zu den genannten Beeinträchtigungen im späteren Betrieb der Fluid-Einrichtung im hydraulischen Kreis führen können. Um dem zu begegnen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, nach Durchlaufen des Spülzyklusses die zuletzt eingebrachte Fluidmenge der näheren Prüfung durch eine entsprechende Meßeinrichtung zu unterziehen. Ist der jeweilige Fluidraum aufgrund der geometrischen Abmessungen der jeweiligen Fluid-Einrichtung klein, kann in der Art einer Online-Messung das dahingehende Fluidvolumen direkt an die Meßeinrichtung für eine Messung verbracht werden, wenn die im Fluidraum bevorratete Fluidmenge für eine dahingehende Online-Messung ausreicht; andernfalls kann mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung die für eine verläßliche Online-Messung benötigte Fluidmenge entsprechend gesammelt und für die Messung zur Verfügung gestellt werden. Insbesondere bei groß aufbauenden Fluid- Einrichtungen sind aber regelmäßig die Fluidvolumina der Fluidräume gleichfalls groß bemessen, so dass bei dem skizzierten Online-Meßverfahren, bis das gesamte Fluidvolumen überprüft worden ist, sich zwangsläufig eine sehr lange Meßzeit ergibt mit der Folge, dass der Prüfstand weiter von der Fluid-Einrichtung belegt bleibt und nicht für die Überprüfung einer erneut in den Prüfstand einzusetzenden Fluid-Einrichtung benutzt werden kann. Hier setzt die Erfindung ein und entnimmt aus der großen Fluidmenge die für eine Online-Messung notwendige Menge. Insbesondere eignet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung für solche Anwendungen, wo nur kurze Prüf- oder Meßzeiten zur Verfügung stehen, der Meßstand selbst also sehr hohe Meßzyklen voraussetzt und bei Fluidmengen, die vom optimalen Meßvolumen abweichen, beispielsweise weil die eingesetzten Fluidmengen eben sehr klein oder sehr groß sind.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist nun erreicht, dass die Fluid- menge des letzten Spülzyklusses mittels einer Steuereinrichtung in eine
Speichereinrichtung verbringbar ist und von dort kann das zu überprüfende Fluid an die Meßeinrichtung weitergeleitet werden, wobei gleichzeitig die Steuereinrichtung einen Wechsel der im Prüfstand zu prüfenden Fluid- Einrichtung erlaubt. Demgemäß kann ein Wechsel der Fluid-Einrichtung vorgenommen werden, während die eigentliche Messung (Überprüfung) für die vorangegangene Fluid-Einrichtung noch läuft. Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich daher besonders zur Qualitätsparameter-Überprüfung bei Fluid-Einrichtungen, wenn große Fluidvolumina zu prüfen sind und/oder wenn aus diesem oder anderen Gründen nur geringe Meßzeiten zur Verfügung stehen. Aufgrund der intelligenten Ausgestaltung der Steuereinrichtung, vorzugsweise ausgelegt in Mikroprozessortechnik, ist es somit möglich, Fluid-Einrichtungen mit klein aufbauenden Fluidräumen Online zu prüfen oder mit einem vorgebbaren zeitlichen Versatz, wobei die dahingehende Meßzeit genutzt werden kann, um den gewünschten Austausch in- nerhalb des Prüfstandes vorzunehmen. Demgemäß hilft die erfindungsgemäße Vorrichtung, Zeit und Kosten zu sparen und aufgrund der angelegten Lösung läßt sich diese für eine Vielzahl von Anwendungsformen sinnfällig verwenden. Vorzugsweise besteht dabei die genannte Speichereinrichtung aus einem Arbeitszylinder, insbesondere in Form eines Pneumatikzylinders, der kol- benseitig über eine Zulaufleitung fluidführend mit dem zuordenbaren Fluidraum der Fluid-Einrichtung mittels der Steuereinrichtung verbindbar ist, wobei in Strömungsrichtung des Fluids hinter dem Arbeitszylinder in einer Ablaufleitung die Meßeinrichtung angeordnet ist. Sofern die Speichereinrichtung über ein entsprechendes großes Volumen verfügt, lassen sich gegebenenfalls auch mehrere Fluidmengen für mehrere hintereinander ablaufende Spülzyklen bevorraten, um diese dann für die Gesamtmessung abzu- rufen. Dies erlaubt eine statistisch verbessert abgesicherte Auswertung und mithin eine Gesamtaussage über die Qualität der hergestellten Fluid- Einrichtung.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung läßt sich insbesondere eine verläß- liehe Aussage über die Verschmutzungssituation des zu überprüfenden Fluids und mithin der Fluid-Einrichtung erreichen, wobei, sofern dies gewünscht sein sollte, neben einer Feststellung über die Anzahl an (Ver- schmutzungs-) Partikeln sich in Abhängigkeit der eingesetzten Meßeinrichtung auch Aussagen treffen lassen über die Größe, die Art sowie die Ge- schwindigkeit der im jeweils zu überprüfen Fluid befindlichen Partikel, wobei die dahingehende Qualitätsparameterprüfung noch ergänzt werden kann um weitere Werte wie Viskosität, Temperatur, freie Radikale, pH- Werte, elektrische Leitfähigkeit des zu überprüfenden Fluids etc..
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der sonstigen Unteransprüche.
Im folgenden wird die erfindungsgemäße Vorrichtung anhand eines Ausführungsbeispiels nach der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur in prinzipieller und nicht maßstäblicher Darstellung den Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung für die Überprüfung eines hydraulischen Arbeitszylinders auf einem Prüfstand nach Durchlaufen einer vorgebbaren Anzahl an Prüf- und Spülzyklen, wobei der einfacheren Darstellung wegen die den Spülzyklus bewirkende hydraulische Einrichtung nicht dargestellt ist.
Die in der Figur als Ganzes gezeigte Vorrichtung dient der Prüfung mindestens eines Qualitätsparameters eines Fluids bei Fluid-Einrichtungen, bei- spielsweise in Form eines hydraulischen Arbeitszylinders 10. Eine dahingehende Fluid-Einrichtung nimmt zumindest zeitweise ein vorgebbares Fluidvolumen in mindestens einem Fluidraum auf, wobei im vorliegenden Fall der hydraulische Arbeitszylinder 10 über einen stangenseitigen Fluidraum 12 verfügt sowie einen kolbenseitigen Fluidraum 14. Das jeweilige Fluidvo- lumen ist nach Verlassen der Fluid-Einrichtung, hier in Form des hydraulischen Arbeitszylinders 10, mittels einer als Ganzes mit 16 bezeichneten Steuereinrichtung in einer Speichereinrichtung bevorratbar, wobei dem Fluidraum 12 die Speichereinrichtung 18 zugeordnet ist und dem kolbenseitigen Fluidraum 14 die weitere Speichereinrichtung 20, die im wesentli- chen gleich aufgebaut ist wie die erste Speichereinrichtung 18. Von der jeweiligen Speichereinrichtung 18,20 läßt sich das Fluidvolumen in eine zuordenbare Meßeinrichtung 22,24 weiterleiten, die zur Feststellung des jeweiligen Qualitätsparameters des Fluids dient. Auch die dahingehenden Meßeinrichtungen 22,24 entsprechen einander im wesentlichen.
Als jeweilige Meßeinrichtung 22,24 kann eine solche eingesetzt werden, wie sie in der DE 10247 353 beschrieben ist. Die dahingehend beschriebene Meßeinrichtung realisiert ein Verfahren zur Reduzierung der Durchflußabhängigkeit von dahingehenden Meßeinrichtungen zur Bestimmung von Verunreinigungen, insbesondere Feststoffverschmutzungen in der Art von Partikeln in Fluiden mit einem Partikelzähler-Sensor, der insbesondere nach dem Lichtblockade-Prinzip arbeitet und der in einer Meßzelle der Meßeinrichtung angeordnet ist, die einen vorgebbaren Eintrittsquerschnitt für den Fluidstrom aufweist, wobei der Sensor eine Lichtstrahlquerschnittsfläche erzeugt, über die zur Erkennung der Verunreinigung der Fluidstrom geführt wird, wobei in Richtung des Fluidstroms die Lichtstrahlquerschnittsfläche größer gewählt wird als quer dazu bezogen auf die Eintrittsstelle der Verunreinigung in die Lichtstrahlquerschnittsfläche.
Hieraus ergibt sich eine Lichtstrahlquerschnittsfläche, vorzugsweise über einen konventionellen Laser erzeugt, des Partikelzählersensors, die nicht den kompletten Öffnungsquerschnitt der Meßzelle ausleuchtet, dafür aber in Strömungsrichtung eine deutlich größere Ausdehnung hat mit der Folge, das auch ausgesprochen kleine (Verschmutzungs-) Partikel, beispielsweise mit einer Größe von 2μm, noch ohne weiteres delektiert werden können, ohne dass der nachgeordnete gerätetechnische Meßaufwand erhöht ist. Ein geeignetes Auswerteverfahren für einen dahingehenden Partikelzähler ist im einzelnen in der DE 197 35 066 C1 beschrieben, so dass an dieser Stelle hierauf im Detail nicht mehr näher eingegangen wird. Mit der bekannten Vorrichtung ist es aber jedenfalls möglich, kleinste Partikel sicher als Verschmutzung noch zu detektieren und darüber hinaus besteht auch noch die Möglichkeit, Luftblasen im Fluidstrom zu erkennen, um zulässige Aussagen über die Qualität des Fluids zu gewinnen, die sich auch aus unterschiedli- chen Partikel-Geometrien ergeben kann.
Die jeweilige Speichereinrichtung 16,18 besteht aus einem Arbeitszylinder, insbesondere in Form eines Pneumatik-Zylinders üblicher Bauart, der kol- benseitig über eine Zulaufleitung 26 fluidführend mit dem ihm zuordenba- ren Fluidraum 12,14 der Fluid-Einrichtung mittels der Steuereinrichtung 16 verbindbar ist, wobei in Ström ungsrichtung des Fluids hinter dem Pneumatik-Arbeitszylinder in einer Ablaufleitung 28 die jeweilig Meßeinrichtung 22,24 angeordnet ist. Die dahingehende Ablaufleitung 28 führt von der Meßeinrichtung 22,24 weiter über eine einstellbare Drossel 30 zur Tankseite T der Vorrichtung.
Der Arbeitszylinder der beiden Speichereinrichtungen 18,20 weist eine Kolbenstange 32 auf mit einer durchgehenden Fluidführung (nicht darge- stellt), die auf einer Seite in den jeweiligen Kolbenraum 34 des Arbeitszylinders mündet und auf ihrer anderen Seite in eine Anschlußleitung 36, die von der Steuereinπchtung 16 wiederum absperrbar ist. In Fortführung der Anschlußleitung 36 mündet diese wiederum auf die Tankseite T. Die Stangenseite 38 des jeweiligen Arbeitszylinders ist an eine Druckgasquelle 40 angeschlossen, insbesondere in Form einer Druckluft- oder Stickstoffquelle, wobei diese einen Arbeitsdruck von mehreren bar, beispielsweise 6 bar, liefert. Des weiteren wird die Verfahrbewegung des Kolbens 42 über eine Überwachungseinrichtung 44 als Teil der Steuereinrichtung 16 mit Endlagenschaltern überwacht.
Die Steuereinrichtung 16 weist Schaltventile, insbesondere in Form von 2/2-Wege-Schaltventilen 46,48, auf, wobei gemäß Darstellung nach der Figur die Schaltventile 46,48 in ihrer sperrenden Ausgangsstellung gezeigt sind, und wobei diese den Fluidweg nach Ansteuerung jeweils in ihrer an- deren Schaltstellung freigeben. Dabei geben die Schaltventile 46 und 48 den fluidführenden Weg frei oder sperren diesen für die Zulaufleitung 26 bzw. die Anschlußleitung 36. Für die dahingehende Ansteuerung der Schaltventile 46,48 nutzt die Steuereinrichtung 16 die Ausgangssignale der Überwachungseinrichtung 44 in Form der vier Endlagenschalter gemäß der Darstellung nach der Figur. In die jeweilige Zulaufleitung 26 zum Pneumatik-Arbeitszylinder ist zwischen diesem und dem zugehörigen Schaltventil 46 der Steuereinrichtung 16 ein Druckbegrenzungsventil 50 geschaltet. Das dahingehende Druckbegrenzungsventil 50 führt wiederum auf die Tanksei- te T.
Zum besseren Verständnis wird nun die erfindungsgemäße Vorrichtung anhand eines praktischen Einsatzes näher erläutert. Der in der Figur gezeigte hydraulische Arbeitszylinder 10 soll aus der Fertigung kommen und wird auf einem nicht näher dargestellten Prüfstand einer näheren Funktionsprüfung unterzogen. Da bei der Herstellung dahingehender hydraulischer Arbeitszylinder auch spanende Prozesse mit eingeschlossen sind, steht zu erwarten, dass in den Fluidräumen 12,14 Verschmutzungen vorhanden sind, die auch aus Rückständen von Kühlschmiermittel od. dgl. herrühren kön- nen. Vor dem eigentlichen Einsatz der Vorrichtung wird zunächst der hydraulische Arbeitszylinder 10 gespült, d.h. es wird wechselseitig in die Fluidräume 12,14 ein Fluid ein- und ausgebracht, das dazu dient, dass ein Austrag der Verschmutzungen aus den genannten Fluidräumen erfolgt. Ist ein dahingehender Spülzyklus abgeschlossen, wird zunächst das bei zu- rückgefahrenem Kolben im stangenseitigen Fluidraum 12 befindliche Fluid einer näheren Überprüfung durch die zuordenbare Meßeinrichtung 22 unterzogen. Hierzu öffnet die Steuereinrichtung 16 das Schaltventil 46 und Fluid strömt über die Zulaufleitung 26 in die erste Speichereinrichtung 18.
Sofern das Schaltventil 48 geschlossen bleibt, kann die derart in die Zulaufleitung 26 eingebrachte Fluidmenge dazu dienen, sowohl das Ventil 46 zu spülen als auch die Meßeinrichtung 22 sowie den Kolbenraum 34 der Speichereinrichtung 18. Wird das Schaltventil 48 verschlossen, dringt Fluid unter Druck in den Kolbenraum 34 ein, wobei der Kolben sich anhebt bis in eine obere Endlagenstellung, die von der Überwachungseinrichtung 44 kontrolliert ist. Das nunmehr im Kolbenraum 34 befindliche Fluid soll dann später der zuordenbaren Meßeinrichtung 22 zugeführt werden für die bereits beschriebene Partikelfeststellung. Kommt es hierbei überraschend zu hohen Drücken, ist der dahingehende Systemzustand durch das Druckbegrenzungsventil 50 abgesichert, das insoweit eine Sicherheitsfunktion wahrnimmt. Jetzt schließt die Steuereinrichtung 16 das Schaltventil 46 und durch Ansteuern der Druckgasquelle 40 gelangt Druckgas auf die Stangenseite des Pneumatik-Zylinders und der Kolben 42 bewegt sich in Blickrich- tung auf die Figur gesehen nach unten, wobei die untere Endlagenstellung über den zuordenbaren Endlagenschalter der Überwachungseinrichtung 44 überwacht ist.
Das derart über den Kolben ausgeschobene Fluid gelangt dann über die Ablaufleitung 28 in die Meßeinrichtung 22 für die angesprochene Partikelmessung und von dort aus über die einstellbare Drossel 30 auf die Tankseite T. Ebenso spielt sich ein entsprechender Meßzyklus ab, sobald durch Rückfahren des Kolbens des hydraulischen Arbeitszylinders 10 die Fluidmenge im Kolbenfluidraum 14 in Richtung der weiteren Speichereinrich- tung 20 ausgeschoben wird. Sind dann jedenfalls die beiden Schaltventile 46 in ihrer sperrenden, in der Figur dargestellten Position, kann während der eigentlichen Partikel messung über die Meßeinrichtungen 22,24 der bisher im Prüfstand befindliche Arbeitszylinder 10 gegen einen neuen ausgetauscht werden, wobei mit Vollendung des Austausches dann auch das Me- ßergebnis für den vorangegangenen geprüften Arbeitszylinder über die Meßeinrichtungen 22,24 vorliegt. Auf diese Art und Weise ist der Prüfzyklus mit der Prüfeinrichtung nicht beeinträchtigt und es lassen sich hier sehr sichere Meßergebnisse über die genannte Vorrichtung erhalten. Auch ist nicht notwendig, jeden Arbeitszylinder zu prüfen. So können beispielsweise mehrere, aus einer Bearbeitungsserie stammende Arbeitszylinder unter Einsatz statistischer Auswertemeßverfahren nur teilweise überprüft werden. Die dahingehende Meßvorrichtung eignet sich insbesondere für Fluid-Einrichtungen, wie groß aufbauende hydraulische Arbeitszylinder 10, die über volumetrisch groß aufbauende Fluidräume 12,14 verfügen. Auch besteht dem Grunde nach die Möglichkeit, in Abhängigkeit der Größe des hydraulischen Arbeitszylinders 10 mehrere Spülmengen hintereinander in die jeweiligen Speichereinrichtungen einzubringen und dann später meßtechnisch in ihrer Qualität zu erfassen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist also besonders für große Volumenströme geeignet sowie für nur kurz zur Verfügung stehende Meßzeiten.
Ist die hydraulische Einrichtung jedoch klein aufbauend, sind also beispielsweise die Fluidräume 12,14 eines hydraulischen Arbeitszylinders 10 im Volumen klein bemessen, ist die Speichereinrichtung 18, 20 gleichfalls hilfreich und während eines Ein- und Ausfahrvorganges des Zylinders kann Online die Messung über die Meßeinrichtung 22, 24 erfolgen, wobei dann das jeweilige Schaltventil 46 in den Zulaufleitungen 26 zu betätigen ist. Bei dem dahingehenden Online-Meßverfahren bei geringen Fluidvolumina verfährt dann der Kolben 42 der jeweiligen Speichereinrichtung 18,20 in seine jeweilige zuordenbare Stellung, was über die Steuereinrichtung entsprechend veranlaßt werden kann.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung braucht nicht auf den Einsatz bei hydraulischen Arbeitszylindern beschränkt zu sein, sondern eignet sich dem Grunde nach für jede Form an Fluid-Einrichtungen, bei denen zeitweise eine vorgebbare Fluidmenge oder Fluidvolumen aufgenommen ist. Weitere Anwendungsfälle sind also denkbar bei Hydrospeichem, hydraulischen Ventilen, Filtergehäusen, Druckschläuchen etc.. Auch braucht die Messung nicht auf eine Partikelauswertung beschränkt zu sein, sondern in Abhängigkeit der jeweils zum Einsatz kommenden Meßeinrichtung können hier weitere Daten erhoben werden, wie freie Radikale im Öl, pH-Werte, elektrische Leitfähigkeit, Konsistenz, Viskosität etc..

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Vorrichtung zur Prüfung mindestens eines Qualitätsparameters eines Fluids bei Fluid-Einrichtungen, wie beispielsweise Arbeitszylindern (10), Hydrospeichem, Ventilen, Filtergehäusen, Druckschläuchen, die zumindest zeitweise ein vorgebbares Fluid-Volumen in mindestens einem Fluidraum (12,14) aufnehmen, das nach Verlassen der Fluid-Einrichtung mittels einer Steuereinrichtung (16) in einer Speichereinrichtung (18,20) bevorratbar ist, um von dort in eine Meßeinrichtung (22,24) weitergelei- tet zu werden zur Feststellung des jeweiligen Qualitätsparameters des Fluids.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichereinrichtung (16,18) aus einem Arbeitszylinder, insbesondere in Form eines Pneumatikzylinders, gebildet ist, der kolbenseitig über eine Zulaufleitung (26) fluidführend mit dem ihm zuordenbaren Fluidraum (12,14) der Fluid-Einrichtung mittels der Steuereinrichtung (16) verbindbar ist und dass in Strömungsrichtung des Fluids hinter dem Arbeitszylinder in einer Ablaufleitung (28) die Meßeinrichtung (22,24) angeord- net ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitszylinder eine Kolbenstange (32) mit einer durchgehenden Fluidfüh- rung aufweist, die auf einer Seite in den Kolbenraum (34) des Arbeitszy- linders mündet und auf ihrer anderen Seite in eine Anschlußleitung (36), die von der Steuereinrichtung (16) absperrbar ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stangenseite des Arbeitszylinders an eine Betätigungseinrichtung wie eine elektrisch und/oder hydraulisch arbeitende Versorgungsquelle oder an eine Druckgasquelle (40), insbesondere Druckluft- oder Stickstoffquelle, anschließbar ist und dass die Verfahrbewegung des Kolbens (42), insbesondere betreffend seine Endlagenstellungen, über eine Überwa- chungseinrichtung (44) feststellbar ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (16) Schaltventile (46,48), insbesondere 2/2-Wege- Schaltventile, ansteuert zum Freigeben oder Sperren der Zulaufleitung (26) sowie der Anschlußleitung (36) und dass für die dahingehende Ansteuerung der Schaltventile (46,48) die Steuereinrichtung (16) die Ausgangssignale der Überwachungseinrichtung (44) mit berücksichtigt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in die Zu- laufleitung (26) zum Arbeitszylinder zwischen diesem und dem zugehörigen Schaltventil (46) der Steuereinrichtung (16) ein Druckbegrenzungsventil (50) geschaltet ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich- net, dass für jeden Fluidraum (12,14) der Fluid-Einrichtung eine separate Speichereinrichtung (18,20) mit Meßeinrichtung (22,24) vorgesehen ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Meßeinrichtung (22,24) insbesondere die Größe und/oder die Anzahl und /oder die Geschwindigkeit und/oder die Art von im Fluid befindlichen Partikeln bestimmt und/oder Qualitätsparameter ermittelt, wie die Viskosität, die Alterung, die Temperatur, den pH-Wert oder die elektrische Leitfähigkeit des Fluids. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluid-Einrichtung ein hydraulischer Arbeitszylinder (10) ist, der sowohl mit seiner Kolben- als auch mit seiner Stangenseite jeweils an den Pneumatik-Arbeitszylinder anschließbar ist sowie an die zugehörige Meßeinrichtung (22,24) und dass die Steuereinrichtung (16) den Austausch des hydraulischen Arbeitszylinders (10) gegen einen neu zu prüfenden ermöglicht, während die Qualitätsbestimmung für das Fluid im jeweiligen Fluidraum (12,14) erfolgt.
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