FI125050B - Järjestelmä ja menetelmä virtaavan nesteen puhdistamiseksi - Google Patents

Description

PUHDISTUSJÄRJESTELMÄ JA -MENETELMÄ VIRTAA VAN NESTEEN PUHDISTAMISEKSI

TEKNIIKAN ALA

Kyseinen keksintö koskee virtaavan nesteen puhdistamiseen tarkoitettua järjestelmää ja menetelmää. Erityisesti keksintö koskee puhdistusjärjestelmää ja -menetelmää, joka reaaliaikaisesti havaitsee ja poistaa hiukkasia virtaavasta nesteestä.

KEKSINNÖN TAUSTAA

Virtaavan nesteen puhdistamiseksi on kehitelty useita sovelluksia. Etenkin teollisuudessa on laajasti huomioitu erinäisten työstökoneiden voiteluaineiden puhtaanapidon tarve, minkä seurauksena on kehitetty lukuisia järjestelmiä voiteluaineen puhtauden ylläpitämiseksi. Nykyisissä olemassa olevissa järjestelmissä on kuitenkin puutteita.

Mekaanisen koneen käyttö aiheuttaa luonnollisesti koneen osien kulumista, minkä seurauksena osista irtoaa hiukkasia, jotka sekoittuvat järjestelmien läpi virtaavaan nesteeseen. Useassa työstökoneessa käytetään läpivirtaavaa nestettä voiteluaineena osien välisen kitkan pienentämiseksi sekä kulumisen estämiseksi, mikä pidentää laitteen käyttöikää. Virtaavaa nestettä voidaan myös käyttää muihin tarkoituksiin, kuten hydrulijärjestelmissä, jossa nesteen pääasiallinen tarkoitus on toimia voiman välittäjäaineena. Virtaavaan nesteeseen sekoittuvat hiukkaset vaikuttavat sekä virtaavan nesteen ominaisuuksiin että koneen kulumiseen sekä saattavat indikoida ko-neviasta. Tutkimusten mukaan pienemmät hiukkaset (puhutaan alle 100 mikrometristä) vaikuttavat nesteen ominaisuuksiin ja suuremmat (yli 100 mikrometriä) puolestaan rasittavat koneen osia ja saattavat indikoida koneviasta. Pidempiaikainen likapitoisuuden kasvu virtaavassa nesteessä aiheuttaa vakavia koneongelmia ja johtaa lopulta konerikkoon.

Tekniikan tason nesteen puhtauden ylläpitomenetelmät perustuvat lähinnä erinäisiin suodatusjärjestelmiin sekä näytteenottomenetelmiin. Suodatusjärjestelmät käsittävät vaihtelevan määrän ja erityyppisiä suodattimia, joilla pyritään pysäyttämään nesteessä virtaavia likahiukkasia. Suodatinjärjestelmissä on kuitenkin puutteita. Ti heämpään rakenteeseen tarttuu pienempiä hiukkasia mutta samalla se heikentää nesteen virtausta. Ajan myötä suodattimet myös kuluvat ja tukkiutuvat, minkä johdosta niiden toimintatehokkuus heikkenee ja niitä on säännöllisesti vaihdettava tai puhdistettava. Koska suodattimien toimintakuntoa on vaikea arvioida, eivät ne yksinään ole järkevä ratkaisu virtaavan nesteen puhtauden ylläpitämiseksi.

Nykypäivän näytteenottomenetelmät perustuvat siihen, että virtaavasta nesteestä otetaan määräajoin pieni määrä nestettä, joka esim. laboratoriomenetelmin tai teollisuudessa tehtaan omien hiukkaslaskurien avulla analysoidaan. Menetelmästä riippuen tutkimusprosessi kestää muutamasta päivästä useampaan kuukauteen, minkä aikana koneisiin on saattanut syntyä jo vakavia vaurioita. Nykyisillä menetelmillä on siten täysin mahdotonta toteuttaa ennakoivia huoltotoimenpiteitä. Suuren viiveen lisäksi näytteenoton heikkoutena on analysointiin käytettävä pieni näytemäärä, joka ei välttämättä anna oikeata kuvaa virtaavan nesteen likapitoisuudesta.

Lisäksi tehtaassa käytettävät hiukkaslaskurit indikoivat ainoastaan pieniä hiukkasia. Myös laboratorioanalyyseissa tutkitaan vain öljyn puhtautta, eikä niissä huomioida itse koneen kuntoa. Tutkimuksissa huomiotta jäävät isot koneen vikaantumisesta indikoivat hiukkaset. Nykyisten järjestelmien ja menetelmien avulla onkin vaikea toteuttaa koneiden kuntoon perustuvaa kunnonvalvontaa.

KEKSINNÖN YHTEENVETO

Esillä olevan keksinnön tavoitteena on poistaa edellä mainitut epäkohdat tai vähintäänkin lievittää niitä. Erityisesti keksintö pyrkii aikaansaamaan useaan käyttökohteeseen helposti asennettavan järjestelmän, joka pystyy reaaliaikaisesti sekä havaitsemaan että poistamaan erikokoisia, -muotoisia ja -määrän hiukkasia virtaavasta nesteestä.

Keksinnön tavoitteet saavutetaan itsenäisten patenttivaatimuksien määrittelemillä piirteillä.

Keksinnön mukaiselle puhdistusjärjestelmälle on tunnusomaista se, mikä on esitetty itsenäisen patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa. Keksinnön mukaiselle puhdistusmenetelmälle on tunnusomaista se, mikä on esitetty itsenäisen patenttivaatimuksen 6 tunnusmerkkiosassa.

Keksinnön eräitä edullisia suoritusmuotoja on esitetty epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa.

Keksinnön erään näkökulman mukaan esillä olevan keksinnön mukainen puhdistus-järjestelmä käsittää - havainnointiyksikön hiukkasen havaitsemiseksi virtaavassa nesteessä, - ohjattavan venttiilin, joka ohjattava venttiili käsittää vähintään yhden tuloliitännän ja kaksi lähtöliitäntää, nesteen ohjaamiseksi käyttökohteelle tai kiertokanavaan, - kiertokanavan nesteen ohjaamiseksi vähintään yhden suodattimen lävitse, - vähintään yhden suodattimen hiukkasen erottamiseksi virtaavasta nesteestä ja - ohjausjärjestelmän, missä havainnointiyksikkö, ohjattava venttiili, kiertokanava, suodatin ja ohjausjärjestelmä ovat toiminnallisessa yhteydessä siten, että ohjausjärjestelmä on järjestetty kytkemään ohjattavan venttiilin havainnointiyksikön havaintojen perusteella siten, että poistettavan hiukkasen ilmetessä, riittävä määrä nestettä, joka neste sisältää poistettavan hiukkasen, virtaa kiertokanavaan takaisin havainnointiyksikön kautta ohjattavalle venttiilille, jolloin suodatin on järjestetty erottamaan hiukkasen nesteestä ohjattavan venttiilin ja havainnointiyksikön välillä.

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaan järjestelmä asennetaan putkiston ja/tai letkujen sekä soveltuvien liitäntöjen avulla käyttökohteeseen. Käyttökohde käsittää puhdistettavaa virtaavaa nestettä, kuten esim. työstökoneiden lävitse virtaavaa voiteluainetta.

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaan käyttökohteelta poistuva neste virtaa järjestelmän havainnointiyksikön kautta ohjattavalle venttiilille. Ohjattavalta venttiililtä neste joko jatkaa takaisin käyttökohteeseen tai neste ohjataan kiertokanavaan takaisin havainnointiyksikön kautta ohjattavalle venttiilille. Ohjattavan venttiilin ja havainnointiyksikön välillä on vähintään yksi suodatin, jonka suodattimen lävitse neste virtaa palatessa havainnointiyksikön kautta ohjattavalle venttiilille. Ohjattavalta venttiililtä neste jälleen joko jatkaa käyttökohteeseen tai neste ohjataan kierto- kanavaan. Virtaavaa nestettä voidaan kierrättää niin kauan, kunnes poistettavat hiukkaset on saatu eroteltua nesteestä.

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaan ohjattavan venttiiliin ohjaus aikaansaadaan automatisoidulla ohjausjärjestelmällä. Havainnointiyksikön välittämien havaintojen perusteella ohjausjärjestelmä ohjaa venttiiliä. Eräässä sovellusmuodossa venttiilin kytkentä on aikaansaatu siten, että neste oletusarvoisesti virtaa takaisin käyttökohteelle, mutta mikäli havainnointiyksikkö havaitsee poistettavan hiukkasen, kääntää ohjausjärjestelmä virtauksen ohjattavan venttiilin avulla kiertokanavaan.

Ohjaus voidaan erään suoritusmuodon mukaisesti toteuttaa esim. automatisoidulla ohjausjärjestelmällä siten, että nesteen virtausnopeuden sekä havainnointiyksikön ja ohjattavan venttiilin välisen etäisyyden perusteella suoritetaan tietyn ajanjakson mittainen, vaihtoehtoisesti myös tietyn viiveen jälkeen, nesteen ohjaus kiertokanavaan. Virtausnopeuden sekä havainnointiyksikön ja ohjattavan venttiilin etäisyyden perusteella asetetaan ajanjakso ja vaihtoehtoisesti lisäksi viive, jotka viive ja ajanjakso vaaditaan hiukkasen/hiukkasten ohjaamiseksi kiertokanavaan.

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaan virtaavassa nesteessä havaittavat hiukkaset voidaan määrittää esim. muodon, koon ja/tai määrän mukaan. Hiukkasten havainnointi voidaan määrittää/kalibroida käyttökohteen tarpeen mukaan. Tarpeen mukaan ja käytetyn havainnointitekniikan perusteella voidaan havaita jopa 3 mikrometrin kokoluokan hiukkaset. Virtaavan nesteen ominaisuuksien ylläpitämiseksi järjestelmällä voidaan havaita pienemmät hiukkaset, mielellään, 3-100 mikrometrin kokoluokkaa. Laitteen, esim. työstökoneen, kuntoon perustuvaa kunnonvalvontaa voidaan suorittaa määrittelemällä järjestelmä havaitsemaan suuremmat, yli 100 mikrometrin hiukkaset, sekä vakavista koneongelmista indikoivat vielä suuremmat yli 150 mikrometrin hiukkaset. Käyttökohteen mukaan järjestelmä voidaan määrittää havaitsemaan kaiken kokoluokan hiukkasia, pienistä yli 3 mikrometrin hiukkasista yli 100 mikrometrin sekä yli 150 mikrometrin hiukkasiin· Järjestelmässä käytettävä havainnointiyksikkö käsittää, mielellään, konenäköön perustuvaa kuvantamistekniikkaa, mutta lisäksi tai vaihtoehtoisesti voidaan myös käyttää muuta havainnointitekniikka, kuten esim. Hall-antureita, valokuituantureita ja/tai magneettikenttää. Konenäkö käsittää yleisesti valonlähteen, (video)kameran ja tietokoneen. Tietokone on yleisesti varustettu kuvankäsittelyohjelmalla, joka ohjelma tulkitsee kuvaa automaattisesti. Nykyisillä suumopeuskameroilla päästään erit täin tarkkaan kuvanseurantaan. Tallennusmahdollisuus tavanomaisissa sovelluksissa on n. 1000 kuvaa sekunnissa, edistyksellisimmissä sovelluksissa tarvittaessa jopa yli miljoona kuvaa sekunnissa.

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaan järjestelmä käsittää lisäksi näytteenoton.

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaan käyttölaitteelta poistuva neste virtaa esillä olevan järjestelmän ensimmäisen havainnointiyksikön kautta ensimmäiselle ohjattavalle venttiilille. Ensimmäisellä ohjattavalla venttiilillä neste ohjataan joko näytteenottopulloihin tai neste jatkaa matkaa suodattimen ja toisen havainnointiyksikön kautta toiselle ohjattavalle venttiilille. Näytteenotto voidaan suorittaa esim. havainnointiyksikön havaintojen perusteella, ajastettuna ja/tai manuaalisesti. Suoritusmuodot, joissa näytteenotto on toteutettu ainoastaan ajastettuna ja/tai manuaalisesti, voidaan vaihtoehtoisesti toteuttaa ilman ensimmäistä havainnointiyksikköä. Toiselta ohjattavalta venttiililtä neste joko jatkaa takaisin käyttökohteelle tai neste ohjataan kiertokanavaan takaisin toisen havainnointiyksikön kautta toiselle ohjattavalle venttiilille. Toisen ohjattavan venttiilin ja havainnointiyksikön välillä on vähintään yksi suodatin, jonka suodattimen lävitse neste virtaa palatessa havainnointiyksikön kautta takaisin toiselle ohjattavalle venttiilille, josta toiselta ohjattavalta venttiililtä neste joko jatkaa käyttökohteelle tai neste ohjataan kiertokanavaan. Vir-taavaa nestettä voidaan kierrättää niin kauan, kunnes poistettavat hiukkaset on saatu eroteltua nesteestä.

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaan järjestelmä käsittää hälytysjärjestelmän. Hälytysjärjestelmä voi toteuttaa hälytys signaalin esim. ääninäytteellä ja/tai visuaalisesti. Hälytys voidaan suorittaa esim. havainnointiyksikön havaintojen perusteella, ennalta määritetyn hiukkasen koon, muodon ja/tai määrään perusteella. Hälytys voidaan lisäksi tai vaihtoehtoisesti suorittaa, kun järjestelmä on suorittanut näytteenoton. Hälytys voi myös indikoida järjestelmän ja/tai käyttökohteessa ilmenneestä viasta.

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaan puhdistettava virtaava neste on öljyä tai vettä. Virtaava neste voi myös olla esim. voiteluaine koostuen ainakin osittain öljystä.

Yleisesti järjestelmään soveltuvia toteuttamiskelpoisia venttiiliratkaisuja ovat venttiilit, jotka käsittävät vähintään yhden tulo- ja vähintään kaksi lähtöliitäntää. Yksi toteuttamiskelpoinen ratkaisu on käyttää 3-tieventtiilejä, joilla nesteen virtaus sallitaan yhdestä tuloliitännästä yhteen lähtöliitäntään kerralla. Havaitun poistettavan hiukkasen ilmetessä ja/tai näytteenoton yhteydessä, neste ohjataan toiseen lähtöliitäntään, jolloin virtaus ensimmäiseen lähtöliitäntään on estetty. Venttiilin ohjaus aikaansaadaan automaattiseksi liittämällä venttiiliin toimilaite, joka toimilaite ohjausjärjestelmään kytkettynä suorittaa venttiilin tulo-lähtö-kytkennän ohjausjärjestelmän käskyjen mukaan. Venttiilin toimilaitteena voidaan käyttää esim. sähkömoottoria tai solenoidia. Tällä tavoin päästään automatisoituihin erittäin nopeasti reagoiviin venttiiliratkaisuihin, mikä mahdollistaa reaaliaikaisen nesteen ohjauksen keksinnön mukaisessa puhdistusjärjestelmässä. Järjestelmässä voidaan myös tarvittaessa käyttää useamman tulo- ja lähtöliitännän venttiiliä, kuten 4-tieventtiiliä.

Keksinnön erään toisen näkökulman mukaan esillä olevan keksinnön mukainen menetelmä virtaavan nesteen puhdistamiseksi käsittää vähintään vaiheet: - puhdistettava neste siirretään käyttökohteelta puhdistusjärjestelmään, - neste siirretään havainnointiyksikön lävitse, - havainnointiyksikössä havainnoidaan mahdollisia hiukkasia, - neste siirretään ohjattavalle venttiilille, jossa hiukkashavaintojen perusteella joko neste ohjataan käyttökohteelle tai neste ohjataan kiertokanavaan vähintään yhden suodattimen lävitse havainnointiyksikön kautta takaisin ohjattavalle venttiilille.

Keksinnön mukaisen puhdistusjärjestelmän hyödyllisyys perustuu lukuisiin asioihin. Järjestelmän avulla voidaan havaita laaja skaala vaihtelevan kokoisia, määrän ja/tai muotoisia hiukkasia. Järjestelmä voidaan automatisoida havaitsemaan ja poistamaan reaaliaikaisesti hiukkasia virtaavasta nesteestä. Järjestelmän avulla voidaan seurata käyttölaitteen, kuten työstökoneen, kuntoa reaaliaikaisesti. Tämän kautta päästään puuttumaan vikoihin ja ongelmiin heti niiden ilmetessä.

Lisäksi järjestelmä on helppo asentaa ja soveltuu useaan käyttökohteeseen. Erään sovellusmuodon putkesta putkeen -periaatteella toimiva asennus on yksinkertaisesti integroitavissa useaan käyttökohteeseen. Järjestelmän muokattavuus yksittäisten komponenttien sekä osakokonaisuuksien osalta mahdollistaa lisäksi edullisen valmistuksen sekä edesauttaa sovelluksen käyttöä ja asennusta useassa kohteessa.

Termillä "käyttökohde" tarkoitetaan tässä hakemuksessa laitetta, konetta ja/tai järjestelmää, joka käsittää puhdistettavaa virtaavaa nestettä kuten esimerkiksi työstökonetta ja sen läpivirtaavaa voiteluainetta.

PIIRUSTUSTEN LYHYT KUVAUS

Seuraavassa selostetaan tarkemmin keksinnön edullisia suoritusmuotoja viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää esillä olevan keksinnön erään suoritusmuodon mukaista puhdis-tusjärjestelmää, kuvio 2 esittää esillä olevan keksinnön erään toisen suoritusmuodon mukaista puhdistusj ärj e stelmää, kuvio 3 esittää erään suoritusmuodon mukaista vuokaaviota esillä olevan keksinnön mukaisesta menetelmästä hiukkasen poistamiseksi virtaavasta nesteestä ja kuvio 4 esittää erään toisen suoritusmuodon mukaista vuokaaviota esillä olevan keksinnön mukaisesta menetelmästä hiukkasen poistamiseksi virtaavasta nesteestä.

ERÄIDEN SUORITUSMUOTOJEN TARKEMPI KUVAUS

Kuvio 1 esittää esillä olevan keksinnön erään suoritusmuodon mukaista puhdistus-järjestelmää. Puhdistusjärjestelmä 102 virtaavan nesteen puhdistamiseksi käsittää havainnointiyksikön 106, ohjattavan venttiilin 108, vähintään yhden suodattimen 110a, 110b sekä välineet 112 virtaavan nesteen kuljettamiseksi kuten esim. putkistoa ja/tai letkuja. Puhdistusjärjestelmä 102 aikaansaadaan käyttökohteen 104 yhteyteen siten, että käyttökohteessa 104 käytettävä puhdistettava neste pääsee virtaamaan puhdistusjärjestelmään 102, kuviossa 1 havainnollistettuun suuntaan V. Eri sovellusmuodoissa puhdistusjärjestelmä 102 aikaansaadaan soveltuvien liitäntöjen avulla suoraan putkesta putkeen käyttökohteeseen 104.

Kuvion 1 suodattimet 110a, 110b kuvastavat kahta soveltuvaa sijaintia suodattimille. Suodattimen 110a sijainnin hyötynä on se, että aina kun virtaava neste poistuu käyttökohteelta 104, kulkee se suodattimen 110a lävitse, joten likahiukkaset saadaan mahdollisesti eroteltua nesteestä ennen kuin neste saapuu havainnointiyksiköl-le 106 tai ohjattavalle venttiilille 108. Täten mahdollisesti vähennetään ohjattavan venttiilin 108 ohjausta ja neste pääsee suoraan virtaamaan takaisin käyttökohteelle 104, suuntaan A. Suodatin 110a sijaitsee lisäksi edullisesti kiertokanavan 114 etupuolella siten, että mikäli havainnointiyksikkö 106 havaitsee nesteessä poistettavan hiukkasen ja neste ohjataan kiertokanavaan 114, virtaa neste suodattimen 110a lävitse ja hiukkanen saadaan eroteltua nesteestä, ennen kuin se virtaa havainnointiyk-sikön 106 ja ohjattavan venttiilin 108 lävitse. Toisaalta sijoittamalla suodatin 110b kiertokanavaan 114, ei suodatin 110b lähtökohtaisesti vaikuta nesteen virtaukseen, nesteen poistuessa käyttökohteelta 104. Näin virtaus pysyy muuttumattomana ja poistettavan hiukkasen ilmetessä neste voidaan kuitenkin ohjata venttiililtä 108 kiertokanavaan 114, jossa kiertokanavassa 114 suodatin 110b sijaitsee ja jonka suodattimen 110b avulla hiukkanen saadaan eroteltua nesteestä.

Suodattimet 110a, 110b esittävät ainoastaan kahta soveltuvaa suodattimen sijaintia esillä olevan keksinnön puhdistusjärjestelmälle 102. Suodattimia 110a, 110b voidaan käyttää eri sovellusmuodoissa yhdessä ja lisäksi järjestelmään voidaan sijoittaa useampi suodatin kuviossa 1 havainnollistetun kahden suodattimen 110a, 110b tueksi, mahdollistaen tehokkaan suodatinjärjestelmän puhdistusjärjestelmään 102. Esitetyt esimerkit huomioiden suodattimien 110a, 110b sijoittaminen sekä vaihtoehtoisten ratkaisujen soveltaminen tehokkaan suodatuksen toteuttamiseksi puhdistus-järjestelmässä 102 on selvää alan ammattimiehelle.

Puhdistusjärjestelmässä 102 havainnointiyksikkö 106 on edullisesti aikaansaatu ohjattavan venttiilin 108 etupuolelle. Kun neste läpäisee havainnointiyksikön 106, välittyy tietoa järjestelmään aikaansaadulle ohjausjärjestelmälle. Ohjausjärjestelmän avulla ohjattavan venttiilin 108 kytkentää voidaan ohjata suuntaan Aja B. Edullisesti ohjattava venttiili 108, kuten esim. 3-tieventtiili, on varustettu toimilaitteella, joka toimilaite mahdollistaa automaattisen ja etäältä ohjaamisen. Edullisesti ohjattava venttiili 108 on lähtökohtaisesti kytkettynä suuntaan A, ja mikäli havainnointiyk- sikkö 106 havaitsee nesteessä poistettavan hiukkasen, kytkeytyy venttiili 108 suuntaan B ja neste ohjautuu kiertokanavaan 114. Nesteen ohjaus kiertokanavaan 114 ajastetaan siten, että tarvittava määrä nestettä, joka neste sisältää havaitun poistettavan hiukkasen, ohjautuu kiertokanavaan 114. Ohjattavan venttiilin 108 kytkentäaika suuntaan B voidaan asettaa esim. nesteen virtausnopeuden sekä havaitsemisyksikön 106 ja ohjattavan venttiilin 108 välisen etäisyyden perusteella. Ohjausjärjestelmään voidaan lisäksi määrittää viive ennen kuin ohjattavan venttiilin 108 kytkentä suuntaan B alkaa. Viiveellä voidaan estää ylimääräisen nesteen ohjautumista kiertokanavaan 114. Ohjattavan venttiilin 108 ohjaus voidaan aikaansaada täysin automaattiseksi. Puhdistusjärjestelmä 102 voidaan esim. varustaa virtausantureilla, jotka välittävät nesteen virtausnopeuden ohjausjärjestelmälle. Puhdistusjärjestelmän varustaminen virtausantureilla on erityisen edullista, jos nesteen virtausnopeus vaihtelee. Havaitsemisyksikön 106 ja ohjattavan venttiilin 108 välinen etäisyys voidaan myös todentaa soveltuvin mittaus-ja/tai paikannusvälinein.

Eri sovellusmuotoihin voidaan myös aikaansaada useampi havainnointiyksikkö 106, ohjattava venttiili 108, suodatin 110a, 110b ja/tai kiertokanava 114 sarjaan ja/tai rinnan siten, että hiukkanen on mahdollista havaita useampaan otteeseen ja neste voidaan kierrättää kuvion 1 kiertokanavan 114 kaltaisesti useaan otteeseen suodattimien 110a ja 110b lävitse.

Edullisesti puhdistusjärjestelmässä voidaan havainnointiyksikkönä käyttää konenäköä, jolla konenäöllä voidaan havaita pienet 3 mikrometrin hiukkaset, konevi-asta indikoivat 100 mikrometriä suuremmat, sekä vakavasta koneviasta indikoivat 150 mikrometriä suuremmat hiukkaset. Konenäkö koostuu yleisesti valonlähteestä, (videokamerasta ja tietokoneesta, joka tietokone on lisäksi varustettu kuvankäsittelyohjelmalla. Konenäköjärjestelmissä edullisesti hyödynnettävillä suumopeuskame-roilla voidaan tallentaa yli 1000 kuvaa sekunnissa, tarvittaessa edistyksellisimmillä sovelluksilla jopa miljoona kuvaa sekunnissa, millä havaitaan tarvittavan kokoisia ja muotoisia hiukkasia ja tarvittava määrä hiukkasia.

Lisäksi tai vaihtoehtoisesti puhdistusjärjestelmässä voidaan myös käyttää muuta havainnointitekniikka, kuten esim. Hall-antureita, valokuituantureita ja/tai magneettikenttää.

Kuvio 2 esittää esillä olevan keksinnön erään toisen suoritusmuodon mukaista puh-distusjärjestelmää. Puhdistusjärjestelmään 202 on aikaansaatu näytteenottoyksikkö 216.

Neste poistuu käyttökohteelta 204 suuntaan V. Eräässä sovellusmuodossa puhdis-tusjärjestelmä 202 käsittää ensimmäisen havainnointiyksikön 206a. Ensimmäisen havainnointiyksikön 206a havaintojen perusteella nestettä ohjataan venttiililtä 208a suuntaan B näytteenottoa 216 varten. Havainnointiyksikkö 206a voidaan eräissä sovellusmuodoissa myös jättää pois ja näytteenotto voidaan toteuttaa esim. ajastettuna ja/tai manuaalisesti siten, että venttiilin 208a, esim. 3-tieventtiili, ohjaus suoritetaan ajastettuna ja/tai manuaalisesti. Edullisesti näytteenottoa 216 varten ohjataan pieni määrä nestettä. Näytteenotto 216 voi käsittää esim. yhden tai useamman täytettävän pullon. Puhdistusjärjestelmä 202 voi näytteenoton 216 yhteydessä käsittää omat nesteen analysointivälineet tai näyte voidaan välittää jatkotutkimuksiin esim. laboratorioon.

Kuvion 2 suodattimet 210a, 210b kuvastavat kahta soveltuvaa sijaintia suodattimille. Suodattimen 210a sijainnin hyötynä on se, että aina kun virtaava neste jatkaa ensimmäiseltä ohjattavalta venttiililtä 208a, kulkee se suodattimen 210a lävitse, joten likahiukkaset saadaan mahdollisesti eroteltua nesteestä ennen kuin neste saapuu toiselle havainnointiyksikölle 206b tai toiselle ohjattavalle venttiilille 208b. Täten mahdollisesti vähennetään toisen ohjattavan venttiilin 208b, esim. 3-tieventtiili, ohjausta ja neste pääsee mahdollisesti virtamaan suoraan takaisin käyttökohteelle 204, suuntaan A. Suodatin 210a sijaitsee lisäksi edullisesti kiertokanavan 214 etupuolella siten, että mikäli toinen havainnointiyksikkö 206b havaitsee nesteessä poistettavan hiukkasen ja neste ohjataan kiertokanavaan 214, virtaa neste suodattimen 210a lävitse, ja hiukkanen saadaan eroteltua nesteestä, ennen kuin neste palaa toiselle havainnointiyksikölle 206b ja toiselle ohjattavalle venttiilille 208b. Toisaalta, sijoittamalla suodatin 210b kiertokanavaan 214, ei suodatin 210b lähtökohtaisesti vaikuta nesteen virtaukseen, nesteen edettyä ensimmäiseltä venttiililtä 208a. Näin virtaus pysyy muuttumattomana ja poistettavan hiukkasen ilmetessä neste voidaan kuitenkin ohjata toiselta venttiililtä 208b kiertokanavaan 214, jossa kiertokanavassa 214 on suodatin 210b, jonka suodattimen 210b avulla hiukkanen saadaan eroteltua nesteestä.

Suodattimet 210a, 210b esittävät ainoastaan kahta soveltuvaa suodattimen sijaintia esillä olevan keksinnön puhdistusjärjestelmälle 202. Suodattimia 210a, 210b voidaan käyttää eri sovellusmuodoissa yhdessä ja lisäksi järjestelmään voidaan sijoittaa useampi suodatin kuviossa 2 havainnollistetun kahden suodattimen 210a, 210b tueksi, mahdollistaen tehokkaan suodatinjärjestelmän puhdistusjärjestelmään 202. Esitetyt esimerkit huomioiden suodattimien 210a, 210b sijoittaminen sekä vaihtoehtoisten ratkaisujen soveltaminen tehokkaan suodatuksen toteuttamiseksi puhdistus-järjestelmässä 202 on selvää alan ammattimiehelle.

Puhdistusjärjestelmässä 202 toinen havainnointiyksikkö 206b on edullisesti aikaansaatu ohjattavan venttiilin 208b etupuolelle. Kun neste läpäisee havainnointiyksikön 206b, välittyy tietoa järjestelmään aikaansaadulle ohjausjärjestelmälle. Ohjausjärjestelmän avulla venttiilin 208b kytkentää voidaan ohjata suuntaan A ja B. Edullisesti venttiili 208b on varustettu toimilaitteella, joka toimilaite mahdollistaa automaattisen ja etäältä ohjaamisen. Edullisesti venttiili 208b on lähtökohtaisesti kytkettynä suuntaan A, ja mikäli toinen havainnointiyksikkö 206b havaitsee nesteessä poistettavan hiukkasen, kytkeytyy ohjattava venttiili 208b suuntaan B ja neste ohjautuu kiertokanavaan 214. Nesteen ohjaus kiertokanavaan 214 ajastetaan siten, että tarvittava määrä nestettä, joka neste sisältää havaitun poistettavan hiukkasen, ohjautuu kiertokanavaan 214. Venttiilin 208b kytkentäaika suuntaan B voidaan määrittää nesteen virtausnopeuden sekä havainnointiyksikön 206b ja ohjattavan venttiilin 208b välisen etäisyyden perusteella. Ohjausjärjestelmään voidaan lisäksi määrittää viive ennen kuin venttiilin 208b kytkentä suuntaan B alkaa. Viiveellä voidaan estää ylimääräisen nesteen ohjautumista kiertokanavaan 214.

Eri sovellusmuotoihin voidaan myös aikaansaada lisää havainnointiyksikköjä 206a, 206b, venttiilejä 208a, 208b, suodattimia 210a, 210b ja/tai kiertokanavia 214 sarjaan ja/tai rinnan siten, että hiukkanen on mahdollista havaita useampaan otteeseen ja neste voidaan kierrättää kuvion 2 kiertokanavan 214 kaltaisesti useaan otteeseen suodattimien 210a ja 210b lävitse. Lisäksi puhdistusjärjestelmään 202 voidaan aikaansaada virtausantureita siten, että nesteen virtausnopeus tunnistetaan ja puhdistusjärjestelmään aikaansaatu ohjausjärjestelmä pystyy säätelemään automaattisesti edullisesti venttiilin 208b kytkentäaikaa suuntaan B, sekä kytkentää mahdollisesti edeltävää viivettä siten, että tarvittava määrä nestettä sisältäen poistettavan hiukkasen ohjautuu kiertokanavaan 214.

Puhdistusjärjestelmässä 202 edullisesti hyödynnettävät havainnointiyksiköt 206a, 206b ja käytettävät venttiilit 208a, 208b on esitelty aiemmin. Eri sovellusmuodoissa voidaan käyttää samaa tai vaihtoehtoisesti eri havainnointitekniikkaa kohdassa 206a ja 206b. Venttiilien 208a ja 208b osalta on myös mahdollista käyttää samoja tai vaihtoehtoisesti toisistaan poikkeavia, kuitenkin puhdistusjärjestelmään soveltuvia, ratkaisuja.

Eräässä sovellusmuodossa puhdistusjärjestelmään on aikaansaatu hälytysjärjestelmä. Hälytysjärjestelmä voi suorittaa hälytyksen esim., kun järjestelmä on suorittanut näytteenoton ja/tai havaitsemisyksikkö havaitsee ennalta määritetyn kokoisen, muotoisen ja/tai määrän hiukkasia. Hälytys voidaan toteuttaa esim. visuaalisesti ja/tai äänisignaalilla.

Kuvio 3 esittää erään suoritusmuodon mukaista vuokaaviota esillä olevan keksinnön mukaisesta menetelmästä virtaavan nesteen puhdistamiseksi.

Vaiheessa 302 puhdistusjärjestelmä liitetään käyttökohteeseen soveltuvin menetelmin. Eräässä toteuttamiskelpoisessa sovellusmuodossa puhdistusjärjestelmä liitetään liitäntävälinein käyttökohteen putkistoon.

Vaiheessa 304 virtaava neste poistuu käyttökohteelta ja virtaa sisään puhdistusjärjestelmään. Neste virtaa puhdistusjärjestelmässä esim. aikaansaatua putkistoa ja/tai letkuja pitkin.

Vaiheessa 306 neste virtaa vähintään yhden suodattimen lävitse. Eräissä sovellus-muodoissa suodattimet on aikaansaatu kuitenkin siten, että neste ei vielä käyttökohteelta tullessa virtaa suodattimien lävitse. Yleisesti, suodattimien tarkoituksena on erotella nesteeseen kuulumattomia hiukkasia ja estää siten hiukkasia virtaamasta eteenpäin järjestelmässä.

Vaiheessa 308 neste virtaa havainnointiyksikön lävitse. Havainnointiyksikkö tark-kailee virtaavaa nestettä ja välittää tiedon ohjausjärjestelmälle, mikäli nesteessä ilmenee sinne kuulumattomia hiukkasia. Huomioitavat poistettavat hiukkaset voivat vaihdella esim. koon, muodon ja määrän mukaan.

Vaiheessa 310, jos nesteessä ilmenee poistettavia hiukkasia, kytkeytyy ohjausjärjestelmän välityksellä esillä olevan puhdistusjärjestelmän ohjattava venttiili siten, että neste ohjautuu kiertokanavaan. Neste kiertää näin takaisin vaiheeseen 306 ja läpäi- see kierron aikana vähintään yhden suodattimen. Jos nesteessä ei ilmene poistettavia hiukkasia, jatkaa neste ohjattavalta venttiililtä käyttökohteen suuntaan.

Vaiheessa 312 neste poistuu puhdistusjärjestelmästä ja palaa takaisin käyttökohteelle.

Vaihe 314 kuvaa virtaavan nesteen kierron päättymistä esillä olevan keksinnön mukaisessa puhdistusjärjestelmässä.

Kuvio 4 esittää erään toisen suoritusmuodon mukaista vuokaaviota esillä olevan keksinnön mukaisesta menetelmästä virtaavan nesteen puhdistamiseksi.

Vaiheessa 402 puhdistusjärjestelmä liitetään käyttökohteeseen soveltuvin menetelmin. Eräässä toteuttamiskelpoisessa sovellusmuodossa puhdistusjärjestelmä liitetään liitäntävälinein käyttökohteen putkistoon.

Vaiheessa 404 virtaava neste poistuu käyttökohteelta ja virtaa sisään puhdistusjär-jestelmään. Neste virtaa puhdistusjärjestelmässä esim. aikaansaatua putkistoa ja/tai letkuja pitkin.

Vaiheessa 406 neste virtaa havainnointiyksikön lävitse. Havainnointiyksikkö tark-kailee virtaavaa nestettä ja välittää tiedon ohjausjärjestelmälle, mikäli nesteessä ilmenee sinne kuulumattomia hiukkasia. Huomioitavat hiukkaset voivat vaihdella esim. koon, muodon ja määrän mukaan. Tämä vaihe on vaihtoehtoinen sillä havainnointiyksikön välittämien tietojen perusteella voidaan ottaa näyte vaiheissa 408, 410, mutta näytteenotto voidaan myös vaihtoehtoisesti toteuttaa manuaalisesti tai ajastettuna, jolloin havainnointiyksikkö ja vaihe 406 eivät ole välttämättömiä.

Vaiheessa 408, jos nesteestä otetaan näyte, ohjataan nestettä venttiililtä näytteenottoon, vaihe 410. Näytteenottoa varten ohjataan ainoastaan tarvittava määrä nestettä, minkä jälkeen venttiiliin kytkentä palaaja neste jatkaa vaiheeseen 412. Jos näytettä ei oteta, virtaa neste suoraan venttiililtä vaiheeseen 412.

Vaiheessa 412 neste läpäisee mahdollisesti vähintään yhden suodattimen. Eräissä sovellusmuodoissa suodattimet on kuitenkin aikaansaatu siten, että neste ei vielä vaiheelta 410 tullessa virtaa suodattimien lävitse. Yleisesti suodattimien tarkoituksena on erotella nesteeseen kuulumattomia hiukkasia ja estää siten hiukkasia virtaamasta eteenpäin järjestelmässä.

Vaiheessa 414 neste virtaa havainnointiyksikön lävitse. Havainnointiyksikkö tark-kailee virtaavaa nestettä ja välittää tiedon ohjausjärjestelmälle, mikäli nesteessä ilmenee sinne kuulumattomia hiukkasia. Huomioitavat hiukkaset voivat vaihdella esim. koon, muodon ja määrän mukaan.

Vaiheessa 416, jos nesteessä ilmenee poistettavia hiukkasia, kytkeytyy ohjausjärjestelmän välityksellä esillä olevan puhdistusjärjestelmän ohjattava venttiili siten, että neste ohjautuu kiertokanavaan. Neste kiertää näin takaisin vaiheeseen 412 ja läpäisee kierron aikana vähintään yhden suodattimen. Jos nesteessä ei ilmene poistettavia hiukkasia, jatkaa neste ohjattavalta venttiililtä käyttökohteen suuntaan.

Vaiheessa 418 neste poistuu puhdistusjärjestelmästä ja palaa takaisin käyttökohteelle.

Vaihe 420 kuvaa virtaavan nesteen kierron päättymistä esillä olevan keksinnön mukaisessa puhdistusjärjestelmässä.

Edellä on esitetty vain eräitä keksinnön mukaisen ratkaisun suoritusmuotoja. On kuitenkin alan ammattimiehelle selvää, että keksinnön mukaista periaatetta voidaan muunnella patenttivaatimusten määrittelemän suoja-alueen puitteissa esim. toteutuksen yksityiskohtien sekä käyttötapojen osalta.

Claims (6)

1. Puhdistusjärjestelmä (102) hiukkasen poistamiseksi virtaavasta nesteestä, joka puhdistusjärjestelmä (102) käsittää - havainnointiyksikön (106) hiukkasen havaitsemiseksi virtaavassa nesteessä, - ohjattavan venttiilin (108), joka ohjattava venttiili (108) käsittää vähintään yhden tuloliitännän ja kaksi lähtöliitäntää (A, B), nesteen ohjaamiseksi käyttökohteelle (104) tai kiertokanavaan (114), - kiertokanavan (114) nesteen ohjaamiseksi vähintään yhden suodattimen (110a, 110b) lävitse ja - vähintään yhden suodattimen (110a, 110b) hiukkasen erottamiseksi virtaavasta nesteestä, tunnettu siitä, että puhdistusjärjestelmä (102) käsittää lisäksi - ohjausjärjestelmän, missä havainnointiyksikkö (106), ohjattava venttiili (108), kiertokanava (114), suodatin (110a, 110b) ja ohjausjärjestelmä ovat toiminnallisessa yhteydessä siten, että ohjausjärjestelmä on järjestetty kytkemään ohjattavan venttiilin (108) havainnointiyksikön (106) havaintojen perusteella siten, että poistettavan hiukkasen ilmetessä, riittävä määrä nestettä, joka neste sisältää poistettavan hiukkasen, virtaa kiertokanavaan (114) takaisin havainnointiyksikön (106) kautta ohjattavalle venttiilille (108), jolloin suodatin (110a, 110b) on järjestetty erottamaan hiukkasen nesteestä ohjattavan venttiilin (108) ja havainnointiyksikön (106) välillä.

2. Vaatimuksen 1 mukainen puhdistusjärjestelmä (102), joka puhdistusjärjestelmä (102) käsittää vähintään yhden virtausanturin nesteen virtausnopeuden mittaamiseksi ja joka virtausanturi välittää mitattua tietoa ohjausjärjestelmälle ohjattavan venttiilin (108) ohjaamiseksi.

3. Jonkin edellisen vaatimuksen mukainen puhdistusjärjestelmä (102), joka puhdistusjärjestelmä (102) käsittää hälytysjärjestelmän, joka hälytysjärjestelmä indikoi toteutuneen tapahtuman kuten puhdistusjärjestelmän (102) suorittaman näytteenoton, havainnointiyksikön havaitseman tietyn koon, muodon ja/tai määrän hiukkasia ja/tai puhdistusjärjestelmässä (102) ilmenneen vian esim. visuaalisesti tai äänisignaalilla.

4. Jonkin edellisen vaatimuksen mukainen puhdistusjärjestelmä (102), jonka puhdistusjärjestelmän (102) havainnointiyksikkö (106) on konenäköä.

5. Jonkin edellisen vaatimuksen mukainen puhdistusjärjestelmä (202), joka puhdistusjärjestelmä (202) käsittää toisen ohjattavan venttiilin (208a), joka venttiili voi ohjata virtaavaa nestettä näytteenottoyksikköön (216).

6. Menetelmä virtaavan nesteen puhdistamiseksi, joka menetelmä käsittää vähintään vaiheet: - puhdistettava neste siirretään käyttökohteelta (104) puhdistusjärjestelmään (102), - neste siirretään havainnointiyksikön (106) lävitse, - havainnointiyksikössä (106) havainnoidaan mahdollisia hiukkasia, tunnettu siitä, että - neste siirretään ohjattavalle venttiilille (108), jossa hiukkashavaintojen perusteella joko neste ohjataan käyttökohteelle (104) tai neste ohjataan kiertokanavaan (114) vähintään yhden suodattimen (110a, 110b) lävitse, josta neste siirretään havainnointiyksikön (106) kautta takaisin ohjattavalle venttiilille (108).