JP2007519907A - 流体の少なくとも一つの品質パラメータの試験装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、流体装置の流体の少なくとも一つの品質パラメータをテストする装置、に関する。流体装置は、例えば、少なくとも一つの流体チャンバー（１２,１４）に与えられた流体を少なくとも一時的に蓄積する、作業シリンダー（１０）、油圧蓄圧器、バルブ、フィルターハウジング、圧力チューブである。流体の体積は、流体のそれぞれの品質パラメータを確認するように、そこから計測要素（２２,２４）に出力先が変更されるために、流体装置から排出された後で、制御機構の助けにより、貯蔵ユニット（１８,２０）に保存される。発明の装置は、非常に短時間でそれぞれの流体装置の操作性に関する明確な評価を得ることを可能にする。

Description

本発明は、作動シリンダー、油圧蓄圧器、バルブ、フィルターハウジング及び可塑性のある圧力チューブなどのような、流体装置の流体の少なくとも一つの品質パラメータをテストするための装置に関する。

実質的に公開されているドイツ１０２４７３５３号公報は、流体の品質を示すために、特に例えば流体中の粒子などの固体の混入物の、混入物を決定するための計測装置の流体への依存性を低減するためのプロセスを開示する。その計測装置は、特に遮光原理に基づいて動作しその計測装置の計測セルに取り付けられた、液体の流れのための指定可能な入力断面を有する粒子カウントセンサーを使用していて、流体の流れが、混入物の検知のためにセンサーが生成する光線の断面領域に導かれる。遮光原理で動作する混入物カウントセンサーは、この面の汚染粒子の投影によって覆われた光線の断面領域（光軸に対して垂直な）の相対的比率を決定する。

ドイツ公開公報１９８ ６０ １６９ Ａ１は、凝縮された液体状態の多成分系、詳細にはオイル中の少量の水の定性的な決定のためのプロセスを開示し、そのプロセスは、以下の数回のプロセス段階の繰り返しによって特徴付けられる。
搬送ガスを用いる、多成分系からの不完全な水分の抽出と、
搬送ガスの相対湿度、搬送ガスの体積および温度の測定によって抽出された水分量の定性的な決定と、
多成分系の質量と搬送ガス中の飽和蒸気密度の決定後に、多成分系中の水分量への換算。

開示されたプロセスと装置は、例えば油圧オイルなどの流体中の水分の絶対飽和濃度を測定する可能性を提供し、問題のパラメータの決定は、オイルの品質に関する評価の公式化を可能にする。

ドイツ公開公報１０１ ５２ ７７７ Ａ１は、特に潤滑油および/または切削油溶媒の品質決定のための装置を開示する。その装置は、それぞれのセンサーの特定の入力量に応じて電気出力を生成する数個のセンサーを有し、一つのセンサーは、基本的に溶媒の温度だけで機能し、基本的に溶媒の品質には無関係である出力信号を生成し、少なくとも一つの他のセンサーは、溶媒（液体）の品質と溶媒の温度の両方に応じて出力信号を生成する。解決策が開示された問題のセンサーは、液体に浸水可能な共通基板に取り付けられて、開示された計測装置は、構造物の非常に小さなスペースに取り付けられる。

上で説明された、開示された計測装置とプロセスは、気体および/またはペースト状の媒体を含む液体用の品質パラメータを決定するための非常に優れた一組の機器を提供する。それぞれの計測装置は、例えば、油圧オイル中の遊離基、温度、粘性、ｐＨ値及び伝導率などに関する測定に達するための化学的な分析プロセスによって補完されてもよい。プロセス精度の根拠、計測期間の長さおよびテスト結果の妥当性を考慮しないで、試験されることができる、油圧を利用した組立体、バルブ、フィルターハウジング、可塑性のある圧力チューブなどのような液体装置の動作に耐えるテストへの直接的な質の良い計測プロセスを使用することが望ましいことが分かる。できれば組立体のテストで同時にこのような計測装置手段が使用されて、流体の品質を確定するために、その場での、それぞれの作動流体の使用が必要である。このように、テストされまたはテストされる流体装置（組立体）に関する、先の製造段階での品質の幅広い指標を得るために、後作業として、それぞれの流体装置の適切な測定がなされる。

これらの考慮に基づき、本発明に従った目的は、概略で説明されたような必要性に合う装置を創ることである。このように定義された目的は、請求項１全体で特定される特性を有する装置手段によって達成される。

流体装置の流体の少なくとも一つの品質パラメータをテストするための本発明で請求された装置は、少なくとも時々、特定の液体量が、特定の流体装置の少なくとも一つの流体腔で受け取られて、流体装置をそのままにした後で特定の液体量が、計測される流体のそれぞれの品質パラメータを計測するための計測装置に更に続いて供給されるために、制御装置手段によって貯蔵装置に貯蔵されることができる、ことを特徴とする。

流体装置が、例えば、作動シリンダー、油圧蓄圧器、バルブ、フィルターハウジング、可塑性のある圧力チューブなどの形式に製造され、テストスタンドに取り付けられたときは、機能的なテストは、通常、それぞれの流体装置の流体腔での付着物に帰着する何らかの、ある程度の機械加工を含む複数の製造段階より、通常先行される。付着物は、ごみ状、または、腐食防止手段、潤滑油または他の油圧媒体のような作動媒体の形で、機械加工が行なわれなくとも生じる。作動流体が収容されるそれぞれの流体装置への機能的なテストの評価の後で顧客へ運搬されたならば、依然として流体腔に在る付着物は後の作業を妨害し、それぞれの流体機械の故障および全ての油圧ユニットの故障の両方を結果的にもたらす。そのようなユニットは、フィルター装置または同種のものによってその上保護される場合でさえ、故障することになる。

実際の適用化において、少なくとも産出された付着物の粒子の生産物を取るために、テストスタンドで流体媒体が、数回のいくらかの清掃プロセスを有する流体装置の流体腔に適用され、その後、腔を流体媒体がない空の状態にした場合には、問題になっている危険性は減少されることができる。しかしながら、非常に多くの回数の清掃プロセス実行されたときでさえ、特別な場合には、付着物の原料は流体腔に依然としてあり、流体装置の後の作業において油圧回路で示される悪影響を生じさせる。そのような出来事を防ぐために、清掃サイクルが完了した後に、流体の最後の量が、適切な計測装置によるテスト中に導入されることがあることが本発明で請求されている。流体腔がそれぞれの流体装置の幾何学的寸法のために小さい場合には、流体腔にある流体の量がそのようなオンライン計測に十分な場合には、関連する流体の体積は、オンライン計測のための計測装置に直接取り込まれることができる。さもなければ、信頼できるオンライン計測のために必要とされる流体の量が、本発明で請求された装置によって収集されることができて、使用されることができる。特に大規模の流体装置を伴う場合には、しかしながら、流体腔の流体体積がまた大きくなり、概略を説明したオンライン計測プロセスにより、流体の全体積がテストされる前に、非常に長い計測期間が経過し、その結果、テストスタンドは連続して占有されて、テストスタンドに持ち込まれる他の流体装置のテストのために使用されることができない。現段階で導入される発明は、オンライン計測に必要とされる量の多量の流体を運ぶ。本発明で請求された装置は特に、単なる短時間のテストまたは計測期間が使用できる用途に非常に適している。従って計測スタンドはそれ自体、非常に多い計測サイクルを想定し、例えば使用される流体の量が非常に少ないまたは多いために最適な計測体積から外れた流体量を想定している。

本発明で請求された装置は、今度は、前の清掃サイクルの流体量が、貯蔵装置の中の制御装置によって、取り込まれることを可能にし、貯蔵装置からテストされる流体が、計測装置上で動かされることができ、制御装置は、同時に、流体装置の変化をテストスタンド上でテストされることを可能にする。流体装置の交換が従って行なわれるが、前の流体装置のための適切な計測（テスト）が依然として行なわれる。従って、本発明で請求される装置が、大量の流体がこの理由または他の理由のためにテストされて、および/またはほんの短い計測期間が使用されることができるときには、流体装置の品質パラメータのチェックに特により適されている。好ましくは、例えばマイクロプロセッサー装置などの制御装置の理にかなった構成のために、規定された遅延期間の後でオンラインテストまたはテストを行なうために小寸法の流体腔を有する流体装置の使用を可能にし、問題の計測期間の使用が、テストスタンドで所望の交換を行うことを可能にする。本発明で請求された装置は、解決策が適用されたので、従って、時間と費用の浪費を下げるのに役立ち、複数の実施形態に使用されるのに適している。

なるべくなら、作動シリンダーを有する問題の貯蔵装置は、詳細には、制御装置手段により、流体装置の連結した流体腔に流体を導くために供給ラインを介してピストン側上に接続されることができる空気圧シリンダー形式の一つであり、計測装置は、排出ラインの作業シリンダーを越えて流体の流れ方向に取り付けられているほうがよい。貯蔵ユニットの量が十分大きいと、所望のいくつかの流体量は、数回の連続した洗浄サイクルのために保存されることができ、その後、全計測を行う。このことは、統計的に改善されしっかり確立された評価と、それに応じた製造された流体装置の品質に関する全状況を可能にする。

本発明で請求されている装置は、詳細には、テストされる流体そして従って流体装置の不正な状態の信頼できる徴候を取得するために使用されることができる。万一望まれるならば、付着粒子の数の決定に加えて、使用される計測装置によってテストされる流体の現在の粒子の大きさ、形式、スピードの徴候が得られることができる。それぞれの品質パラメータテストは、テストされる流体の粘性、温度、遊離基、ＰＨ値、導電率などのような他の数値によって更に補完されることができる。

更なる有利な実施形態が他の従属請求項で説明される。

本発明のために請求される装置は、図面を参照して以下の典型的な実施形態に基づいて説明される。図面は、一つの図面で一定の縮尺でなく描かれる図式で示され、本発明で請求された装置の構造は、指定可能な数のテストと清掃サイクルの完了後、油圧作業シリンダーをテストするためであり、清掃サイクルを実行する油圧装置は、提示の一層の簡略化のために省略されている。

図の全体として示される装置は、油圧作業シリンダー１０の形式の一つのような流体装置中の少なくとも一つの品質パラメータをテストする目的に役立つ。このような流体装置は、少なくとも一つの流体腔に特定の流体量を、時折受け取る。現状では、流体作業シリンダー１０は、ロッド側に流体腔１２を、ピストン側に流体腔１４を有する。流体装置が離れた後のそれぞれの流体の量は、油圧作業シリンダー１０形式のこの場合には、貯蔵装置の１６で全体として特定される制御装置手段により、保存されることができる。流体腔１２と関連付けられる貯蔵装置１８と、ピストンの流体腔１４と関連付けられる、もう一つの貯蔵装置２０があり、貯蔵装置２０は、第一の貯蔵装置１８と基本的に同じデザインである。流体の量は、貯蔵装置１８、２０から、流体のそれぞれの品質パラメータを決定するのに役立つ関連付けられた計測装置２２,２４に、動かされることができる。

ドイツ特許第１０２４７ ３５３号で説明されたような計測装置２２、２４は、それぞれの計測装置２２、２４として使用されることができる。説明されたような計測装置は、粒子カウントセンサー手段により、混入物、特に流体中の粒子のような固体の付着物の決定のための流れ上のそれぞれの計測装置への依存を減少するためのプロセスを実行する。粒子カウントセンサーは、特に遮光原理上の一つの作用であり、流体の流れのための特定された注入口断面を有する計測装置の計測セルに取り付けられていて、センサーは、流体の流れの混入物の検出が行なわれる流体の流れに光線断面を生成し、流体の流れ方向の選択された光線断面領域は、光線断面領域に入る混入物の入口位置を横切るような領域よりも大きい。

従って、計測セルの完全な断面領域を照射しないが、他方、流れ方向のより大きな部分を区別する粒子カウントセンサー、好ましくは従来のレーザによって生成された光線断面領域が得られる。その結果、２ミクロンの大きさのような、著しく小さい（付着物）粒子でさえ、下流に取り付けられる装置の計測コストの増加なしに、素早く検出されることができる。そのような粒子カウンターに適した評価プロセスは、ドイツ公開公報第１９７ ３５ ０６６ Ｃ１で詳細に説明されているので、それ故、ここでは長々と扱われない。しかしながら、開示された装置は、最も小さな混入物でさえ確実に検出することを可能にする。また、異なった粒子形状に起因する流体の品質に関する許容できる評価に達するために、流体の流れの中の気泡を検出する実現性がまた存在する。

それぞれの貯蔵装置１８，２０が作業シリンダーにあり、詳細には従来のデザインの空気圧式シリンダー形式であって、制御装置１６によって、貯蔵装置に関連付けられた流体装置の流体腔１２、１４に流体を導くために供給ライン２６を介して、ピストン側に結合されている。それぞれの計測装置２２，２４が、排出ライン２８の空気圧式シリンダーから流体流れ方向の下流に取り付けられている。排出ライン２８は、調整可能なチョーク３０を介して、計測装置２２，２４から装置のタンクＴ側に伸びている。

２つの貯蔵装置１８,２０の作業シリンダーは流体ダクトを通るピストンロッド３２を有していて、一方の側で作業シリンダーのそれぞれのピストン腔３４に、他方の側で接続ライン３６に排出する。これらの排出口は、制御装置１６によって順番に遮蔽することができる、接続ラインの延長として、タンクＴ側で排出する。それぞれの作業シリンダーのロッド側３８は、圧縮ガス源４０に接続されていて、詳細には、圧縮空気源または圧縮窒素源の形式の一つであり、この源は、例えば６気圧（ｂａｒ）などの数気圧（ｂａｒ）の作動圧力を提供する。加えて、ピストン４２の変位動作は、端部位置スイッチを伴う制御装置１６の一端にある監視装置４４によって、監視されている。

制御装置１６は、切り替えバルブを有していて、詳細には、２つの２通りの切り替えバルブ４６,４８の形式である。図で示されている切り替えバルブ４６,４８は、それらの出力妨害位置であって、それらの他の切り替え位置のときには、作動された後に、流体の通路をクリアにする。これらの切り替えバルブ４６と４８は、供給ライン２６および／または接続ライン３６のための流体導入通路をクリアしまたは閉じる。圧力制御バルブ５０は、空気圧シリンダーと関連付けられた制御装置１６の切り替えバルブ４６の間の、空気圧シリンダーへのそれぞれの供給ライン２６に接続されている。この圧力制御バルブ５０は、タンクＴ側に通じる。

本発明で請求される装置の更なる理解のために、実際の適用に基づき今から説明される。図で示される油圧作業シリンダー１０は、工場で生産されて、図示しないテストスタンドで機能的なテストを受ける。製造過程がまたそのような油圧作業シリンダーの製造に含まれるので、流体腔１２,１４中に例えば冷却潤滑剤などの残留物からまた得ることができる付着物の材料があることが予測される。装置が実際の適用で使用される前に、油圧作業シリンダー１０は清掃される、すなわち、流体が交互に、流体腔１２,１４に導入され、そして、取り除かれる。このことは、これらの流体腔から付着物の材料を除去する目的に役立つ。一度、そのような清掃サイクルが完了すると、第一の完全なテストが、流体腔１２のピストンをロッド側に引き込んだ関連付けられた計測装置によって、達成される。この目的のために、制御装置１６は切り替えバルブ４６を開けて、供給ライン２６上の流体の流れを第一の貯蔵装置１８に入れる。

切り替えバルブ４８が依然として閉じられている場合には、供給ライン２６に導入された流体の量は、貯蔵装置１８のピストン腔３４と共に、バルブ４６と計測装置２２を清掃する目的に役立つ。切り替えバルブ４８が閉じられている場合には、流体は、圧力の下でピストン腔３４に強制されて、ピストンは、監視装置４４によってチェックされる上端部位置に上昇する。流体は、現在ピストン３４の中に在って、次に、既に説明した粒子の存在を検査するために関連付けられた計測装置２２に運ばれる。驚くべきことに、高圧力が生じても、システムの適切な状態が圧力制御バルブ５０によって確保される。圧力制御バルブは、この程度まで安全機能を実行する。制御コントロール装置１６は、切り替えバルブ４６を閉じて、圧縮ガス源４０の作動の結果、圧縮ガスは、油圧シリンダーのロッド側に達し、ピストン４２は、図への視線上で見られるように下側に動き、下端部位置は、監視装置４４の関連付けられた端部位置スイッチによって監視される。

ピストンによって移動させられた流体は、次に、ドレインライン２８を介して、粒子の数が表示される計測装置２２に動き、調整可能なチョーク３０を介して、タンクＴ側に動く。計測サイクルが、同じような方法で、ピストン流体腔１４の流体の量が、油圧式のシリンダー１０のピストンの戻りによって、他の貯蔵装置２０の方向に移動させられるとすぐに起こる。２つの切り替えバルブ４６が、その後、図で図示された遮蔽位置にある場合には、計測装置２２,２４による粒子計測自体の間、この時点までにテストスタンドに在る作業シリンダー１０は、新しい物に交換されて、前の作業シリンダーのための計測結果は、交換の完了時にある計測装置２２,２４によってテストされる。このようにテスト装置を伴うテストサイクルは不都合がなく、この場合には、示された装置によって信頼できるテスト結果が得られる。

各々の作業シリンダーをテストすることも必要ない。従って、統計的評価プロセスの実施による連続処理に基づき、いくつかの作業シリンダーだけが、テストされる必要がある。その目的で使用される計測装置は、詳細には、大きな体積の流体腔１２,１４を有する大きな油圧作業シリンダー１０のような、流体装置に適している。一般に、油圧作業シリンダー１０の大きさそして、その後の、計測によるそれらの品質の決定に応じて、それぞれの貯蔵装置に連続して、いくつかの洗浄量を導入する可能性がまた存在する。その結果、本発明で請求された装置は、特に大量の流れによく適していて、短時間だけで使用できる計測期間によく適している。

油圧装置が小さな大きさの場合で、そのため油圧作業シリンダー１０の流体腔１２、１４が、例えば小さな体積の場合には、貯蔵装置１８、２０がまた役立ち、計測装置２２、２４を伴う計測が、シリンダーへの導入および取り除きプロセスの間、オンラインで達成されることができる。この場合には、供給ライン２６のそれぞれの切り替えバルブ４６が、作動させられる。低体積の流体を伴うそれぞれのオンライン計測プロセスでは、それぞれの貯蔵装置１８,２０のピストン４２は、そのそれぞれの関連付けられた位置に動き、このことは、制御装置を介して達成される。

本発明で請求される装置は、油圧作業シリンダーに制限される必要はない。一般に、特定量又は体積の流体が定期的に導入されるいかなる形式の流体装置での使用に適している。その結果、油圧蓄圧器、水力式バルブ、柔軟な圧力チューブなどの用途がまた、考えられる。計測は粒子の評価に制限される必要はない。使用される特有の計測装置によって、オイル中の遊離基、ｐＨ値、導電率、濃度、粘性などのような、他のデータが取得されることができる。

Claims (9)

1. 少なくとも一つの流体腔（１２,１４）に特定の体積の流体を少なくとも定期的に受け取る、作業シリンダー（１０）、油圧蓄圧器、バルブ、フィルターハウジング、可塑性のある圧力チューブのような、流体装置の流体の少なくとも一つの品質パラメータをテストする装置であって、
   前記流体の体積は、前記流体装置から離れた後で、制御装置（１６）手段によって、貯蔵装置（１８,２０）に貯蔵され、その後、前記貯蔵装置（１８,２０）から離れて、流体のそれぞれの品質パラメータを決定する目的のために、計測装置（２２,２４）に更に移動される、装置。
2. 前記貯蔵装置（１８,２０）は、作業シリンダー形式、特に、空気圧式シリンダー形式で、供給ライン（２６）を介して、ピストン側で、制御装置（１６）手段によって、流体装置に関連付けられた、流体腔（１２,１４）に接続されており、
   前記計測装置（２２,２４）が排出ライン（２８）の流体の流れ方向に前記作業シリンダーから下流に取り付けられる、請求項１に記載の装置。
3. 前記作業シリンダーは流体を導く通路を通る、ピストンロッド（３２）を有していて、前記ピストンロッドは、前記制御装置（１６）によって遮蔽することができる、前記作業シリンダーのピストン腔への一方側で排出し、接続ライン（３６）への他方側で排出する、請求項２に記載の装置。
4. 前記作業シリンダーの前記ロッド側は、電気的および/または油圧的に作動されるような作動手段、または圧縮ガス源（４０）詳細には、圧縮ガス源または圧縮窒素源に接続されることができて、
   前記ピストン（４２）の変位動作、詳細には、そのようなピストンの前記端部位置に関するそのような動作は、監視装置（４４）によって決定されることができる、請求項２または３に記載の装置。
5. 前記制御ユニット（１６）は、切り替えバルブ（４６,４８）を作動し、詳細には、前記供給ライン（２６）と前記接続ライン（３６）をクリアしまたは遮蔽するための２つの２通りの切り替えバルブを作動し、
   前記制御装置（１６）は、また、前記切り替えバルブ（４６,４８）をそれぞれ作動する目的で、前記監視装置（４４）の出力信号を考慮する、請求項４に記載の装置。
6. 圧力制御バルブ（５０）は、前記作業シリンダーへの、そのような作業シリンダーと前記制御装置（１６）の前記関連付けられた切り替えバルブ（４６）間の、前記供給ライン（２６）に接続されている、請求項５に記載の装置。
7. 計測装置（２２,２４）を伴う別々の貯蔵装置（１８,２０）には、各々の流体腔（１８,２０）が設けられている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
8. 前記計測装置（２２,２４）は、詳細には、流体に在る粒子の大きさおよび/または、数および／または、スピードおよび/または形式と、および／または流体の粘性、経年劣化、温度、ｐＨ値または、導電率のような品質パラメータを決定する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
9. 前記流体装置は、そのピストン側およびそのロッド側の両方により、前記空圧式の作業シリンダーと前記関連付けられた計測装置（２２,２４）に接続されることができる油圧シリンダー（１０）であることを特徴とし、前記それぞれの流体腔（１２,１４）で前記流体の品質の決定が行なわれる間に、前記制御装置（１６）が前記油圧作業シリンダー（１０）をテストされる新しいそのようなシリンダーに交換することを可能にすることを特徴とする、請求項７または８に記載の装置。

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