EP3994339B1 - Drehschieber-aggregat sowie verfahren zur überwachung des verschleisses eines schiebers in einem solchen aggregat - Google Patents

Drehschieber-aggregat sowie verfahren zur überwachung des verschleisses eines schiebers in einem solchen aggregat

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EP3994339B1
EP3994339B1 EP20736635.2A EP20736635A EP3994339B1 EP 3994339 B1 EP3994339 B1 EP 3994339B1 EP 20736635 A EP20736635 A EP 20736635A EP 3994339 B1 EP3994339 B1 EP 3994339B1
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EP
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rotary
wear
rotary slide
slides
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EP3994339A1 (de
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Stefan BEIERLEIN
Sven Hilfert
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Gebr Becker GmbH
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Gebr Becker GmbH
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Publication date
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    • F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
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    • F04C18/34—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F04C18/08 or F04C18/22 and relative reciprocation between the co-operating members
    • F04C18/344—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F04C18/08 or F04C18/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member
    • F04C18/3441—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F04C18/08 or F04C18/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member the inner and outer member being in contact along one line or continuous surface substantially parallel to the axis of rotation
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    • F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F01C21/08—Rotary pistons
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    • F04C28/28—Safety arrangements; Monitoring
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    • F04C25/00—Adaptations of pumps for special use of pumps for elastic fluids
    • F04C25/02—Adaptations of pumps for special use of pumps for elastic fluids for producing high vacuum

Definitions

  • the invention relates to a method for monitoring the wear of one or more slides in a rotary valve unit according to the features of the preamble of claim 1.
  • the invention relates to a rotary valve unit according to the features of the preamble of claim 6.
  • a rotary valve unit is, for example, from the DE 103 30 541 This is usually a rotary vane vacuum pump or a rotary vane compressor with a housing forming a rotary vane chamber.
  • the rotary vane chamber is preferably designed in the form of a cylindrical bore.
  • the rotary vane rotor is usually cylindrical, with vanes that are slidably arranged in slots in the rotor as vane receptacles.
  • the slots in the rotor can be aligned strictly radially with respect to a cross-section transverse to the rotor's rotational axis, or they can run at an acute angle to a radial.
  • the rotary vane rotor rotates radially offset from a central axis of the rotary vane chamber. This creates closed chambers separated by the essentially radially movable vanes, the size of which changes during one revolution of the rotor. The change in size results in pressure differences between the individual chambers and thus between the inlet and outlet sides of the pump.
  • the vanes slide along the wall with their free edge areas facing the vane chamber wall as the rotor rotates. This results in wear on the vanes to a known extent. Exceeding the vane wear limit can lead to a loss of pumping performance.
  • a viewing window must be provided through which a slider in the slider holder can be visually detected.
  • valve length in the direction of displacement can be checked using a measuring rod. This measurement is only possible when the rotary valve unit is at a standstill.
  • the slide valve may have a stop, so that, with wear, the slide valve no longer fully contacts the wall over the entire circumference of the slide chamber wall.
  • the resulting loss of negative or positive pressure, and possibly also of power, is used as a measure of wear.
  • a sensor is provided in a rotary valve unit to detect any jamming of a valve in a valve seat.
  • a rotary valve unit in which a metal pin is arranged in the valve and a position sensor is provided in the housing. When the metal pin is aligned with the position sensor due to increasing wear, a light signal can be generated.
  • a rotary valve unit is known in which, after removing a cover, visual access to a measuring opening is provided and by visual inspection it can be determined whether an edge of the slide is visible in the measuring opening, and if so, at which end of the measuring opening, in order to determine wear.
  • the invention is concerned with the task of specifying a method for monitoring the wear of one or more valves in a rotary valve unit, which allows advantageous monitoring. Furthermore, the task is also given to specify an advantageous rotary valve unit with regard to wear monitoring.
  • One or more sliders themselves or one or more slider receptacles can, in their interaction with the one or more sliders, produce a queryable electrical or electronic Signal can be used to detect the wear condition of the slide(s).
  • the wear condition of the valve(s) be detected during operation of the rotary valve assembly. Furthermore, a design for detecting the wear condition of the valve(s) only or also during a standstill of the rotary valve assembly is also possible. In the latter case, however, this is particularly advantageous in that no disassembly of the rotary valve assembly is required, but rather the wear condition can be detected, if possible, without mechanical intervention in the rotary valve assembly.
  • a signal indicating the wear status of the valve(s) can be generated, if necessary continuously and preferably during operation of the rotary valve unit, but also when the rotary valve unit is at a standstill.
  • the signal can initially be stored and thus made available for querying at a later time if necessary. However, the signal can also be continuously recorded and evaluated by an evaluation unit.
  • the valve(s) can be monitored so that the reaching of a wear limit, at which point the valve should preferably be replaced, can be detected and determined early or immediately.
  • the signal can be generated electrically or electronically.
  • the signal generation and also signal query can be carried out without further mechanical intervention, in particular without dismantling the rotary valve unit.
  • the aforementioned configurations may initially apply to only one valve of a rotary valve assembly. However, they may also apply to multiple valves of a rotary valve assembly, or even to all valves of a rotary valve assembly.
  • the detection of a relative position of the slide in the slide mount can, as further preferred, be carried out, particularly during ongoing operation of the pump, in a predetermined rotational angle position of the rotor.
  • this rotational angle position one, several, or each slide of the rotor can be detected by sensors, and the generated value can be evaluated.
  • detection can also be carried out independently of the rotational angle position and/or the displacement position of the slide relative to the slide mount.
  • the slide can be monitored directly and independently, for example, by immediately detecting when a slide wear limit is reached.
  • the slide mount can also be monitored to determine the position, particularly the maximum extended position, the slide is or can be in relative to the slide mount.
  • a signal can be generated immediately, which can also trigger an action.
  • a signal can also be generated only upon a corresponding query regarding the slide wear status.
  • the unit does not need to be taken out of operation to check for slide wear.
  • the recorded value can be compared with a target value, whereby a signal is triggered if the target value is undershot or exceeded.
  • the value recorded by the sensor can be evaluated directly in the rotary valve unit.
  • the recorded value can also be transmitted to an evaluation or comparison unit outside the rotary valve unit, for example via transmission or, for example, via radio.
  • the evaluation and comparison unit can be part of a computer system, possibly one external to the unit. Alternatively, such an evaluation and comparison unit can also be directly part of the unit.
  • the value can also be recorded and subsequently evaluated via such a remote query.
  • the comparison of the recorded value with a specified target value can trigger a signal, which can then trigger an action.
  • a visual indicator can be triggered directly on or near the rotary valve unit.
  • Such a visual indicator can, in its simplest form, be a light indicator, such as a red warning light.
  • Such a visual indicator can also change, for example, in terms of light intensity and/or color, when the target value is exceeded or undershot, for example from green to red.
  • Such an optical display can be displayed alternatively or in combination with the above-described in an area remote from the unit, and also as an optical display on a screen, if necessary of the system carrying out the evaluation and/or comparison.
  • the signal can be used alternatively or in combination with an optical display to generate a warning tone and/or to switch off the rotary valve unit and/or to send a message, for example a text or voice message.
  • the value detected by the sensor can be a continuous measurement of the valve's distance, i.e., recorded at every revolution or every xth revolution of the rotary vane rotor. Such a measurement can occur, for example, at every second or every third revolution, up to every fifth or tenth revolution of the rotary vane rotor in a specific angular position.
  • the movement of the slide relative to the rotary valve chamber wall and/or relative to the rotary valve receptacle can be used to generate electrical energy.
  • a coil can also be provided in the slide, which can generate an induced voltage and a current flow through the rotary and/or linear movement of the slide with magnets fixed to the housing, for example, arranged in the rotary valve chamber wall and/or in the receptacle.
  • the slot-shaped slide receptacles preferably extend over the entire axial length of the rotor.
  • This configuration can be used in a further embodiment to provide a light barrier with a light transmitter and a light receiver.
  • the light barrier can be arranged such that, before a wear limit is reached, it is interrupted by the slide located in the receptacle. Upon reaching the wear limit, the emitted light beam can reach the light receiver through the resulting free space in the slide receptacle.
  • a rotary valve unit 1 with a rotary valve device 2 essentially comprising a housing 3 and a rotary valve chamber 4, in which a rotary valve rotor 5 is arranged to be rotatable about a geometric rotor axis x.
  • the rotary vane rotor 5 has vane receptacles 6 which are aligned radially or secant-like with respect to the rotor axis x and are evenly spaced from one another in the circumferential direction of the rotary vane rotor 5, in which vanes 7 are arranged so as to be movable in the radial or secant direction.
  • a sensor S is provided for detecting the slide position in the slide holder 6 in a specific rotational angle position of the rotary slide rotor 5.
  • the cylindrical rotary vane rotor 5 is arranged eccentrically relative to the rotary vane chamber 4. Accordingly, the rotor axis x runs parallel but offset from the central axis of the rotary vane chamber 4.
  • the rotary vane rotor 5 can have several, here for example three, vanes 7 with a corresponding number of vane receptacles 6.
  • the vane receptacles 6 are open at the edge to the circumferential surface of the rotary vane rotor 5, so that the vanes 7 can protrude substantially radially outward over the circumferential surface 8 of the rotary vane rotor 5.
  • the slides 7 can be pressed against the rotary valve chamber wall 9 delimiting the rotary valve chamber 4 during operation of the rotary valve unit 1 solely by the rotation of the rotary valve rotor 5 due to centrifugal force.
  • the rotary vane rotor 5 rotates radially offset from the center axis of the rotary vane chamber 4. Therefore, it is preferably driven by a motor, particularly an electric motor, that rotates on the rotor shaft. This creates closed chambers 10 separated by the radially displaceable vanes 7, whose size changes during one rotation of the rotary vane rotor 5.
  • the rotary valve chamber 4 is preferably closed at each end with respect to its longitudinal axis, for example by a rotary valve side cover 11 (see, for example, schematic representation in Figure 2 ).
  • the change in size of the chambers 10 during operation of the rotary vane unit 1 results in pressure differences between the individual chambers 10 and thus between the inlet side 12 and the outlet side 13 of the blower thus formed.
  • a signal indicating the wear level can be generated continuously, if necessary, and in any case during operation of the rotary valve unit 1.
  • the signal can be stored initially and retrieved later if necessary. Continuous recording and evaluation of the signal is also possible.
  • a signal can be generated immediately, which signal can also trigger an action, such as the generation of an acoustic or visual warning signal. Such an action can also include switching off the rotary valve unit 1. Such a signal can also be generated only upon a corresponding query regarding the valve wear status.
  • the means for recording and/or querying or evaluating can be arranged directly in or on the rotary valve unit 1. This is particularly suitable for continuous monitoring of the wear limit.
  • a separate means for recording and/or querying or evaluating can be provided for the rotary valve unit 1, for example in the form of a portable instrument, which is brought to the rotary valve unit 1 as needed or at predetermined intervals for recording and/or querying the signals and for evaluation.
  • a sensor S in the form of a proximity sensor 15 is provided. This can be, for example, a capacitive distance sensor.
  • Such a proximity sensor 15 can be arranged, for example, in a rotary valve side cover 11 (compare, for example, Figure 2 ).
  • the arrangement of the proximity sensor 15 can be selected, as is also preferred, so that it can be used for slides 7 that have not reached their wear limit have, in the course of one revolution of the rotary vane rotor 5 around the rotor axis x in a predetermined rotational angle position (compare for example Figure 3 ) detects the slide 7 extending close to the sensor in this rotation angle position (compare Figure 4 ). Accordingly, in this rotational angle position, a signal is generated by the slide 7 detected by the proximity sensor 15, which can be recorded or evaluated as a value.
  • the end 16 of the slide 7 facing away from the rotary valve chamber wall 9 and extending within the slide receptacle 6 moves increasingly radially outwards and finally leaves the area detected by the proximity sensor 15 as shown in Figure 5 .
  • the proximity sensor 15 In the relevant rotational angle position of the rotary valve rotor 5, the proximity sensor 15 then does not detect the slide 7, but rather the slide receptacle 6 exposed behind the slide end 16.
  • the signal generated in this way or the signal not generated in this way can be recorded and evaluated as a value which allows conclusions to be drawn as to whether the wear limit of the slide 7 has been reached.
  • the value detection via the proximity sensor 15 can be carried out in a clocked manner, for example according to the illustrated embodiment in a complete rotation of the rotary valve rotor 5 three times at equal distances from one another, so that all slides 7 (in an arrangement of three slides 7 according to the embodiment) can be detected by the sensor system.
  • Sensor detection can also only occur at every x-th revolution of the rotary vane rotor 5, for example at every second, third, fifth or even tenth revolution.
  • the detected value can be a detected state of two states: slider detected - slider not detected.
  • the detected value can be compared with a target value.
  • the target value for a sensor system using, for example, such a proximity sensor 15 can be "slide detected,” so that if the value is determined as “slide detected,” no further action or measure is triggered. If there is no deviation from the target value, appropriate information can also be provided in the form of a light indicator and/or a graphic display, indicating the proper condition of the slider 7(s) with regard to wear.
  • a further action can be triggered, for example in the form of a light indicator, for example the lighting up of a red warning lamp, generation of a text message on a screen and/or emission of a warning tone and/or further, for example, switching off the rotary valve unit 1.
  • a light barrier for example, can also be used.
  • a sensor S would also be mounted fixed to the housing, for example, with a light transmitter in the area of one rotary valve side cover 11 and a light receiver in the area of the opposite side cover 11.
  • the light beam must be aligned so that, in a valve position corresponding to the position at which the wear limit is reached, it can be freely directed through the valve receptacle 6 and received by the opposite receiver.
  • a "light received" value recorded in this case can then be interpreted as the valve reaching the wear position. Before reaching the wear position, the emitted light beam does not reach the receiver due to the valve 7 moving into the light path.
  • the sensor S essentially consists of a voltage source 17 and a conductor 18.
  • the electrically conductive conductor 18, for example in the form of a copper insert, can, as is also preferred, be arranged in the slide 7, if necessary completely embedded therein.
  • the conductor 18 is further preferably initially spaced from the free slide end 14 in the displacement direction r.
  • the voltage source 17 can be provided in the rotary valve unit 1 or associated with it.
  • the lines 19 and 20 are connected to the Voltage source 17 to the rotary valve chamber wall 9, can be provided there further electrically insulated in the wall 9 so that they are exposed to the rotary valve chamber 4 in a sliding contact manner and spaced apart from each other (see also Figure 7 ).
  • the distance b between the electrically conductive conductor 18 of the slide 7 and the rotary valve chamber wall 9 decreases.
  • the conductor 18 preferably marks the wear limit of the slide 7.
  • the distance b decreases with increasing wear and abrasion of the slide 7 up to a position according to Figure 8 in which the conductor 18 is exposed due to abrasion and removal and accordingly connects the conductors 19 and 20 in a rotational angle position in the sense of a short circuit during the rotor rotation.
  • a signal generated in this way can be interpreted as indicating that the wear limit has been reached, which can trigger a corresponding action as described above.
  • the diagram schematically shows a lamp 21, which, in the short-circuit position shown in Figure 8, illuminates upon closing the circuit.
  • the above-described embodiments preferably detect a sudden change in the states. This is shown schematically in the diagram according to Figure 9 in which the time t is plotted on the abscissa and the height of the value W on the ordinate.
  • Such a sensor S can consist of a coil 22 fixed to the housing and a magnet 23, in particular a permanent magnet, formed on or in the slide 7.
  • the magnet 23 can, like the previously described electrically conductive conductor 18, be integrated into the slide 7 or accommodated therein, preferably with a distance c to the slide end 14 interacting with the rotary slide chamber wall 9.
  • the coil 22 is assigned in the housing 3 to the rotary valve chamber wall 9 in such a way that in a certain rotational angle position of the rotary valve rotor 5, the magnet 23 can reach an inductive assignment position to the coil 22.
  • the current and/or voltage values can be continuously measured and recorded if necessary. This allows the increasing wear of the slide 7 to be logged. This enables predictive wear detection.
  • FIG 12 is a diagram corresponding to the diagram in Figure 9 shown.
  • the continuously determined value W IST preferably increases continuously, possibly linearly, and reaches the setpoint W SOLL at time t'.
  • Such detection can also be used for early warning, so that, for example, at time t", i.e., before the wear limit of the slide 7 is reached, a pre-signal can be generated.
  • the representations in the Figures 13 to 15 show the arrangement of a sensor S in the slider 7 in the form of a transponder, further in particular in the form of an RFID tag 24.
  • the RFID tag 24 is provided in the usual way with an antenna 25 in order to read out data in the RFID tag 24 via a Reading unit 26.
  • This reading unit 26 also has an antenna 27.
  • the reading unit 26 can be arranged in the housing 3 of the rotary valve device 2, more particularly close to the rotary valve chamber wall 9. Accordingly, with each passage of the slide 7 past the reading unit 26, the RFID tag 24 can be read or the shortest distance to the RFID tag 24 can be determined.
  • An inductive power supply can be provided to power an active RFID tag 24.
  • a coil 28 can also be provided in the slide 7, which interacts with magnets 29 fixed relative to the slide 7 to generate an induced voltage.
  • These magnets 29 can also be provided, for example, in the slide receptacle 6, with the coil 28 preferably being positioned in the region of the receptacle-side end of the slide 7. Due to the oscillating linear movement of the slide 7 relative to the slide receptacle 6 during operation of the rotary slide unit 1, a voltage for supplying the slide-side RFID tag 24 can be induced by the coil/magnet arrangement.
  • the RFID tag 24 is only supplied with energy during operation of the rotary valve device 2.
  • an energy storage device 30 can be provided in the valve 7.
  • the reading unit 26 can also be designed as a separate device from the rotary valve unit 1, which can be brought closer to the rotary valve unit 1 for the purpose of querying the sensor data. Due to the relatively high range of active RFID tags 24, remote monitoring of valve wear can also be achieved.
  • a method which is characterized in that a value W IST for a relative position of a slide 7 in the slide receptacle 6 is detected and evaluated by a sensor S continuously during the operation of the rotary slide unit 1, when the rotary slide unit 1 is at a standstill or continuously during the operation of the rotary slide unit 1.
  • a rotary valve unit which is characterized in that one or more slides 7 themselves or one or more slide receptacles 6 in their interaction with the slide(s) 7 can be used to generate a queryable electrical or electronic signal for detecting a wear condition of the slide(s) 7 during operation of the rotary valve unit 1.
  • a rotary valve unit which is characterized in that a sensor S is provided which detects the position of a slide 7 in the slide receptacle 6 in a certain rotational angle position of the rotary valve rotor 5.
  • a rotary valve unit which is characterized in that the sensor S is a proximity sensor 15 which is arranged in a rotationally fixed manner in the housing 3 of the rotary valve unit 1 and can detect the position of a slide 7.
  • Rotary valve unit 25 antenna 2
  • Rotary valve device 26 Reading unit 3
  • Housing 27 antenna 4
  • Rotary valve room 28 Sink 5
  • Slider holder 30 Energy storage 7
  • Slider 8 circumferential area 9
  • Rotary valve side cover W IS determined value 12
  • Exhaust side 14 Slide end 15
  • Director r Displacement direction 19 Line t Time 20 Line t' time 21 light t" time 22

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Indication Of The Valve Opening Or Closing Status (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Description

    Gebiet der Technik
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung des Verschleißes eines oder mehrerer Schieber in einem Drehschieber-Aggregat nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1.
  • Im Weiteren betrifft die Erfindung ein Drehschieber-Aggregat nach den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 6.
    • Stand der Technik
  • Ein Drehschieber-Aggregat ist beispielsweise aus der DE 103 30 541 Al bekannt Es handelt sich hierbei in üblicher Weise um eine Drehschieber-Vakuumpumpe bzw. einen Drehschieber-Verdichter mit einem einen Drehschieberraum ausformenden Gehäuse. Der Drehschieberraum ist bevorzugt in Form einer zylindrischen Bohrung ausgebildet. Der Drehschieberrotor ist üblicherweise zylinderförmig ausgebildet, mit Schiebern, die in Schlitzen des Rotors als Schieberaufnahmen verschiebbar angeordnet sind. Die Schlitze im Rotor können mit Bezug auf einen Querschnitt quer zur Rotationsachse des Rotors streng radial ausgerichtet sein oder auch in einem spitzen Winkel zu einer Radialen verlaufend.
  • Der Drehschieberrotor dreht sich im Betrieb des Aggregats radial versetzt zu einer Mittelachse des Drehschieberraumes. Damit ergeben sich, getrennt durch die im Wesentlichen radial verschieblich angeordneten Schieber, geschlossene Kammern, deren Größe sich während einer Umdrehung des Rotors ändert. Über die Größenänderung ergeben sich Druckdifferenzen zwischen den einzelnen Kammern und damit zwischen der Einlassseite und der Auslassseite der Pumpe.
  • Die Schieber gleiten mit ihren freien, der Schieberraumwandung zugewandten Randbereichen bei entsprechender Rotation des Rotors entlang der Wandung. Dies hat im bekannten Maße einen Verschleiß der Schieber zur Folge. Ein Überschreiten einer Verschleißgrenze der Schieber kann zu einem Verlust hinsichtlich der Pumpleistung führen.
  • In diesem Zusammenhang sind Verfahren bekannt, um die Schieber im Hinblick auf das Erreichen einer Verschleißgrenze zu überwachen.
  • So kann gemäß der US 6 565 337 B2 ein Sichtfenster vorgesehen sein, durch welches ein Schieber in der Schieberaufnahme optisch erfassbar ist.
  • Auch ist gemäß der FR 2 985 553 A1 eine Überprüfung der in Verlagerungsrichtung betrachteten Schieberlänge unter Zuhilfenahme eines Messstabes möglich. Eine solche Messung ist nur im Stillstand des Drehschieber-Aggregats möglich.
  • Gemäß beispielsweise der US 6 877 966 B2 kann der Schieber einen Anschlag aufweisen, so dass der Schieber bei einem entsprechenden Verschleiß nicht mehr über den gesamten Umfang der Schieberraumwandung zur vollständigen Anlage an der Wandung kommt. Der sich dann einstellende Verlust an Unterdruck oder Überdruck, gegebenenfalls auch an Leistung, wird als Maßstab für den Verschleiß herangezogen.
  • Darüber hinaus ist aus der US 3 301 194 eine Verschleißerkennung bekannt, bei welcher an den Schiebern vorstehende Bereiche, beispielsweise Stifte, ausgebildet sind, die bei entsprechendem Verschleiß zum Anschlag kommen und ein signifikantes Geräusch verursachen.
  • Weiter ist es aus der US 2004/0 136 852 A1 bekannt, dass bei einem Drehschieber-Aggregat ein Schieber mit Hilfe eines an dem Schieber ausgebildeten Vorsprungs bei Erreichen eines bestimmten Verschleißzustandes einen Schalter betätigt, der in der Schieberaufnahme angeordnet ist.
  • Aus der DE 40 35 463 A1 ist bei einem Drehschieber-Aggregat ein Sensor vorgesehen, mit dem ein eventuelles Klemmen eines Schiebers in einer Schieberaufnahme erfasst wird.
  • Aus der RU 2 371 585 C2 ist ein Drehschieber-Aggregat bekannt, bei welchem in dem Schieber ein Metallstift angeordnet ist und in dem Gehäuse ein Positionssensor vorgesehen ist. Wenn bei zunehmendem Verschleiß der Metallstift mit dem Positionssensor ausgerichtet ist, ist ein Lichtsignal erzeugbar.
  • Aus der US 2002/0 098 099 A1 ist ein Drehschieber-Aggregat bekannt, bei welchem nach Entfernen einer Abdeckung ein Sichtzugang zu einer Messöffnung gegeben ist und durch Sichtüberprüfung feststellbar ist, ob eine Randkante des Schiebers in der Messöffnung, gegebenenfalls an welchem Ende der Messöffnung, sichtbar ist, zur Feststellung eines Verschleißes.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Ausgehend von dem dargelegten Stand der Technik beschäftigt sich die Erfindung mit der Aufgabenstellung, ein Verfahren zur Überwachung des Verschleißes einer oder mehrerer Schieber in einem Drehschieber-Aggregat anzugeben, das eine vorteilhafte Überwachung zulässt. Weiter ist auch die Aufgabe gegeben, im Hinblick auf eine Verschleißüberwachung ein vorteilhaftes Drehschieber-Aggregat anzugeben.
  • Diese Aufgabe ist hinsichtlich des Verfahrens beim Gegenstand des Anspruches 1 gelöst, wobei darauf abgestellt ist, dass mittels einer Lichtschranke kontinuierlich ein Signal erzeugt wird, welches einen Verschleißzustand des oder der Schieber wiedergibt.
  • Mit einer solchen Ausgestaltung kann auch während des Betriebs des Drehschieber-Aggregats der Verschleißzustand erfasst werden und gegebenenfalls auch abgefragt werden. Darüber hinaus ist aber auch möglich, eine solche Vorgehensweise zur Erzeugung oder der Abfrage einer eines elektrischen oder elektronischen Signals auch oder nur im Stillstand eines derartigen Drehschieber-Aggregats zu nutzen.
  • Hinsichtlich des Drehschieber-Aggregates ist die Aufgabe zunächst beim Gegenstand des Anspruches 6 gelöst. Hierbei ist darauf abgestellt, dass die Schieber in schlitzförmigen Schieberaufnahmen aufgenommen sind, die sich über eine gesamte axiale Länge des Rotors erstrecken und dass eine Lichtschranke mit einem Lichtsender und einem Lichtempfänger vorgesehen ist, wobei die Lichtschranke so angeordnet ist, dass vor Erreichen einer Verschleißgrenze diese durch den in der Aufnahme sich befindenden Schieber unterbrochen ist und mit Erreichen der Verschleißgrenze der ausgesandte Lichtstrahl durch den sich ergebenden Freiraum in der Schieberaufnahme den Lichtempfänger erreichen kann.
  • Ein oder mehrere Schieber selbst oder eine oder mehrere Schieberaufnahmen können in ihrer Zusammenwirkung mit dem einen oder mehreren Schiebern zur Erzeugung eines abfragbaren elektrischen oder elektronischen Signals zur Erfassung eines Verschleißzustandes des oder der Schieber nutzbar sein.
  • Es ist insbesondere bevorzugt, dass die Erfassung eines Verschleißzustandes des oder der Schieber während des Betriebs des Drehschieber-Aggregats erfolgen kann. Darüber hinaus ist aber auch eine Ausgestaltung zur Erfassung eines Verschleißzustandes des oder der Schieber nur oder auch während eines Stillstands des Drehschieber-Aggregats möglich. In letzterem Fall jedoch insbesondere auch dahingehend, dass keine Demontage des Drehschieber-Aggregats erforderlich ist, sondern möglichst ohne mechanischen Eingriff in das Drehschieber-Aggregat der Verschleißzustand erfasst werden kann.
  • In vorteilhafter Weise kann so gegebenenfalls kontinuierlich und bevorzugt während des Betriebs des Drehschieber-Aggregats, aber gegebenenfalls auch im Stillstand des Drehschieber-Aggregats, ein Signal erzeugt werden, welches den Verschleißzustand des oder der Schieber wiedergibt. Das Signal kann zunächst gespeichert werden und so für eine gegebenenfalls zeitlich versetzte Abfrage bereitgehalten werden. Das Signal kann aber auch von einer Auswerteeinheit kontinuierlich erfasst und ausgewertet werden. Der oder die Schieber können dahingehend überwacht werden, dass das Erreichen einer Verschleißgrenze, bei welcher bevorzugt ein Austausch der Schieber vorgenommen werden soll, frühzeitig oder unmittelbar erfasst und festgestellt werden kann. Das Signal kann elektrisch oder elektronisch erzeugt werden.
  • Die Signalerzeugung und auch Signalabfrage kann insbesondere auch ohne weiteren mechanischen Eingriff, insbesondere ohne eine Demontage des Drehschieber-Aggregats erfolgen.
  • Die genannten Ausgestaltungen können zunächst für nur einen Schieber eines Drehschieber-Aggregats gegeben sein. Sie können aber auch für mehrere Schieber eines Drehschieber-Aggregats und auch für alle Schieber eines Drehschieber-Aggregats gegeben sein.
  • Die beispielsweise Erfassung einer relativen Stellung des Schiebers in der Schieberaufnahme kann, wie weiter auch bevorzugt, insbesondere im laufenden Betrieb der Pumpe in einer vorgegebenen Drehwinkelstellung des Rotors vorgenommen werden. In dieser Drehwinkelstellung kann gemäß einer möglichen Ausgestaltung ein, mehrere oder jeder Schieber des Rotors sensorisch erfasst und der generierte Wert ausgewertet werden. Darüber hinaus kann eine solche Erfassung aber auch unabhängig von der Drehwinkelstellung und/oder der Verlagerungsstellung des Schiebers relativ zur Schieberaufnahme erfolgen.
  • In einer möglichen Ausgestaltung kann der Schieber allein und unmittelbar überwacht werden, beispielsweise durch unmittelbares Erfassen des Erreichens einer Schieber-Verschleißgrenze. Alternativ oder auch kombinativ hierzu kann auch die Schieberaufnahme dahingehend überwacht werden, welche Stellung, insbesondere maximale Ausfahrstellung, der Schieber relativ zu der Schieberaufnahme einnimmt oder einnehmen kann.
  • In Abhängigkeit davon, ob die Schieber-Verschleißgrenze erreicht ist oder nicht, gegebenenfalls aber auch bei einer sich wiederholenden Messung bei jedem Zwischenwert, kann ein Signal unmittelbar generiert werden, welches Signal darüber hinaus eine Handlung auslösen kann. In weiterer Ausgestaltung kann ein solches Signal auch erst bei einer entsprechenden Abfrage des Schieber-Verschleißzustandes erzeugt werden.
  • Es bedarf zur Prüfung des Schieber-Verschleißes bevorzugt keiner Außerbetriebnahme des Aggregats.
  • Der erfasste Wert kann gemäß einer Weiterbildung mit einem Sollwert verglichen werden, wobei bei einem Unterschreiten oder auch Überschreiten des Sollwertes ein Signal ausgelöst wird. Der über den Sensor erfasste Wert kann unmittelbar in dem Drehschieber-Aggregat ausgewertet werden. Alternativ kann auch eine Übertragung des erfassten Wertes an eine Auswerte- beziehungsweise Vergleichseinheit außerhalb des Drehschieber-Aggregats erfolgen, beispielsweise zufolge Sendeübertragung, weiter beispielsweise per Funk. Die Auswerte- und Vergleichseinheit kann Teil eines Rechnersystems sein, gegebenenfalls eines mit Bezug zu dem Aggregat externen Systems. Alternativ kann eine solche Auswerte- und Vergleichseinheit auch unmittelbar Teil des Aggregats sein. Auch kann über eine solche Fernabfrage der Wert erfasst und anschließend ausgewertet werden.
  • Der bevorzugt zeitlich unmittelbar vorgenommene Vergleich des erfassten Wertes mit einem vorgegebenen Sollwert kann zu einer Auslösung eines Signals führen, wobei das Signal weiter eine Handlung auslösen kann. So kann mit Unterschreiten oder auch Überschreiten des Sollwertes, je nach Erfassungsmethode des Sensors, beispielsweise eine optische Anzeige unmittelbar an oder örtlich nah dem Drehschieber-Aggregats ausgelöst werden. Eine solche optische Anzeige kann in einfachster Form eine Leuchtanzeige sein, beispielsweise eine rote Warnleuchte. Auch kann eine solche optische Anzeige beispielsweise hinsichtlich der Lichtintensität und/oder -farbe sich bei Unterschreiten beziehungsweise Überschreiten des Sollwertes ändern, beispielsweise von Grün auf Rot.
  • Darüber hinaus kann eine solche optische Anzeige alternativ oder auch kombinativ zu dem Vorbeschriebenen in einen zu dem Aggregat entfernten Bereich zur Anzeige gebracht werden, darüber hinaus auch als optische Anzeige auf einem Bildschirm, gegebenenfalls des die Auswertung und/ oder den Vergleich durchführenden Systems.
  • Das Signal kann darüber hinaus alternativ oder auch kombinativ zu einer optischen Anzeige zur Erzeugung eines Warntones und/oder zum Ausschalten des Drehschieber-Aggregats und/oder zum Absetzen einer Meldung, beispielsweise einer Text- oder Voicemeldung, genutzt sein.
  • Der über den Sensor erfasste Wert kann ein kontinuierlich, d.h. bei jeder Umdrehung oder bei jeder x-ten Umdrehung des Drehschieberrotors, erfasstes Maß für einen Abstand des Schiebers sein. So kann eine solche Erfassung beispielsweise bei jeder oder jeder zweiten oder jeder dritten bis hin beispielsweise zu jeder fünften oder zehnten Umdrehung des Drehschieberrotors in einer bestimmten Drehwinkelstellung erfolgen.
  • Der erfasste Wert ist ein kontinuierlich erfasster Zustand mindestens von zwei Zuständen sein. So kann kontinuierlich ein Vergleich dahingehend vorgenommen werden, ob der Sollwert erreicht ist oder nicht. Ist der Sollwert erreicht, kann eine vorbestimmte Handlung erfolgen beziehungsweise ein Signal generiert werden.
  • Es kann ein Sensor vorgesehen sein, der die Stellung des Schiebers in der Schieberaufnahme in einer bestimmten Drehwinkelstellung des Drehschieberrotors erfassen lässt. Dabei kann es sich, wie auch bevorzugt, um einen elektronischen beziehungsweise elektrischen Sensor handeln.
  • Mit zunehmendem Verschleiß wandert das rotorseitige Ende des Schiebers sukzessive nach außen, insbesondere radial außen.
  • Die Bewegung des Schiebers relativ zu der Drehschieberraum-Wandung und/oder relativ zu der Drehschieberaufnahme kann genutzt sein, um eine elektrische Energie zu erzeugen. So kann weiter in dem Schieber eine Spule vorgesehen sein, die durch die Dreh- und/oder Linearbewegung des Schiebers mit gehäusefesten, beispielsweise in der Drehschieberraum-Wandung und/oder in der Schieberaufnahme angeordneten Magneten eine Induktionsspannung und einen Stromfluss erzeugen kann.
  • Die schlitzförmigen Schieberaufnahmen erstrecken sich bevorzugt über die gesamte axiale Länge des Rotors. Diese Ausgestaltung kann in weiterer Ausgestaltung dazu genutzt sein, eine Lichtschranke vorzusehen mit einem Lichtsender und einem Lichtempfänger, wobei die Lichtschranke so angeordnet sein kann, dass vor Erreichen einer Verschleißgrenze diese durch den in der Aufnahme sich befindenden Schieber unterbrochen ist und mit Erreichen der Verschleißgrenze der ausgesandte Lichtstrahl durch den sich ergebenden Freiraum in der Schieberaufnahme den Lichtempfänger erreichen kann.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Nachstehend ist die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung erläutert, die aber lediglich Ausführungsbeispiele darstellt. Ein Teil, das nur bezogen auf eines der Ausführungsbeispiele erläutert ist und bei einem weiteren Ausführungsbeispiel aufgrund der dort herausgestellten Besonderheit nicht durch ein anderes Teil ersetzt ist, ist damit auch für dieses weitere Ausführungsbeispiel als jedenfalls mögliches vorhandenes Teil beschrieben. Die Zeichnung zeigt:
    • Fig. 1
    eine Querschnittdarstellung durch ein Drehschieber-Aggregat;
    Fig. 2
    in schematischer perspektivischer Darstellung einen Drehschieberraum des Drehschieber-Aggregats, mit einem Drehschieberrotor und in Schieberaufnahmen aufgenommenen Schiebern, sowie einen Sensor zur Erfassung der Schieberstellung;
    Fig. 3
    die schematische Stirnansicht zu Figur 2;
    Fig. 4
    die Herausvergrößerung des Bereiches IV in Figur 3;
    Fig. 5
    eine der Figur 4 entsprechende Darstellung, jedoch betreffend eine sensorisch erfasste Schieber-Verschleißstellung;
    Fig. 6
    eine schematische Querschnittdarstellung durch den Drehschieberraum mit Drehschieberrotor und Schiebern, betreffend eine zweite Ausführungsform hinsichtlich der Anordnung und Ausführung der Sensorik, keine Ausführungsform gemäß der Erfindung;
    Fig. 7
    die Herausvergrößerung des Bereiches VII in Figur 6;
    Fig. 8
    eine der Figur 7 entsprechende Darstellung, jedoch betreffend eine sensorisch erfasste Schieber-Verschleißstellung, keine Ausführungsform gemäß der Erfindung;
    Fig. 9
    ein Diagramm zur Darstellung der erfassten Sensorwerte im Vergleich zu einem Sollwert;
    Fig. 10
    eine vergrößerte Detail-Schnittdarstellung gemäß Figur 7, jedoch betreffend eine dritte Ausführungsform, keine Ausführungsform gemäß der Erfindung;
    Fig. 11
    eine der Figur 10 entsprechende Darstellung, jedoch betreffend eine Schieber-Verschleißstellung, keine Ausführungsform gemäß der Erfindung;
    Fig. 12
    ein Diagramm gemäß Figur 9, betreffend die Ausführungsform gemäß den Figuren 10 und 11, keine Ausführungsform gemäß der Erfindung;
    Fig. 13
    eine der Figuren 10 im Wesentlichen entsprechende Darstellung, eine weitere Ausführungsform betreffend, keine Ausführungsform gemäß der Erfindung;
    Fig. 14
    in einer weiteren Ausführungsform eine Darstellung gemäß Figur 10, keine Ausführungsform gemäß der Erfindung;
    Fig. 15
    eine weitere der Figur 10 entsprechende Darstellung, betreffend eine alternative Ausführung, keine Ausführungsform gemäß der Erfindung.
    Beschreibung der Ausführungsformen
  • Dargestellt und beschrieben ist, zunächst mit Bezug zu Figur 1, ein Drehschieber-Aggregat 1 mit einer Drehschieber-Vorrichtung 2, im Wesentlichen aufweisend ein Gehäuse 3 und einen Drehschieberraum 4, in welchem ein Drehschieberrotor 5 um eine geometrische Rotorachse x drehbar angeordnet ist.
  • Der Drehschieberrotor 5 weist radial oder sekantenartig mit Bezug zu der Rotorachse x ausgerichtete, in Umfangsrichtung des Drehschieberrotors 5 gleichmäßig zueinander beabstandete Schieberaufnahmen 6 auf, in welchen Schieber 7 in Radial- beziehungsweise Sekantenrichtung schiebebeweglich angeordnet sind.
  • Weiter ist darüber hinaus ein Sensor S vorgesehen, zur Erfassung der Schieberstellung in der Schieberaufnahme 6 in einer bestimmten Drehwinkelstellung des Drehschieberrotors 5.
  • Der zylinderförmige Drehschieberrotor 5 ist gegenüber dem Drehschieberraum 4 exzentrisch angeordnet. Entsprechend verläuft die Rotorachse x parallel jedoch versetzt zur Zentralachse des Drehschieberraumes 4.
  • Der Drehschieberrotor 5 kann gemäß den dargestellten Ausführungsformen mehrere, hier beispielsweise drei, Schieber 7 mit einer entsprechenden Anzahl an Schieberaufnahmen 6 aufweisen. Die Schieberaufnahmen 6 sind zur Umfangsfläche des Drehschieberrotors 5 randoffen, so dass die Schieber 7 über die Umfangsfläche 8 des Drehschieberrotors 5 im Wesentlichen nach radial außen vortreten können.
  • Die Schieber 7 können allein durch die Rotation des Drehschieberrotors 5 zufolge Fliehkraft gegen die den Drehschieberraum 4 begrenzende Drehschieberraum-Wandung 9 im Betrieb des Drehschieber-Aggregats 1 gedrückt sein.
  • Im Betrieb des Drehschieber-Aggregats 1 dreht sich der Drehschieberrotor 5 radial versetzt zur Mittelachse des Drehschieberraumes 4, dies zufolge Antrieb bevorzugt über einen auf die Rotorwelle drehend einwirkenden Motor, insbesondere Elektromotor. Hierdurch ergeben sich, getrennt durch die radialverschieblich angeordneten Schieber 7, geschlossene Kammern 10, deren Größe sich während einer Umdrehung des Drehschieberrotors 5 ändert.
  • Der Drehschieberraum 4 ist mit Bezug auf dessen Längsachse bevorzugt jeweils endseitig geschlossen, beispielsweise durch einen Drehschieber-Seitendeckel 11 (siehe beispielsweise schematische Darstellung in Figur 2).
  • Über die Größenänderung der Kammern 10 im Betrieb des Drehschieber-Aggregats 1 ergeben sich Druckdifferenzen zwischen den einzelnen Kammern 10 und somit zwischen der Einlassseite 12 und der Auslassseite 13 des so gebildeten Gebläses.
  • Die Schieber 7 streifen im Betrieb des Drehschieber-Aggregats 1 mit ihrem dem Drehschieberrotor 5 abgewandten Schieberende 14 entlang der Drehschieberraum-Wandung 9, was im Laufe des Betriebs zu einem sukzessiven Verschleiß der Schieber 7 führt. Entsprechend kann sich zufolge eines solchen Verschleißes eine Verringerung der in Verlagerungsrichtung r der Schieber 7 betrachteten Länge a der Schieber 7 ergeben.
  • Mit Erreichen einer vorgegebenen Verschleißgrenze ist bevorzugt ein Wechsel des betroffenen Schiebers 7 beziehungsweise ein Wechsel aller Schieber 7 des Drehschieberrotors 5 vorgesehen. Eine weitere Nutzung der Schieber 7 über die Verschleißgrenze hinaus kann zu Druckverlusten führen, gegebenenfalls zu Beschädigungen der Drehschieber-Vorrichtung 2.
  • Der Verschleißzustand des Schiebers 7 wird erfindungsgemäß während des Betriebs des Drehschieber-Aggregats 1 erfasst, wozu der Schieber 7 selbst oder die Schieberaufnahme 6 in ihrer Zusammenwirkung mit dem Schieber 7 zur Erzeugung oder Abfrage eines elektrischen oder elektronischen Signals genutzt wird.
  • Es kann gegebenenfalls kontinuierlich und jedenfalls während des Betriebs des Drehschieber-Aggregats 1 ein Signal erzeugt werden, welches den Verschleißzustand wiedergibt. Dabei kann das Signal zunächst gespeichert werden und erst gegebenenfalls zeitlich später abgefragt werden. Auch eine kontinuierliche Erfassung und Auswertung des Signals ist möglich.
  • In Abhängigkeit davon, ob die Schieber-Verschleißgrenze erreicht ist oder nicht, gegebenenfalls aber auch bei einer sich wiederholenden Messung bei jedem Zwischenwert, kann ein Signal unmittelbar generiert werden, welches Signal darüber hinaus eine Handlung auslösen kann, wie beispielsweise das Erzeugen einer akustischen oder optischen Warnmeldung. Eine solche Handlung kann auch das Ausschalten des Drehschieber-Aggregats 1 sein. Ein solches Signal kann auch erst bei einer entsprechenden Abfrage des Schieber-Verschleißzustandes erzeugt werden.
  • Das Mittel zur Erfassung und/oder Abfrage bzw. Auswertung kann unmittelbar in oder an dem Drehschieber-Aggregat 1 angeordnet sein. Dies bietet sich insbesondere bei einer kontinuierlichen Überwachung der Verschleißgrenze an. Alternativ oder auch kombinativ hierzu kann zur Erfassung und/oder Abfrage bzw. Auswertung ein zu dem Drehschieber-Aggregat 1 gesondertes Mittel vorgesehen sein, beispielsweise in Form eines tragbaren Instrument, welches bei Bedarf oder in vorgegebenen Intervallen zur Erfassung und /oder zur Abfrage der Signale und Auswertung an das Drehschieber-Aggregat 1 heran geführt wird.
  • Zur Erzeugung eines solchen Signals kann, wie bevorzugt, ein Sensor S vorgesehen sein. Hierbei kann es sich um einen elektronischen bzw. elektrischen Sensor S handeln.
  • Die beigefügten Zeichnungen zeigen unterschiedliche Ausführungsformen und Anordnungen eines solchen Sensors S. So ist gemäß den Darstellungen in den Figuren 1 bis 5 zunächst ein Sensor S in Art eines Näherungssensors 15 vorgesehen. Hierbei kann es sich beispielsweise um einen kapazitiven Abstandssensor handeln.
  • Ein solcher Näherungssensor 15 kann beispielsweise in einem Drehschieber-Seitendeckel 11 angeordnet sein (vergleiche beispielsweise Figur 2). Dabei kann die Anordnung des Näherungssensors 15, wie auch bevorzugt, so gewählt sein, dass dieser bei Schiebern 7, die nicht ihre Verschleißgrenze erreicht haben, im Zuge eines Umlaufs des Drehschieberrotors 5 um die Rotorachse x in einer vorgegebenen Drehwinkelstellung (vergleiche beispielsweise Figur 3) den in dieser Drehwinkelstellung sich sensornah erstreckenden Schieber 7 erfasst (vergleiche Figur 4). Entsprechend ergibt sich in dieser Drehwinkelstellung aufgrund des über den Näherungssensor 15 erfassten Schiebers 7 ein Signal, welches als ein Wert erfasst beziehungsweise ausgewertet werden kann.
  • Mit zunehmendem Verschleiß des Schiebers 7 wandert das der Drehschieberraum-Wandung 9 abgewandte, sich innerhalb der Schieberaufnahme 6 erstreckende Ende 16 des Schiebers 7 zunehmend weiter nach radial außen und verlässt schließlich den durch den Näherungssensor 15 erfassten Bereich gemäß der Darstellung in Figur 5. Der Näherungssensor 15 erfasst dann in der diesbezüglichen Drehwinkelstellung des Drehschieberrotors 5 nicht den Schieber 7, sondern vielmehr die hinter dem Schieberende 16 freiliegende Schieberaufnahme 6.
  • Das hierbei erzeugte Signal beziehungsweise das hierdurch nicht erzeugte Signal kann als Wert erfasst und ausgewertet werden, der auf das Erreichen der Verschleißgrenze des Schiebers 7 rückschließen lässt.
  • Die Werterfassung über den Näherungssensor 15 kann getaktet erfolgen, so beispielsweise gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel in vollständiger Umdrehung des Drehschieberrotors 5 dreimal in gleichmäßigen Abständen zueinander, so dass alle Schieber 7 (bei einer Anordnung von drei Schiebern 7 gemäß dem Ausführungsbeispiel) durch die Sensorik erfasst werden können.
  • Auch kann eine sensorische Erfassung nur bei jeder x-ten Umdrehung des Drehschieberrotors 5 erfolgen, beispielsweise bei jeder zweiten, dritten, fünften oder auch zehnten Umdrehung.
  • Es ist zufolge der Anordnung des Sensors S eine kontinuierliche Überwachung der Schieberzustände ermöglicht.
  • Der erfasste Wert kann bei einer Anordnung eines solchen Näherungssensors 15 ein erfasster Zustand von zwei Zuständen sein: Schieber erfasst - Schieber nicht erfasst.
  • In einer Auswerteeinheit kann der erfasste Wert mit einem Sollwert verglichen werden. Der Sollwert bei einer Sensorik unter Nutzung beispielsweise eines solchen Näherungssensors 15 kann "Schieber erfasst" sein, so dass bei einem ermittelten Wert "Schieber erfasst" bevorzugt keine weitere Maßnahme oder Handlung ausgelöst wird. Gegebenenfalls kann bei einer Nichtabweichung zu dem Sollwert auch eine entsprechende Information in Form einer Lichtanzeige und/oder einer graphischen Anzeige erfolgen, die den bezüglich Verschleiß ordnungsgemäßen Zustand des Schiebers 7 beziehungsweise der Schieber 7 anzeigt.
  • Mit Abweichen vom Sollwert, beispielsweise dem Wert "Schieber nicht erfasst", kann weiter eine Handlung ausgelöst werden, beispielsweise in Form einer Leuchtanzeige, beispielsweise das Aufleuchten einer roten Warnlampe, Generieren einer Textmeldung auf einem Bildschirm und/oder Absetzen eines Warntones und/oder weiter beispielsweise Ausschalten des Drehschieber-Aggregats 1.
  • Alternativ zu einer Anordnung eines Näherungssensors 15 kann auch beispielsweise eine Lichtschranke genutzt sein. Auch ein solcher Sensor S wäre gehäusefest angeordnet, beispielsweise mit einem Lichtsender im Bereich des einen Drehschieber-Seitendeckels 11 und einem Lichtempfänger im Bereich des gegenüberliegenden Seitendeckels 11. Der Lichtstrahl ist so auszurichten, dass dieser in einer Schieberstellung, die der Stellung bei Erreichen der Verschleißgrenze entspricht, durch die Schieberaufnahme 6 frei gerichtet und durch den gegenüberliegenden Empfänger aufgenommen werden kann. Ein dabei erfasster Wert "Licht empfangen" kann dann als Erreichen der Schieber-Verschleißstellung gewertet werden. Vor Erreichen der Verschleißstellung erreicht der ausgesandte Lichtstrahl durch den sich in den Lichtweg stellenden Schieber 7 nicht den Empfänger.
  • Auch kann gemäß den weiteren Darstellungen in den Figuren 6 bis 8 der Sensor S im Wesentlichen aus einer Spannungsquelle 17 und einem Leiter 18 bestehen.
  • Der elektrisch leitfähige Leiter 18, beispielsweise in Form einer Kupfereinlage, kann wie auch bevorzugt, in dem Schieber 7 angeordnet, gegebenenfalls vollständig in diesem eingebettet sein.
  • Der Leiter 18 ist weiter bevorzugt zunächst zu dem freien Schieberende 14 in Verlagerungsrichtung r beabstandet.
  • Darüber hinaus kann der Schieber 7 als solcher aus einem nicht elektrisch leitfähigen Material bestehen.
  • Die Spannungsquelle 17 kann in dem Drehschieber-Aggregat 1 oder dieser zugeordnet vorgesehen sein. Die Leitungen 19 und 20 sind von der Spannungsquelle 17 zur Drehschieberraum-Wandung 9 geführt, können dort weiter elektrisch isoliert in der Wandung 9 so vorgesehen sein, dass diese schleifkontaktartig zum Drehschieberraum 4 hin unter Beabstandung zueinander freiliegen (vergleiche auch Figur 7).
  • Mit zunehmendem Verschleiß des Schiebers 7 verringert sich der Abstand b zwischen dem elektrisch leitfähigen Leiter 18 des Schiebers 7 und der Drehschieberraum-Wandung 9. Der Leiter 18 markiert dabei bevorzugt die Verschleißgrenze des Schiebers 7.
  • Ausgehend von dem Schieberende 14 verringert sich mit zunehmendem Verschleiß und Abtrag des Schiebers 7 der Abstand b bis hin zu einer Stellung gemäß Figur 8, in welcher der Leiter 18 zufolge des Abriebs und Abtrags freiliegt und entsprechend dabei im Zuge der Rotorumdrehung in einer Drehwinkelstellung die Leitungen 19 und 20 im Sinne eines Kurzschlusses verbindet.
  • Ein hierdurch generiertes Signal kann als entsprechender Wert des Erreichens der Verschleißgrenze gewertet werden, die eine entsprechende Handlung, wie vorbeschrieben, auslösen kann. In der zeichnerischen Darstellung ist schematisch eine Leuchte 21 gezeigt, die in der Kurzschlussstellung gemäß Figur 8 zufolge Schließen des Stromkreises aufleuchtet.
  • Durch die vorbeschriebenen Ausführungsformen wird bevorzugt ein gegebenenfalls sprungartiger Wechsel der Zustände erfasst. Dies ist schematisch in dem Diagramm gemäß Figur 9 dargestellt, in welchem auf der Abszisse die Zeit t abgetragen ist und auf der Ordinate die Höhe des Wertes W.
  • Es ist zu erkennen, dass mit einem Erreichen der Verschleißgrenze im Zeitpunkt t' der erfasste Wert WIST sich sprungartig erhöht und den vorgegebenen Sollwert WSOLL erreicht beziehungsweise übersteigt. Hieraus wird im Zeitpunkt t' ein Signal generiert, das bevorzugt zur Auslösung einer Handlung führt.
  • Die frei zu dem Drehschieberraum 4 in der Drehschieberraum-Wandung 9 mündenden Enden der Leitungen 19 und 20 sowie der in dem Schieber 7 vorgesehene Leiter 18 wirken bei Erreichen der Schieber-Verschleißgrenze schalterartig.
  • In Umfangsrichtung, gegebenenfalls aber auch in Achserstreckungsrichtung betrachtet, können in der Drehschieberraum-Wandung 9 mehrere derartig gestalteter Sensoren S vorgesehen sein.
  • Dies kann im Übrigen auch bei der weiter in den Figuren 10 und 11 schematisch dargestellten Ausführungsform gegeben sein, bei welcher kontinuierlich zur Überwachung der Schieber-Verschleißgrenze ein Abstandsmaß c überwacht wird.
  • Ein derartiger Sensor S kann aus einer gehäusefesten Spule 22 und einem an oder in dem Schieber 7 ausgebildeten Magneten 23, insbesondere Dauermagneten, bestehen.
  • Der Magnet 23 kann, wie der zuvor beschriebene elektrisch leitfähige Leiter 18, in dem Schieber 7 eingebunden oder in diesem aufgenommen angeordnet sein, dies bevorzugt mit einem Abstandsmaß c zu dem mit der Drehschieberraum-Wandung 9 zusammenwirkenden Schieberende 14.
  • Die Spule 22 ist in dem Gehäuse 3 der Drehschieberraum-Wandung 9 zugeordnet derart, dass in einer bestimmten Drehwinkelstellung des Drehschieberrotors 5 der Magnet 23 in eine induktive Zuordnungsstellung zu der Spule 22 gelangen kann.
  • Über die Zusammenwirkung von Magnet 23 und Spule 22 wird mit jedem Vorbeilaufen des Schiebers 7 an der Spule 22 in dieser ein Strom induziert und eine elektrische Spannung erzeugt. Mit zunehmendem Verschleiß des Schiebers 7 und damit einhergehender Verringerung des Abstandsmaßes c zwischen dem Magnet 23 und der Spule 22 ergibt sich eine Erhöhung des Wertes des induzierten elektrischen Stromes und/oder der Spannung.
  • Die Strom- und/oder Spannungswerte können kontinuierlich erfasst und gegebenenfalls aufgezeichnet werden. Hierüber kann der zunehmende Verschleiß des Schiebers 7 protokolliert werden. Eine vorausschauende Verschleißerkennung ist hierdurch ermöglicht.
  • In Figur 12 ist ein diesbezügliches Diagramm entsprechend dem Diagramm in Figur 9 dargestellt. Der kontinuierlich ermittelte Wert WIST steigt in dieser Ausführungsform bevorzugt stetig, gegebenenfalls linear, an und erreicht im Zeitpunkt t' den Sollwert WSOLL. Eine solche Erfassung kann auch zur Frühwarnung genutzt werden, so dass beispielsweise im Zeitpunkt t", also noch vor Erreichen der Verschleißgrenze des Schiebers 7, ein Vorsignal generiert werden kann.
  • Die Darstellungen in den Figuren 13 bis 15 zeigen die Anordnung eines Sensors S in dem Schieber 7 in Form eines Transponders, weiter insbesondere in Form eines RFID-Tags 24. Der RFID-Tag 24 ist in üblicher Weise mit einer Antenne 25 versehen, um ein Auslesen von Daten in dem RFID-Tag 24 über eine Leseeinheit 26 zu ermöglichen. Diese Leseeinheit 26 verfügt ebenfalls über eine Antenne 27.
  • Gemäß der schematischen Darstellung in Figur 13 kann die Leseeinheit 26 in dem Gehäuse 3 der Drehschieber-Vorrichtung 2 angeordnet sein, weiter insbesondere ortsnah der Drehschieberraum-Wandung 9. Entsprechend kann mit jedem Vorbeilaufen des Schiebers 7 an der Leseeinheit 26 der RFID-Tag 24 ausgelesen werden beziehungsweise der kürzeste Abstand zu dem RFID-Tag 24 ermittelt werden.
  • Es kann sich dabei um einen passiven RFID-Tag 24 handeln, wie dieser beispielhaft in Figur 15 dargestellt ist, oder um einen aktiven RFID-Tag 24 (vergleiche Figuren 13 und 14).
  • Zur Versorgung eines aktiven RFID-Tags 24 kann eine induktive Energieversorgung vorgesehen sein. So kann weiter in dem Schieber 7 beispielsweise eine Spule 28 vorgesehen sein, die mit relativ zu dem Schieber 7 feststehenden Magneten 29 zur Erzeugung einer Induktionsspannung zusammenwirkt. Diese Magneten 29 können weiter beispielsweise in der Schieberaufnahme 6 vorgesehen sein, wobei weiter die Spule 28 im Bereich des aufnahmeseitigen Endes des Schiebers 7 bevorzugt positioniert ist. Durch die im Betrieb des Drehschieber-Aggregats 1 oszillierende Linearbewegung des Schiebers 7 relativ zu der Schieberaufnahme 6 kann durch die Spulen-/Magnet-Anordnung eine Spannung zur Versorgung des schieberseitigen RFID-Tags 24 induziert werden.
  • Entsprechend ist der RFID-Tag 24 gemäß dieser Ausführungsform nur im Betrieb der Drehschieber-Vorrichtung 2 mit Energie versorgt. Um ein Auslesen des RFID-Tags 24 auch im Stillstand der Vorrichtung anzubieten, kann in dem Schieber 7 ein Energiespeicher 30 vorgesehen sein.
  • Insbesondere bei einem aktiven RFID-Tag 24 kann die Leseeinheit 26 auch als von dem Drehschieber-Aggregat 1 gesondertes Gerät ausgebildet sein, das zum Zwecke der Abfrage der Sensordaten gegebenenfalls an das Drehschieber-Aggregat 1 herangeführt wird. Durch die relativ hohe Reichweite aktiver RFID-Tags 24 kann so auch eine Fernüberwachung des Schieberverschleißes erreicht sein.
  • Darüber hinaus kann, wie in Figur 15 schematisch dargestellt, allein das Vorhandensein eines solchen RFID-Tags 24 zur Erfassung der Verschleißgrenze genutzt werden. Solange eine entsprechende Abfrage über die Leseeinheit 26 durch den RFID-Tag 24 quasi beantwortet wird, ist die Verschleißgrenze nicht erreicht. Mit Erreichen der Verschleißgrenze wird der RFID-Tag 24 durch entsprechenden Abrieb zerstört. Eine Abfrage über die Leseeinheit 26 bleibt hiernach quasi unbeantwortet, was auf das Erreichen der Verschleißgrenze rückschließen lässt.
  • Die vorstehenden Ausführungen dienen der Erläuterung der von der Anmeldung insgesamt erfassten Erfindungen, die den Stand der Technik zumindest durch die folgenden Merkmalskombinationen jeweils auch eigenständig weiterbilden, wobei zwei, mehrere oder alle dieser Merkmalskombinationen auch kombiniert sein können, nämlich:
  • Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Verschleißzustand des einen oder der mehreren Schieber 7 während des Betriebs des Drehschieber-Aggregats 1 erfasst wird, wozu der oder die Schieber 7 selbst oder eine oder mehrere zugehörige Schieberaufnahmen 6 in ihrer Zusammenwirkung mit dem oder den Schiebern 7 zur Erzeugung der Abfrage eines elektrischen oder elektronischen Signals genutzt werden.
  • Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Wert WIST für eine relative Stellung eines Schiebers 7 in der Schieberaufnahme 6 durch einen Sensor S kontinuierlich während des Betriebs des Drehschieber-Aggregats 1 erfasst und ausgewertet wird, im Stillstand des Drehschieber-Aggregats 1 oder kontinuierlich während des Betriebs des Drehschieber-Aggregats 1.
  • Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der erfasste Wert WIST mit einem Sollwert WSOLL verglichen wird und bei einem Unterschreiten oder Überschreiten des Sollwertes WSOLL eine Handlung ausgelöst wird.
  • Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Handlung die Erzeugung eines Warntones ist und/oder das Ausschalten des Drehschieber-Aggregats 1 und/oder das Absetzen einer Meldung.
  • Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der erfasste Wert ein kontinuierlich, das heißt bei jeder Umdrehung oder bei jeder x-ten Umdrehung des Drehschieberrotors 5, erfasstes Abstandsmaß c ist.
  • Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der erfasste Wert WIST ein kontinuierlich, das heißt bei jeder Umdrehung oder bei jeder x-ten Umdrehung des Drehschieberrotors 5, erfasster Zustand von zwei Zuständen ist.
  • Ein Drehschieber-Aggregat, das dadurch gekennzeichnet ist, dass ein oder mehrere Schieber 7 selbst oder eine oder mehrere Schieberaufnahmen 6 in ihrer Zusammenwirkung mit dem oder den Schiebern 7 zur Erzeugung eines abfragbaren elektrischen oder elektronischen Signals nutzbar ist, zur Erfassung eines Verschleißzustands des oder der Schieber 7 während des Betriebs des Drehschieber-Aggregats 1.
  • Ein Drehschieber-Aggregat, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Erfassung des Verschleißzustandes im Stillstand des Drehschieber-Aggregats 1 und/oder während des Betriebs des Drehschieber-Aggregats 1 durchführbar ist.
  • Ein Drehschieber-Aggregat, das dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Sensor S vorgesehen ist, der die Stellung eines Schiebers 7 in der Schieberaufnahme 6 in einer bestimmten Drehwinkelstellung des Drehschieberrotors 5 erfassen lässt.
  • Ein Drehschieber-Aggregat, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Sensor S ein Näherungssensor 15 ist, der drehfest im Gehäuse 3 des Drehschieber-Aggregats 1 angeordnet ist und die Stellung eines Schiebers 7 erfassen kann.
  • Ein Drehschieber-Aggregat, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Sensor einen Transponder aufweist, insbesondere auf Basis RFID.
    • Liste der Bezugszeichen
  • 1 Drehschieber-Aggregat 25 Antenne
    2 Drehschieber-Vorrichtung 26 Leseeinheit
    3 Gehäuse 27 Antenne
    4 Drehschieberraum 28 Spule
    5 Drehschieberrotor 29 Magnet
    6 Schieberaufnahme 30 Energiespeicher
    7 Schieber
    8 Umfangsfläche
    9 Drehschieberraum-Wandung S Sensor
    10 Kammer W Wert
    11 Drehschieber-Seitendeckel WIST ermittelter Wert
    12 Einlassseite WSoll Sollwert
    13 Auslassseite
    14 Schieberende
    15 Näherungssensor a Länge
    16 Schieberende b Abstand
    17 Spannungsquelle c Abstandsmaß
    18 Leiter r Verlagerungsrichtung
    19 Leitung t Zeit
    20 Leitung t' Zeitpunkt
    21 Leuchte t" Zeitpunkt
    22 Spule x Rotorachse
    23 Magnet
    24 RFID-Tag

Claims (10)

  1. Verfahren zur Überwachung des Verschleißes eines oder mehrerer Schieber (7) in einem Drehschieber-Aggregat (1), mit einem Drehschieberrotor (5) und einer oder mehreren Schieberaufnahmen (6) für den oder die Schieber (7) in dem Drehschieberrotor (5), wobei der Verschleißzustand des einen oder der mehreren Schieber (7) während des Betriebs des Drehschieber-Aggregats (1) erfasst wird, wozu der oder die Schieber (7) selbst oder eine oder mehrere zugehörige schlitzförmige Schieberaufnahmen (6) in ihrer Zusammenwirkung mit dem oder den Schiebern (7) zur Erzeugung oder Abfrage eines elektrischen oder elektronischen Signals genutzt werden, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Lichtschranke mit einem Lichtsender und einem Lichtempfänger kontinuierlich das elektrische oder elektronische Signal erzeugt wird, welches einen Verschleißzustand des oder der Schieber (7) wiedergibt;
    wobei die Lichtschranke so angeordnet ist, dass vor Erreichen einer Verschleißgrenze diese durch den in der Aufnahme sich befindenden Schieber (7) unterbrochen ist und mit Erreichen der Verschleißgrenze der ausgesandte Lichtstrahl durch den sich ergebenden Freiraum in der Schieberaufnahme (6) den Lichtempfänger erreichen kann.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wert (WIST) für eine relative Stellung eines Schiebers (7) in der Schieberaufnahme (6) erfasst und ausgewertet wird, im Stillstand des Drehschieber-Aggregats oder kontinuierlich während des Betriebs des Drehschieber-Aggregats (1).
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erfasste Wert (WIST) mit einem Sollwert (WSOLL) verglichen wird und bei einem Unterschreiten oder Überschreiten des Sollwertes (WSOLL) eine Handlung ausgelöst wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Handlung die Erzeugung eines Warntones ist und/oder das Ausschalten des Drehschieber-Aggregats (1) und/oder das Absetzen einer Meldung.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erfasste Wert (WIST) ein bei jeder Umdrehung oder bei jeder x-ten Umdrehung des Drehschieberrotors (5) erfasster Zustand von zwei Zuständen ist.
  6. Drehschieber-Aggregat (1) mit einer Drehschieber-Vorrichtung (2), aufweisend ein Gehäuse (3), einen Drehschieberraum (4) und einen Drehschieberrotor (5), wobei in dem Drehschieberrotor (5) in Schieberaufnahmen (6) Schieber (7) radial bewegbar angeordnet sind, wobei ein oder mehrere Schieber (7) selbst oder eine oder mehrere Schieberaufnahmen (6) in ihrer Zusammenwirkung mit dem oder den Schiebern (7) zur Erzeugung eines abfragbaren elektrischen oder elektronischen Signals nutzbar ist, zur Erfassung eines Verschleißzustands des oder der Schieber (7), wobei weiter die Erfassung des Verschleißzustandes im Stillstand des Drehschieber-Aggregats (1) und/oder während des Betriebs des Drehschieber-Aggregats (1) durchführbar ist, wobei die Schieber (7) in schlitzförmigen Schieberaufnahmen (6) aufgenommen sind, die sich über eine gesamte axiale Länge des Rotors erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lichtschranke mit einem Lichtsender und einem Lichtempfänger vorgesehen ist, wobei die Lichtschranke so angeordnet ist, dass vor Erreichen einer Verschleißgrenze diese durch den in der Aufnahme sich befindenden Schieber (7) unterbrochen ist und mit Erreichen der Verschleißgrenze der ausgesandte Lichtstrahl durch den sich ergebenden Freiraum in der Schieberaufnahme (6) den Lichtempfänger erreichen kann
  7. Drehschieber-Aggregat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der über den Sensor erfasste Wert ein kontinuierlich, das heißt bei jeder Drehung oder bei jeder x-ten Umdrehung des Drehschieberrotors (5) erfasstes Maß für einen Abstand des Schiebers (7) ist.
  8. Drehschieber-Aggregat nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtschranke gehäusefest angeordnet ist.
  9. Drehschieber-Aggregat nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtsender im Bereich eines ersten Drehschieber-Seitendeckels (11) und der Lichtempfänger im Bereich eines gegenüberliegenden zweiten Drehschieber-Seitendeckels (11) angeordnet ist.
  10. Drehschieber-Aggregat nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein erfasster Wert "Licht empfangen" als Erreichen der Schieber-Verschleißstellung wertbar ist.
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