EP4098366A1 - Abscheidevorrichtung zur abscheidung von verunreinigungen aus zu reinigendem fluid, beladungs-bestimmungseinrichtung für eine abscheidevorrichtung und verfahren zur ermittlung eines verunreinigungs-beladungszustands - Google Patents

Abscheidevorrichtung zur abscheidung von verunreinigungen aus zu reinigendem fluid, beladungs-bestimmungseinrichtung für eine abscheidevorrichtung und verfahren zur ermittlung eines verunreinigungs-beladungszustands Download PDF

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EP4098366A1
EP4098366A1 EP21177043.3A EP21177043A EP4098366A1 EP 4098366 A1 EP4098366 A1 EP 4098366A1 EP 21177043 A EP21177043 A EP 21177043A EP 4098366 A1 EP4098366 A1 EP 4098366A1
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EP
European Patent Office
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separating
transmitter
electromagnetic waves
receiver
separating device
Prior art date
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Application number
EP21177043.3A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Markus Beylich
Anthony W. Fell
Vikas Jilakarapalli PRABHAKAR
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Mann and Hummel GmbH
Original Assignee
Mann and Hummel GmbH
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M11/00—Component parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart from, groups F01M1/00 - F01M9/00
    • F01M11/03—Mounting or connecting of lubricant purifying means relative to the machine or engine; Details of lubricant purifying means
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    • F01M1/00—Pressure lubrication
    • F01M1/10—Lubricating systems characterised by the provision therein of lubricant venting or purifying means, e.g. of filters
    • F01M2001/1028—Lubricating systems characterised by the provision therein of lubricant venting or purifying means, e.g. of filters characterised by the type of purification
    • F01M2001/1035—Lubricating systems characterised by the provision therein of lubricant venting or purifying means, e.g. of filters characterised by the type of purification comprising centrifugal filters

Definitions

  • the invention relates to a separating device for separating contaminants from fluid to be cleaned, having at least one separating body with at least one collection area in which contaminants can collect, and with at least one load determination device, with which a contamination load state of at least part of at least one collection area can be determined.
  • the invention also relates to a load determination device for a separating device for separating contaminants from fluid to be cleaned, with which a contaminant load state of at least part of at least one collection area of at least one separating body of the separating device, in which contaminants can collect, can be determined.
  • the invention relates to a method for determining a contamination load state of at least part of at least one collecting area of at least one separating body of at least one separating device for separating contamination from a fluid to be cleaned.
  • an indicator device for providing information, in particular for outputting a signal, about the contamination load status of a separating device, in particular a fluid centrifuge, for separating contaminants, in particular particles, from a fluid, in particular oil, in particular an internal combustion engine, in particular a motor vehicle Separator and rotor of a fluid centrifuge known.
  • the indicator device has at least one in its shape and / or its position at least partially variable working part, which is at least partially in a collection area of the separating device, in particular a rotor of Fluid centrifuge, for separated contamination is or can be arranged so that it can be at least partially covered by separated contaminants depending on the contaminant loading condition.
  • the invention is based on the object of designing a separating device, a load determination device and a method of the type mentioned at the outset, in which a contamination load state of the at least one separating body can be determined more reliably.
  • the at least one load determination device has at least one transmitter for electromagnetic waves and at least one receiver for electromagnetic waves emitted by the at least one transmitter, the at least one transmitter and the at least one receiver being on opposite sides sides of at least one collection area for separated impurities of the at least one separating body, the at least one separating body being at least partially permeable at least in sections to the electromagnetic waves transmitted by the at least one transmitter, and the at least one transmitter and the at least one receiver are connected to at least one evaluation device, with which, from the electromagnetic waves received by the at least one receiver, the contamination load status of the at least one S collection area can be determined.
  • At least one transmitter and at least one receiver for electromagnetic waves are arranged on opposite sides of a collecting area for impurities. Electromagnetic waves are sent through the collection area with the at least one transmitter and received with the at least one receiver. In the collection area, the electromagnetic waves are attenuated depending on the amount of contamination deposited there, i.e. the contamination load status. The attenuation experienced by the electromagnetic waves as they pass through the collection area is therefore related to the contamination loading condition. From the attenuation of the received electromagnetic waves compared to the transmitted electromagnetic waves, the contamination loading state of the at least one collection area is determined.
  • the contaminant loading status of a collection area can characterize a degree of contaminant loading of the collection area.
  • the contamination load state can be given in the form of a degree of attenuation of the electromagnetic waves, as the thickness of a so-called cake formed from impurities, or in the form of some other type of quantitative and/or qualitative indication.
  • the contamination load status can be determined without contact. No mechanical connection is required between the load determination device and the at least one separating body. In this way, in the case of a moving separating body, in particular a rotor of a centrifugal separator, the movement of the separating body is not impaired by the determination of the load. In this way, the load can also be determined during ongoing operation of a separating device with a moving separating body.
  • Various materials can affect the signal distribution of electromagnetic waves.
  • the invention uses this damping property of different materials on electromagnetic waves.
  • an attenuation of electromagnetic waves as they pass through the collection area, in particular due to contamination with which the collection area is loaded, can be determined.
  • a correlation of the attenuation of the electromagnetic waves and the loading of the at least one collection area can be used to determine a maintenance interval for maintenance of the separating device.
  • a maintenance indicator can be implemented which displays the contamination loading status of the separating device. It can be indicated when the level of contamination has reached such a level that maintenance, in particular cleaning or replacement of the at least one separating body, is required. In this way, the operating time of the separating device can be extended overall. Further the quality of the fluid to be cleaned can be improved. In this way, devices, in particular engines, in which the cleaned fluid is used can be better protected.
  • the information about the contamination loading state is determined with at least one evaluation device.
  • the at least one evaluation device can advantageously be connected to a control device and/or an output device, which can be arranged remotely from the separating device, in particular in a control stand or a dashboard of a motor vehicle or the like.
  • the contamination loading status can thus also be monitored remotely from the separating device.
  • At least one evaluation device can advantageously be an electronic evaluation device.
  • the contamination loading state can be determined, in particular calculated, by software and/or hardware.
  • the at least one evaluation device can be connected to a corresponding electric/electronic control device of a machine, in particular a motor, in particular an internal combustion engine, and/or a vehicle. Appropriate information about the impurity loading status of the separating device can thus be transmitted to the control device and appropriate measures can be initiated.
  • the at least one evaluation device and/or at least one control device can be used to initiate the output of instructions, in particular acoustic and/or visual signals, or control functions for a machine.
  • the load determination device can advantageously be part of an oil centrifuge of an internal combustion engine.
  • the separating device in particular the oil centrifuge, can advantageously be part of an engine oil circuit of an internal combustion engine. It can be used to clean engine oil, which the Internal combustion engine is supplied.
  • the invention is not limited to a separating device of an engine oil circuit of an internal combustion engine. Rather, it can also be used in other types of separating devices and/or other types of liquid systems, in particular fuel systems or hydraulic systems, of vehicles, in particular motor vehicles, or other machines.
  • the separating device can be used in motor vehicle technology, in industrial engines or the like.
  • the separating device can be a separating device for separating impurities from liquid and/or gaseous fluid.
  • soot particles can be removed from engine oil with the separating device.
  • the at least one separating device can be a centrifugal separator which has at least one rotor which can be rotated about a rotor axis and which has a separating wall which surrounds the circumference of the rotor axis and on the radially inner circumferential side of which a collection area for separated impurities is implemented , wherein at least the separating wall is at least partially permeable at least in sections for the electromagnetic waves.
  • fluid to be cleaned can be brought into the interior of the at least one rotor.
  • impurities in the fluid to be cleaned in particular soot particles or the like, can be transported radially outwards due to the centrifugal force.
  • the impurities can be separated in the collection area on the radially inner peripheral side of the at least one rotor.
  • the load determination device works without contact. In this way, a contamination loading state can be determined during operation, ie when the rotor is rotating. It is not necessary to stop the separator while the contaminant load condition is being determined.
  • the at least one separating wall can be at least partially transparent to the electromagnetic waves, at least in sections. "Partially permeable" means that the at least one separating wall without electromagnetic waves Attenuation or with a this low attenuation passes. In this way, the electromagnetic waves can pass through the at least one separating wall. Thus, the electromagnetic waves can propagate with respect to the rotor axis from radially inside to radially outside or vice versa through the at least one separating wall and optionally the separated impurities. In this way, a contamination load state can be determined in connection with a thickness of the separated contaminants that is radial with respect to the rotor axis.
  • the separating wall can be at least partially made of non-metallic material, in particular a plastic composite material, GRP or the like.
  • the separating wall can be at least partially permeable to electromagnetic waves.
  • At least one transmitter can be arranged radially outside the circumferential separating wall with respect to the rotor axis and/or at least one receiver can be arranged radially outside the circumferential separating wall with respect to the rotor axis.
  • a space inside the separating wall can thus be used as a separating space for separating the impurity.
  • the at least one transmitter and/or the at least one receiver can be arranged outside the separating space loaded with impurities. In this way, contamination of the at least one transmitter and/or the at least one receiver by impurities can be avoided. Soiling of the transmitter and/or receiver can impair the function of the load determination device.
  • the at least one transmitter and/or the at least one receiver can be installed more easily outside the separating wall, in particular the rotor.
  • the at least one rotor can have a spindle which can be rotated about the rotor axis and on which the separating wall is rotatably held, and an imaginary connecting line between at least one transmitter and at least one receiver can run outside the spindle.
  • the spindle itself can thus be made of a material that is not or only slightly permeable to electromagnetic waves.
  • an imaginary connecting line between the at least one transmitter and the at least one receiver can run tangentially to an imaginary circular cylinder shell coaxial with the rotor axis.
  • the contamination loading state of the collection area can be determined at an axial height that is constant with respect to the rotor axis.
  • the centrifugal separator can have at least one speed determination device for determining the speed of the at least one rotor. By considering the speed, the contamination load condition can be more accurately determined.
  • At least one electronic evaluation device can be connected to the at least one rotational speed determination device and have means for determining a contamination load state from the received electromagnetic waves and the rotational speed of the rotor.
  • the contamination load status can be determined electronically from the rotational speed of the rotor and the electromagnetic waves received, or the attenuation of the electromagnetic waves received.
  • the electromagnetic waves can be radio waves.
  • Simple, inexpensive and reliable transmitters and receivers can be used to generate and receive radio waves.
  • Radio waves are known to be electromagnetic waves with a frequency below 3000 GHz.
  • the electromagnetic waves can be directed.
  • the electromagnetic waves can be directed towards the at least one collection area.
  • the monitoring of the impurity load state can be performed more efficiently.
  • the energy is spatially concentrated, particularly in the cross-section. The energy can be concentrated on the collection area. Energy losses in areas of no interest outside the collection area can be reduced will. Overall, a lower transmission energy can be used than with non-directional electromagnetic waves.
  • At least some of the electromagnetic waves can be continuous signals and/or at least some of the electromagnetic waves can be pulsed signals.
  • Continuous signals have the advantage that the contamination load status can be continuously monitored.
  • Pulse signals have the advantage that, given the same transmission power, the total transmission energy required can be reduced overall, since transmission pauses are inserted between the pulses. Alternatively, a correspondingly larger transmission power per signal pulse can be used without having to increase the total transmission energy as a result.
  • At least one transmitter and/or at least one receiver can be arranged on a housing inside of a housing of the separating device. In this way, the at least one transmitter and/or the at least one receiver can be fixedly mounted on the housing. The at least one transmitter and/or the at least one receiver do not have to be removed for maintenance of the separating device, in particular for cleaning and/or for replacing the at least one separating body.
  • the housing of the separating device can advantageously be openable. In this way, the at least one separating body can be made freely accessible for maintenance purposes.
  • the at least one transmitter and the at least one receiver can be arranged fixed to the housing and do not have to be moved with the at least one separating body.
  • At least one transmitter and/or at least one receiver can be encapsulated in a fluid-tight manner. In this way, the at least one transmitter and/or at least one receiver can be protected from fluid and/or contamination.
  • the at least one transmitter and/or the at least one receiver can advantageously be arranged in a fluid-tight encapsulated manner in a fluid-carrying area of the separating device, in particular within the housing.
  • the object is achieved according to the invention with the load determination device in that the at least one load determination device has at least one transmitter for electromagnetic waves and at least one receiver for electromagnetic waves emitted by the at least one transmitter, the at least one transmitter and the at least one Receivers are arranged on opposite sides of at least one collection area for separated impurities of the at least one separating body, the at least one separating body being at least partially permeable, at least in sections, to the electromagnetic waves transmitted by the at least one transmitter, and the at least one transmitter and the at least one receiver is connected to at least one evaluation device, with which, from the electromagnetic waves received by the at least one receiver, the contamination load state of the w at least one collection area can be determined.
  • the object is achieved according to the invention in the method in that at least one transmitter is used to send electromagnetic waves through at least one collection area of the at least one separating body for separated impurities, on the side opposite the transmitter with respect to the collection area, the electromagnetic waves penetrating through the at least one collection area are received with at least one receiver and with at least one evaluation device a contamination loading state of the at least one collection area is determined from the received electromagnetic waves.
  • a separating device in the form of an oil centrifuge 10 of an engine oil circuit of an internal combustion engine, which is otherwise not shown, is shown schematically in a section.
  • the oil centrifuge 10 is arranged, for example, in a bypass of the engine oil circuit and is used to remove particles 12, for example soot particles or the like, from the engine oil 14.
  • the oil centrifuge 10 comprises an openable centrifuge housing 16 in which a rotor 18 is arranged in an exchangeable manner.
  • the rotor 18 is mounted in the centrifuge housing 16 so that it can rotate about an imaginary rotor axis 20 .
  • the rotor axis 20 runs vertically in space. It can also be oriented differently. Whenever “radial”, “axial”, “coaxial”, “circumferential” or the like is mentioned in the following, this refers to the rotor axis 20, unless otherwise mentioned.
  • the centrifuge housing 16 has a in the figure 1 lower end face an inlet 22 for engine oil to be cleaned 14. Inside the centrifuge housing 16, the inlet 22 is connected to an interior space of a coaxial spindle 24 of the rotor 18.
  • the centrifuge housing 16 also has an outlet 26 for cleaned engine oil 14, which in the figure 1 leads out, for example, eccentrically from the lower end face of the centrifuge housing 16 .
  • the centrifuge housing 16 can, for example, by removing a cover page in which figure 1 above, are opened so that the rotor 18 is accessible for maintenance purposes, for example for cleaning or replacement.
  • the rotor 18 is mounted in the centrifuge housing 16 at the ends of the spindle 24 .
  • the rotor 18 is constructed overall as a body of revolution with respect to the rotor axis 20 . It has a coaxial, circular-cylindrical in the exemplary embodiment, rotor housing 28 with a peripheral separating wall 30, a front cover section 32 and a front base section 34.
  • the cover section 32 can be separated from the separating wall 30 for maintenance purposes, for example for cleaning the rotor 18.
  • the spindle 24 leads coaxially through the base section 34 and the cover section 32.
  • the spindle 24 has a plurality of oil passages 36 in its radially outer peripheral wall.
  • the oil passages 36 connect the interior of the spindle 24 with a separation chamber 38 inside of the rotor housing 28.
  • the bottom section 34 also has a plurality of oil drains 40 which are arranged eccentrically to the rotor axis 20 outside of the spindle 24 .
  • the oil drains 40 connect the separation chamber 38 to an outlet chamber 42 of the centrifuge housing 16 above the base section 34.
  • the outlet 26 leads out of the outlet chamber 42.
  • the radially inner peripheral side of the separating wall 30 of the rotor 18 serves as a collecting area 44 for particles 12 separated from the engine oil 14.
  • a so-called "cake" of separated particles 12 is indicated by way of example.
  • the separating wall 30 is permeable to electromagnetic radio waves 50 .
  • the separating wall 30 can be made of plastic.
  • the oil centrifuge 10 has a loading determination device 46.
  • the loading determination device 46 can be used to determine a contamination loading condition of the collection area 44 of the separating wall 30 in relation to separated particles 12.
  • the contamination loading state indicates the extent to which the collection area 44 is loaded with particles 12 .
  • the loading determination device 46 includes a transmitter 48 with which directed electromagnetic radio waves 50 can be emitted. Furthermore, the loading determination device 46 includes a receiver 52 with which the radio waves 50 can be received. The transmitter 48 and the receiver 52 are connected to an electronic control and evaluation device 54 of the loading determination device 46 . The control and evaluation device 54 in turn is connected to a control device 56 of the internal combustion engine, which is otherwise not shown.
  • the transmitter 48 and the receiver 52 are fixed on opposite sides of the rotor 18 to the radially inner peripheral side of the centrifuge housing 16, respectively.
  • Transmitter 48 and receiver 52 are each encapsulated in a fluid-tight manner.
  • An imaginary connecting line 58 between the transmitter 48 and the receiver 52 extends tangentially to an imaginary circular cylinder coaxial with the rotor axis 20 .
  • the connecting line 58 extends outside, ie eccentrically, to the spindle 24.
  • the transmitter 48 and the receiver 52 are in relation to the rotor axis 20 at the same axial height.
  • the transmitter 48 and the receiver 52 are located on opposite sides of the collecting area 44.
  • the imaginary connecting line 58 crosses the separating wall 30 and the collecting area 44 twice each and runs transversely through the separating space 38.
  • the transmitter 48 is aligned with the receiver 52 .
  • the receiver 52 is aligned with the transmitter 48 accordingly.
  • the radio waves 50 generated by the transmitter 48 traverse the interior of the centrifuge housing 16, a first section of the separating wall 30, which faces the transmitter 48, and the collection area 44 located behind it with the particles 12 separated there.
  • the radio waves 50 first arrive in the separating chamber 38 to the collection area 44 with the separated particles 12 on the other side of the separating wall 30 and traverse a second section of the separating wall 30 on the side facing the receiver two 50 . Behind the second section of the separating wall 30, the radio waves 50 reach the receiver 52.
  • the radio waves 50 are attenuated when crossing the collection area 44 twice, for example.
  • the attenuation of the radio waves 50 is determined with the control and evaluation device 54 and the contamination loading state of the collection area 44 with particles 12 is determined therefrom.
  • the contamination loading state is given as an example in the form of a loading level.
  • the impurity load condition is communicated to the engine controller 56 .
  • a corresponding indication is generated with the control device 56 that maintenance of the oil centrifuge 10 is required.
  • the information can be forwarded to a corresponding output device, for example. Alternatively or additionally, the information can be read out if required.
  • the oil centrifuge 10 optionally has a speed determination device 60 with which the speed of the rotor 18 can be determined.
  • the speed determination device 60 is also connected to the control and evaluation device 54 . In this way, the speed can also be used to determine the impurity loading condition of the rotor 18 .
  • Engine oil 14 to be cleaned during operation of the oil centrifuge 10 is conducted through the inlet 22 into the interior of the spindle 24 .
  • the engine oil 14 to be cleaned flows under pressure through the oil passages 36 into the separation chamber 38.
  • the rotor 18 is driven in rotation by the recoil. Due to the rotation of the rotor 18, the heavier particles 12 are conveyed radially outwards and are stored in the centrifugal force Collection area 44 on the radially inner peripheral side of the separating wall 30 and form the cake.
  • the engine oil freed from the particles 12 sinks downwards and leaves the separation chamber 38 through the oil drains 40.
  • the cleaned engine oil 14 enters the outlet chamber 42 and leaves it through the outlet 26.
  • the contamination loading status is checked continuously while the oil centrifuge 10 is in operation while the rotor 18 is rotating.

Landscapes

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Abstract

Es werden eine Abscheidevorrichtung (10) zur Abscheidung von Verunreinigungen (12) aus zu reinigendem Fluid (14), eine Beladungs-Bestimmungseinrichtung (46) für eine Abscheideeinrichtung (10) und ein Verfahren zur Ermittlung eines Verunreinigungs-Beladungszustands beschrieben. Die Abscheidevorrichtung (10) umfasst wenigstens einen Abscheidekörper (30) mit wenigstens einem Sammelbereich (44), in dem sich Verunreinigungen (12) sammeln können. Ferner umfasst die Abscheidevorrichtung (10) wenigstens eine Beladungs-Bestimmungseinrichtung (46), mit der ein Verunreinigungs-Beladungszustand wenigstens eines Teils wenigstens eines Sammelbereichs (44) ermittelt werden kann. Die wenigstens eine Beladungs-Bestimmungseinrichtung (46) weist wenigstens einen Sender (48) für elektromagnetische Wellen (50) und wenigstens einen Empfänger (52) für von dem wenigstens einen Sender (48) ausgesendete elektromagnetische Wellen (50) auf. Der wenigstens eine Sender (48) und der wenigstens eine Empfänger (52) sind auf gegenüberliegenden Seiten wenigstens eines Sammelbereichs (44) für abgeschiedene Verunreinigungen (12) des wenigstens einen Abscheidekörpers (30) angeordnet. Der wenigstens eine Abscheidekörper (30) ist wenigstens abschnittsweise für die elektromagnetischen Wellen (50), die von dem wenigstens einen Sender (48) gesendet werden, wenigstens teilweise durchlässig. Der wenigstens eine Sender (48) und der wenigstens eine Empfänger (52) sind mit wenigstens einer Auswerteeinrichtung (54) verbunden, mit der aus den mit dem wenigstens einen Empfänger (52) empfangenen elektromagnetischen Wellen (50) der Verunreinigungs-Beladungszustand des wenigstens einen Sammelbereichs (44) ermittelt werden kann.

Description

    Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft eine Abscheidevorrichtung zur Abscheidung von Verunreinigungen aus zu reinigendem Fluid, mit wenigstens einem Abscheidekörper mit wenigstens einem Sammelbereich, in dem sich Verunreinigungen sammeln können, und mit wenigstens einer Beladungs-Bestimmungseinrichtung, mit der ein Verunreinigungs-Beladungszustand wenigstens eines Teils wenigstens eines Sammelbereichs ermittelt werden kann.
  • Ferner betrifft die Erfindung eine Beladungs-Bestimmungseinrichtung für eine Abscheidevorrichtung zur Abscheidung von Verunreinigungen aus zu reinigendem Fluid, mit der ein Verunreinigungs-Beladungszustand wenigstens eines Teils wenigstens eines Sammelbereichs wenigstens eines Abscheidekörpers der Abscheidevorrichtung, in dem sich Verunreinigungen sammeln können, ermittelt werden kann.
  • Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Ermittlung eines Verunreinigungs-Beladungszustands wenigstens eines Teils wenigstens eines Sammelbereichs wenigstens eines Abscheidekörpers wenigstens einer Abscheidevorrichtung zur Abscheidung von Verunreinigungen von einem zu reinigenden Fluid.
    • Stand der Technik
  • Aus der DE 10 2015 005 226 A1 ist eine Indikatoreinrichtung zur Bereitstellung einer Information, insbesondere zur Ausgabe eines Signals, über einen Verunreinigungs-Beladungszustand einer Abscheidevorrichtung, insbesondere einer Fluidzentrifuge, zur Abscheidung von Verunreinigungen, insbesondere Partikel, von einem Fluid, insbesondere Öl, insbesondere einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, eine Abscheidevorrichtung und Rotor einer Fluidzentrifuge bekannt. Die Indikatoreinrichtung weist wenigstens ein in seiner Gestalt und/oder seiner Position wenigstens teilweise veränderbares Arbeitsteil auf, das wenigstens teilweise in einem Sammelbereich der Abscheidevorrichtung, insbesondere eines Rotors der Fluidzentrifuge, für abgeschiedene Verunreinigung so angeordnet ist oder werden kann, dass es von abgeschiedenen Verunreinigungen abhängig von dem Verunreinigungs-Beladungszustand wenigstens teilweise bedeckt werden kann.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abscheidevorrichtung, eine Beladungs-Bestimmungseinrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Arte zu gestalten, bei denen ein Verunreinigungs-Beladungszustand des wenigstens einen Abscheidekörpers zuverlässiger ermittelt werden kann.
    • Offenbarung der Erfindung
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei der Abscheidevorrichtung dadurch gelöst, dass die wenigstens eine Beladungs-Bestimmungseinrichtung wenigstens einen Sender für elektromagnetische Wellen und wenigstens einen Empfänger für von dem wenigstens einen Sender ausgesendete elektromagnetische Wellen aufweist, wobei der wenigstens eine Sender und der wenigstens eine Empfänger auf gegenüberliegenden Seiten wenigstens eines Sammelbereichs für abgeschiedene Verunreinigungen des wenigstens einen Abscheidekörpers angeordnet sind, wobei der wenigstens eine Abscheidekörper wenigstens abschnittsweise für die elektromagnetischen Wellen, die von dem wenigstens einen Sender gesendet werden, wenigstens teilweise durchlässig ist, und wobei der wenigstens eine Sender und der wenigstens eine Empfänger mit wenigstens einer Auswerteeinrichtung verbunden sind, mit der aus den mit dem wenigstens einen Empfänger empfangenen elektromagnetischen Wellen der Verunreinigungs-Beladungszustand des wenigstens einen Sammelbereichs ermittelt werden kann.
  • Erfindungsgemäß sind auf gegenüberliegenden Seiten eines Sammelbereichs für Verunreinigungen wenigstens ein Sender und wenigstens ein Empfänger für elektromagnetische Wellen angeordnet. Mit dem wenigstens einen Sender werden elektromagnetische Wellen durch den Sammelbereich gesendet und mit dem wenigstens einen Empfänger empfangen. Im Sammelbereich werden die elektromagnetischen Wellen abhängig von der dort abgeschiedenen Menge von Verunreinigungen, also dem Verunreinigungs-Beladungszustand, gedämpft. Die Dämpfung, welche die elektromagnetischen Wellen beim Durchgang durch den Sammelbereich erfahren, steht also im Zusammenhang mit dem Verunreinigungs-Beladungszustand. Aus der Dämpfung der empfangenen elektromagnetischen Wellen gegenüber den gesendeten elektromagnetischen Wellen wird der Verunreinigungs-Beladungszustand des wenigstens einen Sammelbereichs ermittelt.
  • Vorteilhafterweise kann der Verunreinigungs-Beladungszustand eines Sammelbereichs einen Grad der Beladung des Sammelbereichs mit Verunreinigungen charakterisieren. Der Verunreinigungs-Beladungszustand kann dabei in Form eines Dämpfungsgrades der elektromagnetischen Wellen, als Dicke eines sogenannten Kuchens, der aus Verunreinigungen gebildet wird, oder in Form einer andersartigen quantitativen und/oder qualitativen Angabe angegeben werden.
  • Mithilfe von elektromagnetischen Wellen kann der Verunreinigungs-Beladungszustand berührungslos ermittelt werden. Es ist keine mechanische Verbindung zwischen der Beladungs-Bestimmungseinrichtung und dem wenigstens einen Abscheidekörper erforderlich. Auf diese Weise wird bei einem bewegten Abscheidekörper, insbesondere einem Rotor eines Zentrifugalabscheiders, die Bewegung des Abscheidekörpers durch die Bestimmung der Beladung nicht beeinträchtigt. Auf diese Weise kann die Bestimmung der Beladung auch bei laufendem Betrieb eine Abscheidevorrichtung mit einem bewegten Abscheidekörper erfolgen.
  • Verschiedene Materialien, beispielsweise Glas, Kunststoff, Metall, Wasser Öl, Ruß oder dergleichen, können die Signalverteilung von elektromagnetischen Wellen beeinflussen. Die Erfindung nutzt diese Dämpfungseigenschaft verschiedener Materialien auf elektromagnetische Wellen. Mit der Erfindung kann eine Dämpfung von elektromagnetischem Wellen beim Durchgang durch den Sammelbereich, insbesondere durch Verunreinigungen, mit welchen der Sammelbereich beladen ist, ermittelt werden. Eine Korrelation der Dämpfung der elektromagnetischen Wellen und der Beladung des wenigstens einen Sammelbereichs kann zur Ermittlung von einem Wartungsintervall zur Wartung der Abscheidevorrichtung verwendet werden. Mithilfe der Erfindung kann ein Wartungsanzeiger realisiert werden, der den Verunreinigungs-Beladungszustand der Abscheideeinrichtung anzeigt. Es kann angezeigt werden, wenn der Verunreinigungs-Beladungszustand ein Maß erreicht hat, dass eine Wartung, insbesondere eine Reinigung oder ein Austausch des wenigstens einen Abscheidekörpers, erforderlich ist. Auf diese Weise kann eine Betriebszeit der Abscheidevorrichtung insgesamt verlängert werden. Ferner kann die Qualität des zu reinigenden Fluids verbessert werden. So können Vorrichtungen, insbesondere Motoren, bei welchen das gereinigte Fluid verwendet wird, können besser geschützt werden.
  • Die Information über den Verunreinigungs-Beladungszustand wird mit wenigstens einer Auswerteeinrichtung ermittelt. Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine Auswerteeinrichtung mit einer Steuereinrichtung und/oder einer Ausgabeeinrichtung verbunden sein, welche entfernt von der Abscheidevorrichtung, insbesondere in einem Steuerstand oder einem Armaturenbrett eines Kraftfahrzeugs oder dergleichen, angeordnet sein kann. Der Verunreinigungs-Beladungszustand kann so auch entfernt von der Abscheidevorrichtung überwacht werden. So ist es nicht erforderlich, den Verunreinigungs-Beladungszustand der Abscheidevorrichtung direkt an der Abscheidevorrichtung zu kontrollieren, wie dies beispielsweise bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Indikatorvorrichtung der Fall ist.
  • Vorteilhafterweise kann wenigstens eine Auswerteeinrichtung eine elektronische Auswerteeinrichtung sein. Auf diese Weise kann der Verunreinigungs-Beladungszustand auf softwaremäßigem und/oder hardwaremäßigem Wege ermittelt, insbesondere berechnet, werden. Ferner kann die wenigstens eine Auswerteeinrichtung mit einer entsprechenden elektrischen/elektronischen Steuereinrichtung einer Maschine, insbesondere eines Motors, im Besonderen einer Brennkraftmaschine, und/oder eines Fahrzeugs, verbunden sein. Entsprechende Informationen über den Verunreinigungs-Beladungszustand der Abscheidevorrichtung können so an die Steuervorrichtung übermittelt werden und entsprechende Maßnahmen in die Wege geleitet werden.
  • Vorteilhafterweise kann mit der wenigstens einen Auswerteeinrichtung und/oder wenigstens einer Steuervorrichtung die Ausgabe von Hinweisen, insbesondere akustischen und/oder optischen Signalen, oder Steuerfunktionen für eine Maschine, in die Wege geleitet werden.
  • Die Beladungs-Bestimmungseinrichtung kann vorteilhafterweise Teil einer Ölzentrifuge einer Brennkraftmaschine sein. Die Abscheidevorrichtung, insbesondere die Ölzentrifuge, kann vorteilhafterweise Teil eines Motorölkreislaufs einer Brennkraftmaschine sein. Sie kann zur Reinigung von Motoröl dienen, welche der Brennkraftmaschine zugeführt wird. Die Erfindung ist jedoch nicht beschränkt auf eine Abscheidevorrichtung eines Motorölkreislaufs einer Brennkraftmaschine. Vielmehr kann sie auch bei andersartigen Abscheidevorrichtungen und/oder andersartigen Flüssigkeitssystemen, insbesondere Kraftstoffsystemen oder Hydrauliksystemen, von Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen, oder anderen Maschinen verwendet werden. Die Abscheidevorrichtung kann in der Kraftfahrzeugtechnik, bei Industriemotoren oder dergleichen eingesetzt werden.
  • Bei der Abscheidevorrichtung kann es sich um eine Abscheidevorrichtung zur Abscheidung von Verunreinigungen aus flüssigem und/oder gasförmigem Fluid handeln. Vorteilhafterweise können mit der Abscheidevorrichtung Rußpartikel aus Motoröl entfernt werden.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann die wenigstens eine Abscheidevorrichtung ein Zentrifugalabscheider sein, der wenigstens einen Rotor aufweist, welcher um eine Rotorachse drehbar ist, und der eine Abscheidewand aufweist, welche die Rotorachse umfangsmäßig umgibt und an dessen radial innerer Umfangsseite ein Sammelbereich für abgeschiedene Verunreinigungen realisiert ist, wobei wenigstens die Abscheidewand wenigstens abschnittsweise für die elektromagnetischen Wellen wenigstens teilweise durchlässig ist. Beim Betrieb der Abscheidevorrichtung kann zu reinigendes Fluid ins Innere des wenigstens einen Rotors gebracht werden. Durch die Drehung des wenigstens einen Rotors können Verunreinigungen des zu reinigenden Fluids, insbesondere Rußpartikel oder dergleichen, aufgrund der Zentrifugalkraft nach radial außen befördert. Die Verunreinigungen können im Sammelbereich an der radial inneren Umfangsseite des wenigstens einen Rotors abgeschieden werden.
  • Die Beladungs-Bestimmungseinrichtung arbeitet berührungslos. Auf diese Weise kann ein Verunreinigungs-Beladungszustand während des Betriebs, also bei drehendem Rotor, ermittelt werden. Es ist nicht erforderlich, die Abscheidevorrichtung zu stoppen, während der Verunreinigungs-Beladungszustand ermittelt wird.
  • Die wenigstens eine Abscheidewand kann wenigstens abschnittsweise für die elektromagnetischen Wellen wenigstens teilweise durchlässig. "Teilweise durchlässig" bedeutet, dass die wenigstens eine Abscheidewand die elektromagnetischen Wellen ohne Dämpfung oder mit einer dies geringen Dämpfung durchlässt. Auf diese Weise können die elektromagnetischen Wellen durch die wenigstens eine Abscheidewand hindurchgelangen. So können sich die elektromagnetischen Wellen bezüglich der Rotorachse von radial innen nach radial außen oder umgekehrt durch die wenigstens eine Abscheidewand und gegebenenfalls die abgeschiedene Verunreinigungen ausbreiten. So kann ein Verunreinigungs-Beladungszustands im Zusammenhang mit einer bezüglich der Rotorachse radialen Dicke der abgeschiedenen Verunreinigungen ermittelt werden.
  • Vorteilhafterweise kann die Abscheidewand wenigstens teilweise aus nichtmetallischem Material, insbesondere Kunststoffverbundwerkstoff, GFK oder dergleichen, sein. Auf diese Weise kann die Abscheidewand für elektromagnetische Wellen wenigstens teilweise durchlässig sein.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens ein Sender bezüglich der Rotorachse radial außerhalb der umfangsmäßigen Abscheidewand angeordnet sein und/oder wenigstens ein Empfänger kann bezüglich der Rotorachse radial außerhalb der umfangsmäßigen Abscheidewand angeordnet sein. Ein Raum innerhalb des der Abscheidewand kann so als Abscheideraum zur Abscheidung der Verunreinigung verwendet werden. Der wenigstens eine Sender und/oder der wenigstens eine Empfänger können außerhalb des mit Verunreinigungen beladenen Abscheideraums angeordnet werden. So kann eine Verschmutzung des wenigstens einen Senders und/oder des wenigstens einen Empfängers durch Verunreinigungen vermieden werden. Verschmutzungen von Sender und/oder Empfänger können die Funktion der Beladungs-Bestimmungseinrichtung beeinträchtigen. Ferner können der wenigstens eine Sender und/oder der wenigstens eine Empfänger außerhalb der Abscheidewand, insbesondere des Rotors, einfacher montiert werden.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann der wenigstens eine Rotor eine um die Rotorachse drehbare Spindel aufweisen, auf der die Abscheidewand drehbar gehalten wird, und eine gedachte Verbindungslinie zwischen wenigstens einem Sender und wenigstens einem Empfänger kann außerhalb der Spindel verlaufen. Auf diese Weise kann die Ausbreitung der elektromagnetischen Wellen nicht durch die Spindel behindert werden. Die Spindel selbst kann so aus einem für elektromagnetische Wellen nicht oder gering durchlässigen Material sein.
  • Vorteilhafterweise kann eine gedachte Verbindungslinie zwischen dem wenigstens einen Sender und dem wenigstens einen Empfänger tangential zu einem gedachten, Rotorachse koaxialen Kreiszylindermantel verlaufen. Auf diese Weise kann bei der Rotation des Rotors der Verunreinigungs-Beladungszustands des Sammelbereichs auf bezüglich der Rotorachse konstanter axialer Höhe ermittelt werden.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann der Zentrifugalabscheider wenigstens eine Drehzahl-Bestimmungseinrichtung aufweisen zur Bestimmung der Drehzahl des wenigstens einen Rotors. Durch Berücksichtigung der Drehzahl kann der Verunreinigungs-Beladungszustand genauer bestimmt werden.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens eine elektronische Auswerteeinrichtung mit der wenigstens einen Drehzahl-Bestimmungseinrichtung verbunden sein und Mittel aufweisen zur Bestimmung eines Verunreinigungs-Beladungszustands aus den empfangenen elektromagnetischen Wellen und der Drehzahl des Rotors. So kann der Verunreinigungs-Beladungszustand elektronisch aus der Drehzahl des Rotors und den empfangenen elektromagnetischen Wellen, respektive der Dämpfung der empfangenen elektromagnetischen Wellen, bestimmt werden.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können die elektromagnetischen Wellen Funkwellen sein. Zur Erzeugung und zum Empfang von Funkwellen können einfache, preiswerte und zuverlässig arbeitende Sender und Empfänger eingesetzt werden. Funkwellen sind bekanntermaßen elektromagnetische Wellen, deren Frequenz unterhalb von 3000 GHz liegt.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können die elektromagnetischen Wellen gerichtet sein. Auf diese Weise können die elektromagnetischen Wellen auf den wenigstens einen Sammelbereich ausgerichtet werden. So kann die Überwachung des Verunreinigungs-Beladungszustands effizienter durchgeführt werden. Bei gerichteten elektromagnetischen Wellen ist die Energie räumlich, insbesondere im Querschnitt, konzentriert. Die Energie kann auf den Sammelbereich konzentriert werden. Energieverluste in nicht interessierenden Bereichen außerhalb des Sammelbereichs können verringert werden. Insgesamt kann mit einer geringeren Sendeenergie gearbeitet werden als bei ungerichteten elektromagnetischen Wellen.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können wenigstens ein Teil der elektromagnetischen Wellen Dauersignale sein und/oder wenigstens ein Teil der elektromagnetischen Wellen können Pulssignale sein. Dauersignale haben den Vorteil, dass eine kontinuierliche Überwachung des Verunreinigungs-Beladungszustands durchgeführt werden kann. Pulssignale haben den Vorteil, dass bei gleicher Sendeleistung insgesamt benötigte Sendeenergie insgesamt verringert werden kann, da zwischen den Pulsen Sendepausen eingelegt werden. Alternativ kann eine entsprechende größere Sendeleistung pro Signalpuls eingesetzt werden kann, ohne die insgesamte Sendeenergie dadurch vergrößert werden muss.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens ein Sender und/oder wenigstens ein Empfänger an einer Gehäuseinnenseite eines Gehäuses der Abscheidevorrichtung angeordnet sein. Auf diese Weise können der wenigstens eine Sender und/oder der wenigstens eine Empfänger fest am Gehäuse montiert werden. Zur Wartung der Abscheidevorrichtung, insbesondere zur Reinigung und/oder zum Austausch des wenigstens einen Abscheidekörpers, müssen der wenigstens eine Sender und/oder der wenigstens eine Empfänger nicht entfernt werden.
  • Vorteilhafterweise kann das Gehäuse der Abscheidevorrichtung öffenbar sein. Auf diese Weise kann der wenigstens eine Abscheidekörper zu Wartungszwecken frei zugänglich gemacht werden.
  • Insbesondere bei der Verwendung von bewegten Abscheidekörpern, wie dies insbesondere in Zentrifugalabscheider der Fall ist, können der wenigstens eine Sender und der wenigstens eine Empfänger gehäusefest angeordnet sein und müssen nicht mit dem wenigstens einen Abscheidekörper bewegt werden.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens ein Sender und/oder wenigstens ein Empfänger fluiddicht gekapselt sein. Auf diese Weise können der wenigstens eine Sender und/oder wenigstens eine Empfänger vor Fluid und/oder Verunreinigung geschützt werden.
  • Vorteilhafterweise kann der wenigstens eine Sender und/oder der wenigstens eine Empfänger fluiddicht gekapselt in einem Fluid führenden Bereich der Abscheidevorrichtung, insbesondere innerhalb des Gehäuses, angeordnet sein.
  • Ferner wird die Aufgabe erfindungsgemäß bei der Beladungs-Bestimmungseinrichtung dadurch gelöst, dass die wenigstens eine Beladungs-Bestimmungseinrichtung wenigstens einen Sender für elektromagnetische Wellen und wenigstens einen Empfänger für von dem wenigstens einen Sender ausgesendete elektromagnetische Wellen aufweist, wobei der wenigstens eine Sender und der wenigstens eine Empfänger auf gegenüberliegenden Seiten wenigstens eines Sammelbereichs für abgeschiedene Verunreinigungen des wenigstens einen Abscheidekörpers angeordnet sind, wobei der wenigstens eine Abscheidekörper wenigstens abschnittsweise für die elektromagnetischen Wellen, die von dem wenigstens einen Sender gesendet werden, wenigstens teilweise durchlässig ist, und wobei der wenigstens eine Sender und der wenigstens eine Empfänger mit wenigstens einer Auswerteeinrichtung verbunden sind, mit der aus den mit dem wenigstens einen Empfänger empfangenen elektromagnetischen Wellen der Verunreinigungs-Beladungszustand des wenigstens einen Sammelbereichs ermittelt werden kann.
  • Außerdem wird die Aufgabe erfindungsgemäß bei dem Verfahren dadurch gelöst, dass mit wenigstens einem Sender elektromagnetische Wellen durch wenigstens einen Sammelbereich des wenigstens einen Abscheidekörpers für abgeschiedene Verunreinigungen gesendet wird, auf der dem Sender bezüglich des Sammelbereichs gegenüberliegenden Seite die durch den wenigstens einen Sammelbereich hindurchdringenden elektromagnetischen Wellen mit wenigstens einem Empfänger empfangen werden und mit wenigstens einer Auswerteeinrichtung aus den empfangenen elektromagnetischen Wellen ein Verunreinigungs-Beladungszustand des wenigstens einen Sammelbereichs ermittelt wird.
  • Im Übrigen gelten die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Abscheidevorrichtung, der erfindungsgemäßen Beladungs-Bestimmungseinrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren und deren jeweiligen vorteilhaften Ausgestaltungen aufgezeigten Merkmale und Vorteile untereinander entsprechend und umgekehrt. Die einzelnen Merkmale und Vorteile können selbstverständlich untereinander kombiniert werden, wobei sich weitere vorteilhafte Wirkungen einstellen können, die über die Summe der Einzelwirkungen hinausgehen.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Der Fachmann wird die in der Zeichnung, der Beschreibung und den Ansprüchen in Kombination offenbarten Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Es zeigen schematisch
    • Figur 1
    einen Längsschnitt einer Ölzentrifuge eines Motorölkreislaufs einer Brennkraftmaschine, die eine Beladungs-Bestimmungseinrichtung zur Bestimmung eines Verunreinigungs-Beladungszustands eines Rotors der Ölzentrifuge mit abgeschiedenem Ruß aufweist;
    Figur 2
    einen Querschnitt der Ölzentrifuge aus der Figur 1.
  • In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
    • Ausführungsform(en) der Erfindung
  • In den Figuren 1 und 2 ist eine Abscheidevorrichtung in Form einer Ölzentrifuge 10 eines ansonsten nicht gezeigten Motorölkreislaufs einer Brennkraftmaschine schematisch in einem Schnitt gezeigt. Die Ölzentrifuge 10 ist beispielhaft in einem Bypass des Motorölkreislaufs angeordnet und dient zum Entfernen von Partikeln 12, beispielsweise Rußpartikel oder dergleichen, aus dem Motoröl 14.
  • Die Ölzentrifuge 10 umfasst ein öffenbares Zentrifugengehäuse 16, in dem ein Rotor 18 austauschbar angeordnet ist. Der Rotor 18 ist um eine gedachte Rotorachse 20 drehbar in dem Zentrifugengehäuse 16 gelagert. Die Rotorachse 20 verläuft in der normalen Betriebsorientierung der Ölzentrifuge 10 räumlich vertikal. Sie kann auch anders ausgerichtet sein. Wenn im Folgenden von "radial", "axial", "koaxial", "umfangsmäßig" oder dergleichen die Rede ist, so bezieht sich dies, sofern nicht anders erwähnt, auf die Rotorachse 20.
  • Das Zentrifugengehäuse 16 hat in einer in der Figur 1 unteren Stirnseite einen Einlass 22 für zu reinigendes Motoröl 14. Im Inneren des Zentrifugengehäuses 16 ist der Einlass 22 mit einem Innenraum einer koaxialen Spindel 24 des Rotors 18 verbunden.
  • Das Zentrifugengehäuse 16 weist des Weiteren einen Auslass 26 für gereinigtes Motoröl 14 auf, welcher in der Figur 1 beispielhaft exzentrisch aus der unteren Stirnseite des Zentrifugengehäuses 16 herausführt.
  • Das Zentrifugengehäuse 16 kann beispielhaft durch Entfernen einer Deckelseite, in der Figur 1 oben, geöffnet werden, sodass der Rotor 18 zu Wartungszwecken, beispielsweise zur Reinigung oder zum Austausch, zugänglich ist.
  • Der Rotor 18 ist an den Enden der Spindel 24 im Zentrifugengehäuse 16 gelagert. Der Rotor 18 ist insgesamt als Rotationskörper bezüglich der Rotorachse 20 aufgebaut. Er verfügt über ein koaxiales, in dem Ausführungsbeispiel kreiszylindrisches, Rotorgehäuse 28 mit einer umfangsmäßigen Abscheidewand 30, einem stirnseitigen Deckelabschnitt 32 und einem stirnseitigen Bodenabschnitt 34. Der Deckelabschnitt 32 kann zu Wartungszwecken, beispielsweise zur Reinigung des Rotors 18, von der Abscheidewand 30 getrennt werden.
  • Die Spindel 24 führt koaxial durch den Bodenabschnitt 34 und den Deckelabschnitt 32. In der dem Deckelabschnitt 32 zugewandten Hälfte verfügt die Spindel 24 in ihrer radial äußeren Umfangswand über mehrere Öldurchlässe 36. Die Öldurchlässe 36 verbinden den Innenraum der Spindel 24 mit einem Abscheideraum 38 im Inneren des Rotorgehäuses 28.
  • Der Bodenabschnitt 34 weist darüber hinaus mehrere Ölabläufe 40 auf, welche exzentrisch zur Rotorachse 20 außerhalb der Spindel 24 angeordnet sind. Die Ölabläufe 40 verbinden den Abscheideraum 38 mit einem Auslassraum 42 des Zentrifugengehäuses 16 oberhalb des Bodenabschnitts 34. Aus dem Auslassraum 42 führt der Auslass 26 heraus.
  • Die radial innere Umfangsseite der Abscheidewand 30 des Rotors 18 dient als Sammelbereich 44 für von Motoröl 14 abgeschiedene Partikel 12. In den Figuren 1 ist beispielhaft ein sogenannter "Kuchen" aus abgeschiedenen Partikeln 12 angedeutet.
  • Die Abscheidewand 30 ist für elektromagnetische Funkwellen 50 durchlässig. Beispielsweise kann die Abscheidewand 30 aus Kunststoff sein.
  • Die Ölzentrifuge 10 verfügt über eine Beladungs-Bestimmungseinrichtung 46. Mit der Beladungs-Bestimmungseinrichtung 46 kann ein Verunreinigungs-Beladungszustand des Sammelbereichs 44 der Abscheidewand 30 in Bezug auf abgeschiedene Partikel 12 ermittelt werden. Der Verunreinigungs-Beladungszustands gibt an, inwieweit der Sammelbereich 44 mit Partikeln 12 beladen ist.
  • Die Beladungs-Bestimmungseinrichtung 46 umfasst einen Sender 48, mit dem gerichtete elektromagnetische Funkwellen 50 ausgesendet werden können. Ferner umfasst die Beladungs-Bestimmungseinrichtung 46 einen Empfänger 52, mit dem die Funkwellen 50 empfangen werden können. Der Sender 48 und der Empfänger 52 sind mit einer elektronischen Steuer- und Auswerteeinrichtung 54 der Beladungs-Bestimmungseinrichtung 46 verbunden. Die Steuer- und Auswerteeinrichtung 54 ihrerseits ist mit einer Steuervorrichtung 56 der ansonsten nicht gezeigten Brennkraftmaschine verbunden.
  • Der Sender 48 und der Empfänger 52 sind auf gegenüberliegenden Seiten des Rotors 18 jeweils an der radialen inneren Umfangsseite des Zentrifugengehäuses 16 befestigt. Sender 48 und Empfänger 52 sind jeweils fluiddicht gekapselt.
  • Eine gedachte Verbindungslinie 58 zwischen dem Sender 48 und dem Empfänger 52 erstreckt sich tangential zu einem gedachten, zur Rotorachse 20 koaxialen Kreiszylinder. Die Verbindungslinie 58 erstreckt sich außerhalb, das heißt exzentrisch, zur Spindel 24. Beispielhaft befinden sich der Sender 48 und der Empfänger 52 in der bezüglich der Rotorachse 20 gleichen axialen Höhe. Der Sender 48 und der Empfänger 52 befinden sich auf den gegenüberliegenden Seiten des Sammelbereichs 44. Die gedachte Verbindungslinie 58 kreuzt die Abscheidewand 30 und den Sammelbereich 44 jeweils zweimal und verläuft dabei quer durch den Abscheideraum 38. Der Sender 48 ist zu dem Empfänger 52 hin ausgerichtet. Entsprechend ist der Empfänger 52 auf den Sender 48 ausgerichtet. Die mit dem Sender 48 erzeugten Funkwellen 50 durchqueren den Innenraum des Zentrifugengehäuses 16, einen ersten Abschnitt der Abscheidewand 30, der dem Sender 48 zugewandt ist, und den dahinter gelegenen Sammelbereich 44 mit den dort abgeschiedenen Partikeln 12. Im Abscheideraum 38 gelangen die Funkwellen 50 zunächst zu dem Sammelbereich 44 mit den abgeschiedenen Partikeln 12 auf der anderen Seite der Abscheidewand 30 und durchqueren einen zweiten Abschnitt der Abscheidewand 30 auf der dem Empfänger zwei 50 zugewandten Seite. Hinter dem zweiten Abschnitt der Abscheidewand 30 gelangen die Funkwellen 50 zu dem Empfänger 52. Abhängig von der Beladung mit abgeschiedenen Partikeln 12 werden die Funkwellen 50 beim beispielhaft zweimaligen durchqueren des Sammelbereichs 44 gedämpft.
  • Mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung 54 wird die Dämpfung der Funkwellen 50 bestimmt und daraus der Verunreinigungs-Beladungszustand des Sammelbereichs 44 mit Partikeln 12 ermittelt. Der Verunreinigungs-Beladungszustand wird beispielhaft in Form eines Beladungsgrades angegeben. Der Verunreinigungs-Beladungszustand wird der Steuervorrichtung 56 der Brennkraftmaschine übermittelt. Sobald der Verunreinigungs-Beladungszustand eine vorgegebene Grenze überschreitet, wird mit der Steuervorrichtung 56 ein entsprechender Hinweis generiert, dass eine Wartung der Ölzentrifuge 10 erforderlich ist. Der Hinweis kann beispielhaft einen ein entsprechendes Ausgabemittel weitergeleitet werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Hinweis bei Bedarf ausgelesen werden.
  • Optional verfügt die Ölzentrifuge 10 über eine Drehzahl-Bestimmungseinrichtung 60, mit der die Drehzahl des Rotors 18 bestimmt werden kann. Die Drehzahl-Bestimmungseinrichtung 60 ist ebenfalls mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung 54 verbunden. Auf diese Weise kann die Drehzahl zusätzlich zur Ermittlung des Verunreinigungs-Beladungszustands des Rotors 18 herangezogen werden.
  • Beim Betrieb der Ölzentrifuge 10 zu reinigendes Motoröl 14 durch den Einlass 22 in den Innenraum der Spindel 24 geleitet. Das zu reinigende Motoröl 14 strömt unter Druck durch die Öldurchlässe 36 in den Abscheideraum 38. Durch den Rückstoß wird der Rotor 18 rotierend angetrieben. Durch die Rotation des Rotors 18 werden aufgrund der Zentrifugalkraft die schwereren Partikel 12 nach radial außen befördert und lagern sich in dem Sammelbereich 44 an der radial inneren Umfangsseite der Abscheidewand 30 ab und bilden den Kuchen. Das von den Partikeln 12 befreite Motoröl sinkt nach unten und verlässt durch die Ölabläufe 40 den Abscheideraum 38. Das gereinigte Motoröl 14 gelangt in den Auslassraum 42 und verlässt diesen durch den Auslass 26.
  • Die Überprüfung des Verunreinigungs-Beladungszustands wird bei drehendem Rotor 18 kontinuierlich während des Betriebs der Ölzentrifuge 10 durchgeführt.

Claims (13)

  1. Abscheidevorrichtung (10) zur Abscheidung von Verunreinigungen (12) aus zu reinigendem Fluid (14), mit wenigstens einem Abscheidekörper (30) mit wenigstens einem Sammelbereich (44), in dem sich Verunreinigungen (12) sammeln können, und mit wenigstens einer Beladungs-Bestimmungseinrichtung (46), mit der ein Verunreinigungs-Beladungszustand wenigstens eines Teils wenigstens eines Sammelbereichs (44) ermittelt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Beladungs-Bestimmungseinrichtung (46) wenigstens einen Sender (48) für elektromagnetische Wellen (50) und wenigstens einen Empfänger (52) für von dem wenigstens einen Sender (48) ausgesendete elektromagnetische Wellen (50) aufweist, wobei der wenigstens eine Sender (48) und der wenigstens eine Empfänger (52) auf gegenüberliegenden Seiten wenigstens eines Sammelbereichs (44) für abgeschiedene Verunreinigungen (12) des wenigstens einen Abscheidekörpers (30) angeordnet sind, wobei der wenigstens eine Abscheidekörper (30) wenigstens abschnittsweise für die elektromagnetischen Wellen (50), die von dem wenigstens einen Sender (48) gesendet werden, wenigstens teilweise durchlässig ist, und wobei der wenigstens eine Sender (48) und der wenigstens eine Empfänger (52) mit wenigstens einer Auswerteeinrichtung (54) verbunden sind, mit der aus den mit dem wenigstens einen Empfänger (52) empfangenen elektromagnetischen Wellen (50) der Verunreinigungs-Beladungszustand des wenigstens einen Sammelbereichs (44) ermittelt werden kann.
  2. Abscheidevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Abscheidevorrichtung ein Zentrifugalabscheider (10) ist, der wenigstens einen Rotor (18) aufweist, welcher um eine Rotorachse (20) drehbar ist, und der eine Abscheidewand (30) aufweist, welche die Rotorachse (20) umfangsmäßig umgibt und an dessen radial innerer Umfangsseite ein Sammelbereich (44) für abgeschiedene Verunreinigungen (12) realisiert ist, wobei wenigstens die Abscheidewand (30) wenigstens abschnittsweise für die elektromagnetischen Wellen (50) wenigstens teilweise durchlässig ist.
  3. Abscheidevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Sender (48) bezüglich der Rotorachse (20) radial außerhalb der umfangsmäßigen Abscheidewand (30) angeordnet ist und/oder wenigstens ein Empfänger (52) bezüglich der Rotorachse (20) radial außerhalb der umfangsmäßigen Abscheidewand (30) angeordnet ist.
  4. Abscheidevorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Rotor (18) eine um die Rotorachse (20) drehbare Spindel (24) aufweist, auf der die Abscheidewand (30) drehbar gehalten wird, und eine gedachte Verbindungslinie (58) zwischen wenigstens einem Sender (48) und wenigstens einem Empfänger (52) außerhalb der Spindel (24) verläuft.
  5. Abscheidevorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentrifugalabscheider (10) wenigstens eine Drehzahl-Bestimmungseinrichtung (60) aufweist zur Bestimmung der Drehzahl des wenigstens einen Rotors (18).
  6. Abscheidevorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine elektronische Auswerteeinrichtung (54) mit der wenigstens einen Drehzahl-Bestimmungseinrichtung (60) verbunden ist und Mittel aufweist zur Bestimmung eines Verunreinigungs-Beladungszustands aus den empfangenen elektromagnetischen Wellen (50) und der Drehzahl des Rotors (18).
  7. Abscheidevorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetischen Wellen (50) Funkwellen sind.
  8. Abscheidevorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetischen Wellen (50) gerichtet sind.
  9. Abscheidevorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der elektromagnetischen Wellen (50) Dauersignale sind und/oder wenigstens ein Teil der elektromagnetischen Wellen Pulssignale sind.
  10. Abscheidevorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Sender (48) und/oder wenigstens ein Empfänger (52) an einer Gehäuseinnenseite eines Gehäuses (16) der Abscheidevorrichtung (10) angeordnet ist.
  11. Abscheidevorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Sender (48) und/oder wenigstens ein Empfänger (52) fluiddicht gekapselt ist.
  12. Beladungs-Bestimmungseinrichtung (46) für eine Abscheidevorrichtung (10) zur Abscheidung von Verunreinigungen (12) aus zu reinigendem Fluid (14), mit der ein Verunreinigungs-Beladungszustand wenigstens eines Teils wenigstens eines Sammelbereichs (44) wenigstens eines Abscheidekörpers (30) der Abscheidevorrichtung (10), in dem sich Verunreinigungen (12) sammeln können, ermittelt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Beladungs-Bestimmungseinrichtung (46) wenigstens einen Sender (48) für elektromagnetische Wellen (50) und wenigstens einen Empfänger (52) für von dem wenigstens einen Sender (48) ausgesendete elektromagnetische Wellen (50) aufweist, wobei der wenigstens eine Sender (48) und der wenigstens eine Empfänger (52) auf gegenüberliegenden Seiten wenigstens eines Sammelbereichs (44) für abgeschiedene Verunreinigungen (12) des wenigstens einen Abscheidekörpers (30) angeordnet sind, wobei der wenigstens eine Abscheidekörper (30) wenigstens abschnittsweise für die elektromagnetischen Wellen (50), die von dem wenigstens einen Sender (48) gesendet werden, wenigstens teilweise durchlässig ist, und wobei der wenigstens eine Sender (48) und der wenigstens eine Empfänger (52) mit wenigstens einer Auswerteeinrichtung (54) verbunden sind, mit der aus den mit dem wenigstens einen Empfänger (52) empfangenen elektromagnetischen Wellen (50) der Verunreinigungs-Beladungszustand des wenigstens einen Sammelbereichs (44) ermittelt werden kann.
  13. Verfahren zur Ermittlung eines Verunreinigungs-Beladungszustands wenigstens eines Teils wenigstens eines Sammelbereichs (44) wenigstens eines Abscheidekörpers (30) wenigstens einer Abscheidevorrichtung (10) zur Abscheidung von Verunreinigungen (12) von einem zu reinigenden Fluid (14), dadurch gekennzeichnet, dass mit wenigstens einem Sender (48) elektromagnetische Wellen (50) durch wenigstens einen Sammelbereich (44) des wenigstens einen Abscheidekörpers (30) für abgeschiedene Verunreinigungen (12) gesendet wird, auf der dem Sender (48) bezüglich des Sammelbereichs (44) gegenüberliegenden Seite die durch den wenigstens einen Sammelbereich (44) hindurchdringenden elektromagnetischen Wellen (50) mit wenigstens einem Empfänger (52) empfangen werden und mit wenigstens einer Auswerteeinrichtung (54) aus den empfangenen elektromagnetischen Wellen (50) ein Verunreinigungs-Beladungszustand des wenigstens einen Sammelbereichs (44) ermittelt wird.
EP21177043.3A 2021-06-01 2021-06-01 Abscheidevorrichtung zur abscheidung von verunreinigungen aus zu reinigendem fluid, beladungs-bestimmungseinrichtung für eine abscheidevorrichtung und verfahren zur ermittlung eines verunreinigungs-beladungszustands Pending EP4098366A1 (de)

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