WO2023217519A1 - Verfahren - Google Patents

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WO2023217519A1
WO2023217519A1 PCT/EP2023/060681 EP2023060681W WO2023217519A1 WO 2023217519 A1 WO2023217519 A1 WO 2023217519A1 EP 2023060681 W EP2023060681 W EP 2023060681W WO 2023217519 A1 WO2023217519 A1 WO 2023217519A1
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WO
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fluid
laser
measuring device
value
peak value
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/060681
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jörg STEFFENSKY
Torsten BLEY
Philipp GÖTZ
Original Assignee
Hydac Filter Systems Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hydac Filter Systems Gmbh filed Critical Hydac Filter Systems Gmbh
Publication of WO2023217519A1 publication Critical patent/WO2023217519A1/de

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/41—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length
    • G01N21/4133—Refractometers, e.g. differential
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/27—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands using photo-electric detection ; circuits for computing concentration
    • G01N21/274—Calibration, base line adjustment, drift correction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q11/00—Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
    • B23Q11/10—Arrangements for cooling or lubricating tools or work

Definitions

  • the invention relates to a method for determining the concentration of components in a fluid, such as cooling lubricants or HFC liquids, using refractometry.
  • DE 10 2010 028 319 A1 discloses a method for controlling the concentration of the water-mixed cooling lubricant of a machine tool together with the associated device, which serve to measure both the refractive index of the water-mixed cooling lubricant by refractometry and the electrical conductivity of the water-mixed cooling lubricant and the to combine the determined values of both measurements into a controlled variable, with water and/or cooling lubricant being replenished if the controlled variable deviates from the setpoint.
  • the device uses a digital refractometer that has an FED as the light source and a CCD sensor as the detector.
  • the invention is based on the object of creating an improved measuring method with which a large number of disturbance variables that may occur during the measurement can be compensated for.
  • a corresponding task is solved by a measuring method with the features of patent claim 1 in its entirety.
  • the method according to the invention uses a laser from a measuring device that works according to the transmitted light principle, carrying out at least the following method steps:
  • such a disturbance can be formed by a clouding of the fluid, which leads to a loss of intensity of the peak value of the received laser light at the photodiode array.
  • Another possible disturbance is formed by finely dispersed particle contamination, which results in a broad increase in intensity due to laser scattering on the photodiode array.
  • Other disturbance variables are formed from larger particles or air bubbles that move with the fluid to be measured and which lead to the short-term appearance of measured value peaks on the photodiode line, the measured value of which is smaller than the peak value measured when refracted through a homogeneous fluid.
  • a further disturbance variable is formed by contamination on a laser light-permeable wall of the sample chamber with which the method is carried out and along which the fluid is passed, which are traversed together by the laser light, the contamination from the photodiode array being caused by a path offset compared to the regulated peak value the usual refraction is detected.
  • a reference fluid such as water, whose refractive value behavior is known, is preferably used for the calibration.
  • the measuring device is monitored by the higher-level evaluation device, which preferably, in addition to acquiring measured values, also carries out control and / or regulation tasks, which evaluates the measurement data from externally connected additional measuring devices, such as temperature, pressure, Viscosity, electrical conductivity, pH value, etc. and that, depending on the measurement data obtained, external actuators are controlled, such as hydraulic pumps, valves, level switches, etc.
  • additional measuring devices such as temperature, pressure, Viscosity, electrical conductivity, pH value, etc.
  • external actuators such as hydraulic pumps, valves, level switches, etc.
  • the measuring device which is switched into or separated from the supply circuit by means of a valve control, is connected to a secondary branch of a hydraulic supply circuit which supplies a hydraulic consumer with fluid.
  • a hydraulic supply circuit which supplies a hydraulic consumer with fluid.
  • the method according to the invention is advantageously characterized in that, by means of a supply device, if there is no concentrate in the fluid, it is fed into the fluidic supply circuit under the monitoring of a measuring device.
  • Figure 1 shows the essential components of the measuring device in the form of a longitudinal section
  • FIGS. 2 to 5 show different options for carrying out measurements using the transmitted light principle
  • FIGS 6, 7, 8 and 10 show different types of operation of the measuring device using flow charts.
  • the measuring device shown in Figure 1 with its essential system components is shown in the usual operating position.
  • the measuring device is used to determine the concentration of components in a fluid, such as cooling lubricants or HFC hydraulic fluids, by refractometry.
  • Hydraulic fluid is regularly used to transmit energy in the form of volume flow and/or pressure in hydraulic systems as part of fluid technology.
  • Such hydraulic oils are usually made on the basis of mineral oil with appropriate additives.
  • HFC is one of the flame-retardant hydraulic fluids and regularly contains water glycols with a water content of over 35% as well as a polyglycol solution.
  • Such HFC hydraulic fluids are regularly intended for use in hard coal mining and in civil aviation. These are also increasingly being used in military vehicles such as tanks, which can be exposed to enemy fire.
  • Cooling lubricants or cooling lubricants reduce friction through lubrication and thus reduce wear on the tool, heating of the workpiece and the energy required during machining. In both cases the intended concentration is of HFC and cooling lubricant to ensure reliable operation.
  • the measuring device according to the invention serves to maintain the respective concentration.
  • the fluid to be measured using the measuring device is passed through a sample chamber 10, which is connected to a fluid inlet 12 and a fluid outlet 14.
  • the possible flow direction is indicated in FIG. 1 with arrows at the inlet 12 and at the outlet 14.
  • Both the fluid inlet 12 and the fluid outlet 14 are connected in the usual way to a fluid supply circuit 16, as shown by way of example in FIG.
  • the actual sample chamber 10 delimits a cuboid chamber volume with a flat extension and is delimited from above by a translucent glass wall 18 when viewed in the direction of FIG. 1; regularly formed from a thin-walled, rectangular glass pane, which is delimited at the top and bottom by square sealing rings on the outer circumference relative to adjacent housing parts of the measuring device in order to reliably avoid an unwanted leakage of fluid from the sample chamber 10 into the environment.
  • a fiber 22 is inserted into a device housing 20 of the measuring device, the upper fiber exit surface of which emerges in the direction of the sample chamber 10 into a fluid-carrying inclined channel 24.
  • the rays of a light source here in the form of the easer 22, pass through the sample chamber 10 with the respective fluid and the relevant rays thereby experience a first refraction n, which will be explained in more detail below.
  • the refracted rays are detected by a sensor device 26 outside the sample chamber 10.
  • the sensor device 26 has a photodiode array as a light-sensitive sensor, which is also referred to in technical terms as a diode array.
  • CCD sensors in particular, but also CMOS which are used as light-sensitive electronic components based on the internal photo effect and which are freely available on the market in a variety of embodiments.
  • the light source in the form of the laser 22 is accommodated stationarily at one end in an assigned receiving space 28 in the device housing 20, so that before the fluid enters the actual sample chamber 10, the exit cross section for the laser beams from the fluid is flowed over, in which this flows into the inclined channel 24 starting from a horizontally extending line section 30 parallel to the longitudinal orientation of the sample chamber 10.
  • the line section 30 is closed on its right side by a plug 32 and otherwise line sections 34 and 36 running vertically from below open into the relevant horizontal line section 30, which is behind the plug 32 in the direction of the figure 1 seen continues further to the right and opens into the vertical line section 36, to which the fluid drain 14 is connected.
  • the fluid inlet 12 opens from the left into the vertical line section 34 for the fluid supply into the sample chamber W.
  • the horizontal line section 30 is guided further to the right and is closed at this point by a sensor 38, which is formed, for example, from a measuring device for parameters such as pressure, temperature, viscosity, pH value, conductivity, etc can be. Sensors 38, which enable two or more different such parameter measurements, can also be used here. A temperature measurement is necessary for temperature compensation in refractometry.
  • the light exit from the light source in the form of the laser 22 occurs at an oblique angle of approximately 40° to the horizontal fluid flow direction in the sample chamber 10.
  • the rectangular, flat extension of the sensor device 26 is in any case chosen with regard to its position relative to the light source in such a way that both in the transmitted light method preferred here and possibly in the case of a grazing incidence of the light rays at different angles, these are preferably completely encompassed by the sensor device 26.
  • it can be adjusted both horizontally and vertically relative to the light exit point of the laser 22, as shown in FIG.
  • the sensor housing 42 adjoins the top of the device housing 20 as part of the overall housing.
  • the plate-shaped sensor device 26 opens into a cuboid-shaped sensor chamber 44 of the sensor housing 42, which can be provided with a gas and, when filled, creates a spatial distance between the sample chamber 10 with its translucent wall 18 and an exposed sensor surface 46 of the sensor device 26.
  • both the laser 22 and the sensors are shown in FIG. 1 in the form of the device 26 and the respective measuring device 38 without associated wiring.
  • another working gas can also be accommodated in the sensor chamber 44 instead of air, for example in the form of xenon.
  • the light source in the form of the laser 22 is arranged at the beginning of the sample chamber 10 and the beginning of the sensor device 26 is arranged at the end of the sample chamber 10.
  • the channel sections 34, 36 running between the fluid inlet 12 and the fluid outlet 14 at least partially form a fluid channel 48 in a supply housing 50.
  • the overall housing of the device is composed of individual housing parts, in particular consisting of the supply housing 50 with parts of the fluid channel 48, the device housing 20 with the light source, here in the form of the laser 22, and the sensor housing 42 with the sensor device 26. This results in a modular design for the entire housing of the measuring device, which allows the measuring device to be connected to a wide variety of machines and device parts by adapting individual components.
  • the measuring device is part of a fluid supply circuit 16, and this can be connected to a pressure supply device such as a hydraulic pump P1 via a switchable valve V1.
  • the motor-driven hydraulic pump P1 removes fluid, such as cooling lubricant or HFC liquid, from a storage tank CM1 and hydraulically supplies a conventional processing machine BM as a consumer.
  • the relevant processing machine BM is connected on its input side via a branch 52 into a fluid line between the hydraulic pump P1 and the switchable valve V1.
  • the output side of the processing machine BM in turn opens at a branch point 54 into a return line, which is connected to the fluid outlet in the form of Fluid drain 14 is connected in the supply housing 50 of the measuring device and leads to the storage tank CM1.
  • a further switching valve V2 is present in the said section of the return line between the fluid drain 14 in the supply housing 50 and the branch point 54 into which the output side of the processing machine BM opens. Furthermore, a third V3 and a fourth switching valve V4 are connected in the inlet line to the fluid inlet 12 and in the return line from the fluid outlet 14, which serve to supply or remove a flushing medium DL into a further storage tank CM2.
  • a control line 56 runs between the processing machine BM and the measuring device, whose housing with the housing parts 20, 42 and 50 is shown in FIG.
  • the measurement parameter acquisition which is at least partially implemented via the sensor 38, outputs its measurement data via an additional measurement line 56 to a processor control 59 (not shown in detail) as the higher-level system, as shown in FIG. 10.
  • a processor control 59 not shown in detail
  • the measuring device can control a further fluid pump P2, which, if necessary, removes missing concentrate detected by the measuring device from a concentrate container CM3, the fill level in the concentrate container CM3 being monitored via a level switch 62, which is coupled to the processor control 59 of the measuring device by means of a further measuring line 64.
  • the missing components can be introduced into the storage tank CM1 via the concentrate container CM3 by actuating the supply pump P2, and the correctly concentrated amount of cooling lubricant or HFC hydraulic fluid reaches the processing machine BM, whereby this also applies a refractometry measurement is continuously carried out using the measuring device as part of the concentration.
  • the actuating means designated in Figure 10 as external actuator 1, 2, ... y correspond, among other things, to the components P1 and P2 as well as the valves V1, V2, V3, V4 etc.
  • the supply circuit 16 can be shut off by means of the valves V1, V2 and by opening the valves V3 and V4, the sample chamber 10 can be flushed by supplying a suitable flushing medium DL including compressed air and thus free of particle contamination which is then stored in the CM2 storage tank for further processing or disposal.
  • the valves V3 and V4 can then be returned to their starting position shown in FIG refractometry measurement is available.
  • Figure 2 basically shows such a measurement using the transmitted light principle.
  • the laser 22 shown in FIG. 1 emits a collimated laser beam 70, which undergoes a first refraction n1 at the interface between the sample chamber 10 and the glass wall 28.
  • a second refraction n2 then occurs on the glass wall 28 in the form of a conventional glass pane.
  • Eigur 2 describes the signal change of the line array or the sensor surface 46 at different Concentrations of the liquid. If a vertical adjustment is made in which the vertical distance between the sensor surface 46 and the glass wall 28 is changed, an adjustment option for the sensitivity results. If there is a possible horizontal displacement of the sensor surface 46, the measurement range can be adjusted.
  • the laser diode or laser 22 can be controlled with variable intensity by a control and/or regulating device (not shown) in the form of the process controller 59.
  • the laser 22 preferably regulates the intensity independently.
  • FIG. 3 shows an example of such a measured value curve due to turbidity of the fluid in the sample chamber 10, with the thick measured value curve showing the original measured value curve and the thin measuring line relating to the loss of intensity due to turbidity of the fluid.
  • an adjustment to the laser 22 is necessary, for example as part of an adjustment of the duty cycle or modulation level, which is technically referred to as the duty cycle , or by increasing the current intensity for the laser diode.
  • Another adaptation option is to change the image repetition frequency or the image repetition rate, which is also technically referred to as shutter frequency, on the photodiode line or the diode array in the form of the sensor device 26.
  • a corresponding adjustment of the laser intensity or the detector sensitivity with regard to the occurrence of a possible turbidity of the fluid in the sample chamber 10 is shown as an example in the flow chart according to FIG.
  • the input requirement as a reference is a peak or To carry out peak value determination, i.e. specifying a peak value for the light received by refraction on the photodiode row (diode array) in the form of the sensor device 26 using a fluid to be homogeneously x-rayed in the sample chamber 10, as shown in Figure 2.
  • the actual calculation of the turbidity, taking into account output values, results, as shown in FIG Disturbances occurring due to turbidity can be compensated for as part of the usual measurement.
  • contamination can also occur in the fluid of the sample chamber 10 as a further possible disturbance variable, for example in the form of finely dispersed particles 72, as can regularly occur in emulsions, or be it in the form of larger particles 74 including air bubbles in the fluid moving volume flow within the sample chamber 10.
  • 4 shows the measured value curve as it results from a broad increase in intensity due to the laser scattering, caused by the finely dispersed particles 72 in the fluid flow, starting from an average peak value 78 with a rounded measured value curve as it results from the usual refraction by fluid n1 and glass pane n2.
  • the representation according to Figure 5 again relates to a different disturbance variable in the context of the concentration measurement, in which the glass wall 18 with its refractive value n2 a transparent, surface contamination occurs with a changed refractive value n3.
  • 5 shows the peak curve on the sensor surface 46 (diode array) with dashed lines, without contamination 82, and the right-hand curve is the evaluation with the dirt applied to the glass pane 18. Accordingly, the two peak curves shown in FIG. 5 with the same measured value height are seen in the horizontal direction shifted by a value Ax, which can be evaluated and therefore allows a conclusion to be drawn about the degree of contamination 42 on the glass pane 18. In this respect, this disturbance variable can then be calculated out again as part of the fluid concentrate determination.
  • a rinsing process for the sample chamber 10 can be carried out as already described above for FIG. 9, the associated process being shown in principle in FIG. 8.
  • a measuring and rinsing process can basically proceed as follows:
  • OPEN Establish inflow to the measuring device by opening valves V1 and V2
  • SP2 End the rinsing process, with valves V3 and V4 remaining open
  • OFF evaluation of measurement 2 from CAL and signaling (measurement ok, recalibration, maintenance necessary)
  • the refractometer described above for measuring the concentration of the concentrate of a cooling lubricant or an HFC liquid or other fluids whose concentration of components is to be monitored carries out individual discrete measurements, with the refractive index for determining the concentration of cooling lubricant between 0 and 25% Brix (refractive index value) and that of HFC is between 30 and 50% Brix.
  • the refractive index for determining the concentration of cooling lubricant between 0 and 25% Brix (refractive index value) and that of HFC is between 30 and 50% Brix.
  • a so-called inline calibration is possible with the measuring device. After rinsing the sample chamber 10 or the measuring cell, a reference measurement is carried out in water or air. If a deviation from the expected value of the flushing fluid is measured, the sensor device 26 is automatically recalibrated. For this purpose, the measured value with flushing fluid is used as a new zero point. In addition, the warning “Clean refractometer” or something similar is issued. By evaluating the deviation from the original value upon commissioning, according to the exemplary embodiments according to Figures 2 to 5, a prediction for the replacement of the laser 22 and/or the glass wall 18 can also be made in the form damage to the glass pane. This has no equivalent in the prior art.

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Abstract

2. Verfahren zur Bestimmung der Konzentration von Bestandteilen in einem Fluid, wie Kühlschmierstoffen oder HFC-Flüssigkeiten, unter Einsatz von Refraktometrie mittels eines Lasers (22) einer Messvorrichtung nach dem Durchlichtprinzip, zumindest bestehend aus den folgenden Verfahrensschritten: - Vorgeben eines Spitzenwertes für das durch Brechung empfangene Laserlicht auf einer Photodiodenzeile (46) unter Einsatz eines homogenen zu durchleuchtenden Fluids, und - Konstanthalten des Spitzenwertes trotz Auftreten von Störgrößen durch Anpassung - des Tastgrades des Lasers (22) und/oder - der Stromstärke für den Laser (22) und/oder - der Empfindlichkeit der Photodiodenzeile (46) unter Einsatz einer Auswerteeinrichtung (59).

Description

Verfahren
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Konzentration von Bestandteilen in einem Fluid, wie Kühlschmierstoffen oder HFC- Flüssigkeiten unter Einsatz von Refraktometrie.
Durch DE 10 2010 028 319 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung der Kon- zentration des wassergemischten Kühlschmierstoffs einer Werkzeugmaschine nebst zugehöriger Vorrichtung bekannt, die dazu dienen sowohl die Brechzahl des wassergemischten Kühlschmierstoffs durch Refraktometrie als auch die elektrische Eeitfähigkeit des wassergemischten Kühl Schmierstoffes zu messen und die ermittelten Werte beider Messungen zu einer Regel- große zu kombinieren, wobei bei einer Abweichung der Regelgröße vom Sollwert eine Nachspeisung von Wasser- und/ oder Kühlschmierstoff erfolgt. Zur Bestimmung der Brechzahl des wassergemischten Kühlschmierstoffs wird bei der Vorrichtung ein digitales Refraktometer eingesetzt, das als Lichtq uel le eine FED und als Detektor einen CCD- Sensor aufweist. Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde ein demgegenüber verbessertes Messverfahren zu schaffen, mit dem sich eine Vielzahl von etwaig auftretenden Störgrößen bei der Messung kompensieren lässt. Eine dahingehende Aufgabe löst ein Messverfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit.
Das erfindungsgemäße Verfahren setzt für die Refraktometrie einen Laser einer Messvorrichtung ein, die nach dem Durchlichtprinzip arbeitet, unter Durchführen zumindest der folgenden Verfahrensschritte:
Vorgeben eines Spitzenwertes für das durch Brechung empfangene Laserlicht auf einer Photodiodenzeile unter Einsatz eines homogenen zu durchleuchtenden Eluids, und
Konstanthalten des Spitzenwertes trotz Auftreten von Störgrößen durch Anpassung
- des Tastgrades des Lasers und/oder
- der Stromstärke für den Laser und/oder
- der Empfindlichkeit der Photodiodenzeile unter Einsatz einer Auswerteeinrichtung.
Dergestalt ist auch bei einem Auftreten diverser Störgrößen während der Messung eine sichere Konzentrationsbestimmung in Fluiden erreicht, wobei der zum Einsatz kommende Laser eine Kollimation erlaubt, das heißt eine Parallelausrichtung ansonsten divergenter Lichtstrahlen, was zu einer verbesserten Messwertauflösung auf Seiten der Sensoreinrichtung führt, regelmäßig gebildet durch eine Photodiodenzeile, die man fachsprachlich auch als „Diode Array" bezeichnet.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann eine solche Störung aus einer Trübung des Fluids gebildet sein, die zu einem Intensitätsverlust des Spitzenwertes des empfangenen Laserlichts an der Photodiodenzeile führt. Eine weitere mögliche Störgröße wird aus einer feindispersen Partikelverschmutzung gebildet, die zu einer breit gefächerten Intensitätserhöhung durch Laserstreuung auf der Photodiodenzeile entsteht. Weitere Störgrößen werden aus größeren Partikeln oder Luftblasen gebildet, die im zu messenden Fluid mit diesem mitbewegt werden und die zum kurzzeitigen Auftreten von Messwertspitzen auf der Photodiodenzeile führen, deren Messwert kleiner ist als der bei der Brechung durch ein homogenes Fluid gemessene Spitzenwert.
Eine weitere Störgröße wird aus einer Verschmutzung auf einer laserlichtdurchlässigen Wand der Probenkammer gebildet, mit der das Verfahren durchgeführt und entlang der das Fluid vorbeigeführt wird, die gemeinsam von dem Laserlicht durchquert werden, wobei die Verschmutzung von der Photodiodenzeile durch einen Wegversatz gegenüber dem eingeregelten Spitzenwert bei der üblichen Brechung detektiert wird.
Unabhängig von der jeweils auftretenden Störgröße, lässt sich diese mit dem erfindungsgemäßen Messwertverfahren sicher erfassen und, mit Durchführen des Verfahrens wie eingangs beschrieben, kompensieren.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass für einen Messbetrieb mit der Messvorrichtung diese unter Einsatz eines Referenzfluides auf einen vorgebbaren Brechungsindexwert kalibriert wird. Dabei wird vorzugsweise für die Kalibrierung ein Referenzfluid, wie Wasser, eingesetzt, von dem man das Brechungswertverhalten kennt.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass in einem Spülbetrieb der Messvorrichtung eine Spülung der Probenkammer mit dem Referenzfluid erfolgt, dass ein Vergleich stattfindet zwischen dem Ist- und dem Sollwert des jeweiligen Brechungsindexwertes, und dass eine etwaige Abweichung in der Kalibrierung berücksichtigt wird und bei zu großer Abweichung eine Fehlermeldung ausgegeben wird. Dergestalt kann eine Kalibrierung mit einem Spülbetrieb der Messvorrichtung gemeinsam vonstattengehen. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Messvorrichtung von der übergeordneten Auswerteeinrichtung, die vorzugsweise neben einer Messwerterfassung auch Steuer- und/ oder Regelungsaufgaben wahrnimmt, überwacht wird, die Messdaten von extern angeschlossenen zusätzlichen Messeinrichtungen auswertet, wie Temperatur, Druck, Viskosität, elektrische Leitfähigkeit, pH- Wert etc. und dass in Abhängigkeit der erhaltenen Messdaten externe Aktoren angesteuert werden, wie hydraulische Pumpen, Ventile, Niveauschalter etc. Dergestalt ist ein weitgehend automatisierter Messverfahrensbetrieb ermöglicht und in die Ansteuerung einer Bearbeitungsmaschine als dem Verbraucher lassen sich eine Vielzahl zusätzlicher Überwachungsaufgaben mit einbeziehen.
Vorzugsweise ist hierfür vorgesehen, dass in einen Nebenzweig eines hydraulischen Versorgungskreislaufes, der einen hydraulischen Verbraucher mit Fluid versorgt, die Messvorrichtung geschaltet ist, die mittels einer Ventilsteuerung in den Versorgungskreislauf zugeschaltet oder von diesem getrennt wird. Dergestalt lässt sich das eigentliche Messverfahren mit der jeweiligen Messvorrichtung von der Fluidversorgung eines an den Versorgungskreislauf angeschlossenen Verbrauchers trennen, was das Durchführen von Wartungsarbeiten erleichtern hilft.
Insbesondere ist in vorteilhafter Weise das erfindungsgemäße Verfahren dadurch charakterisiert, dass mittels einer Versorgungseinrichtung bei fehlendem Konzentrat im Fluid, dieses in den fluidischen Versorgungskreislauf unter der Überwachung einer Messvorrichtung eingespeist wird.
Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines Ausführungsbeispiels unter Einbezug der Messvorrichtung näher erläutert. Dabei zeigen in prinzipieller und nicht maßstäblicher Darstellung die Figur 1 in der Art einer Längsschnittdarstellung die wesentlichen Komponenten der Messvorrichtung;
Figuren 2 bis 5 verschiedene Möglichkeiten des Durchführens von Messungen nach dem Durchlichtprinzip;
Figuren 6, 7, 8 und 10 verschiedene Arten des Betriebs der Messvorrichtung anhand von Ablaufplänen; und
Figur 9 in der Art eines hydraulischen Schaltplans die
Einbindung der Messvorrichtung in einen hydraulischen Mess- und Versorgungskreislauf.
Die in Figur 1 mit ihren wesentlichen Systemkomponenten gezeigte Messvorrichtung ist in der üblichen Betriebsstellung gezeigt. Die Messvorrichtung dient zur Bestimmung der Konzentration von Bestandteilen in einem Fluid, wie Kühlschmierstoffen oder HFC- Hydraulikflüssigkeiten, durch Re- fraktometrie. Hydraulikflüssigkeit dient regelmäßig zur Übertragung von Energie in Form von Volumenstrom und/ oder Druck in Hydrauliksystemen im Rahmen der Fluidtechnik. Dahingehende Hydrauliköle sind üblicherweise auf der Basis von Mineralöl mit entsprechenden Additiven hergestellt. HFC gehört zu den schwer entflammbaren Hydraulikflüssigkeiten und weist regelmäßig Wasserglykole mit einem Wassergehalt über 35% sowie eine Polyglykol- Lösung auf. Dahingehende HFC- Hydraulikflüssigkeiten sind regelmäßig für den Einsatz im Steinkohlebergbau vorgesehen sowie in der zivilen Luftfahrt. Ferner finden diese zusehends Anwendung in militärischen Fahrzeugen wie Panzern, die durch Feindeinwirkung einem Beschuss ausgesetzt sein können. Kühlschmiermittel oder Kühlschmierstoff verringern die Reibung durch Schmieren und vermindern damit den Verschleiß des Werkzeugs, das Erwärmen des Werkstücks und den Energiebedarf bei der spanenden Bearbeitung. In beiden Fällen ist die vorgesehene Konzentration an HFC und Kühlschmierstoff aufrechtzuerhalten, um einen funktionssicheren Betrieb zu gewährleisten. Zum Einhalten der jeweiligen Konzentration dient insoweit die erfindungsgemäße Messvorrichtung.
Das mittels der Messvorrichtung zur Messung anstehende Fluid wird durch eine Probenkammer 10 geführt, die an einen Fluidzulauf 12 und einen Fluidablauf 14 angeschlossen ist. Die mögliche Durchströmungsrichtung ist in der Figur 1 dabei mit Pfeilen am Zulauf 12 sowie am Ablauf 14 angegeben. Sowohl der Fluidzulauf 12 als auch der Fluidablauf 14 sind in üblicher Weise an einen Fluid- Versorgungskreislauf 16 angeschlossen, wie er beispielhaft in der Figur 9 wiedergegeben ist.
Die eigentliche Probenkammer 10 begrenzt ein quaderförmiges Kammervolumen mit flacher Ausdehnung, und ist in Blickrichtung auf die Figur 1 gesehen, von oben her von einer lichtdurchlässigen Glaswand 18 begrenzt; regelmäßig gebildet aus einer dünnwandigen, rechteckförmigen Glasscheibe, die außenumfangsseitig gegenüber benachbarten Gehäuseteilen der Messvorrichtung nach oben und unten hin von quadratischen Dichtringen begrenzt ist, um dergestalt einen ungewollten Austritt von Fluid aus der Probenkammer 10 in die Umgebung mit Sicherheit zu vermeiden. Seitlich an die Probenkammer 10 anschließend ist in ein Vorrichtungsgehäuse 20 der Messvorrichtung ein Faser 22 eingebracht, dessen obere Easeraustritts- fläche in Richtung der Probenkammer 10 in einen fluidführenden Schrägkanal 24 austritt. Dergestalt durchqueren die Strahlen einer Lichtquel le, hier in Form des Easers 22, die Probenkammer 10 mit dem jeweiligen Fluid und die dahingehenden Strahlen erfahren hierdurch eine erste Brechung n, was im Folgenden noch näher erläutert werden wird. Die insoweit gebrochenen Strahlen werden von einer Sensoreinrichtung 26 außerhalb der Probenkammer 10 erfasst. Die Sensoreinrichtung 26 weist als lichtempfindlichen Sensor eine Fotodiodenzeile auf, die man fachsprachlich auch als Dioden Array bezeichnet. Insoweit können insbesondere CCD- Sensoren, aber auch CMOS, zum Einsatz kommen, die als lichtempfindliche elektronische Bauelemente auf dem inneren Photo- Effekt beruhen und die in einer Vielzahl von Ausführungsformen auf dem Markt frei zu erhalten sind.
Wie sich des Weiteren aus der Figur 1 ergibt, ist die Lichtquelle in Form des Lasers 22 in einem zugeordneten Aufnahmeraum 28 im Vorrichtungsgehäuse 20 an einem Ende stationär aufgenommen, sodass vor Eintritt des Fluids in die eigentliche Probenkammer 10 der Austrittsquerschnitt für die Laserstrahlen von dem Fluid überströmt ist, in dem dieses ausgehend von einem horizontal verlaufenden Leitungsabschnitt 30 parallel zur Längsausrichtung der Probenkammer 10 in den Schrägkanal 24 einströmt. Der Leitungsabschnitt 30 ist in Blickrichtung auf die Figur 1 gesehen auf seiner rechten Seite von einem Stopfen 32 verschlossen und ansonsten münden von unten her vertikal verlaufende Leitungsabschnitte 34 und 36 in den dahingehenden horizontalen Leitungsabschnitt 30, der sich hinter dem Stopfen 32 in Blickrichtung auf die Figur 1 gesehen weiter nach rechts fortsetzt und in den vertikalen Leitungsabschnitt 36 ausmündet, an den der Fluidablauf 14 angeschlossen ist. Der Fluidzulauf 12 hingegen mündet von links kommend in den vertikalen Leitungsabschnitt 34 für die Fluidzufuhr in die Probenkammer W ein. Über den vertikalen Leitungsabschnitt 36 hinaus, ist der horizontale Leitungsabschnitt 30 weiter nach rechts geführt und wird an dieser Stelle von einem Sensor 38 verschlossen, der beispielsweise aus einer Messeinrichtung für Parameter, wie Druck, Temperatur, Viskosität, pH- Wert, Leitfähigkeit etc. gebildet sein kann. Sensoren 38, die zwei oder mehr verschiedene solcher Parametermessungen ermöglichen, können hier gleichfalls zum Einsatz kommen. Eine Temperaturmessung ist für die Temperaturkompensation der Refraktometrie notwendig.
Wie sich des Weiteren aus der Figur 1 ergibt, erfolgt der Lichtaustritt der Lichtquelle in Form des Lasers 22 in einem schrägen Winkel von etwa 40° zu der horizontal verlaufenden Fluidströmungsrichtung in der Probenkammer 10. Die rechteckförmige, flächige Ausdehnung der Sensoreinrichtung 26 ist im Hinblick auf ihre Position zu der Lichtquelle jedenfalls derart gewählt, dass sowohl bei dem hier bevorzugten Durchlichtverfahren, als auch eventuell bei einem streifenden Einfall der Lichtstrahlen unter unterschiedlichen Winkeln, diese von der Sensoreinrichtung 26 vorzugsweise vollumfänglich umfasst sind. Zwecks Kalibrieren der Messvorrichtung und insbesondere zum Anpassen der Sensoreinrichtung 26 an die tatsächlichen Messverhältnisse innerhalb der Messvorrichtung kann diese gemäß der Darstellung nach der Figur 2 sowohl horizontal als auch vertikal gegenüber der Lichtaustrittstelle des Lasers 22 eingestellt werden. Hierfür genügt das Lösen und erneute Anziehen von Schrauben einer Einstelleinrichtung 40 an der die Sensoreinrichtung 26 festgelegt ist und mittels der diese gegenüber einem stationär angeordneten Sensorgehäuse 42 positionierbar ist. Insoweit schließt das Sensorgehäuse 42 als Teil des Gesamtgehäuses auf der Oberseite des Vorrichtungsgehäuses 20 an. Insbesondere mündet die plattenförmige Sensoreinrichtung 26 in eine quaderförmige Sensorkammer 44 des Sensorgehäuses 42 ein, die mit einem Gas versehen sein kann und dergestalt befüllt einen räumlichen Abstand zwischen der Probenkammer 10 mit ihrer lichtdurchlässigen Wand 18 und einer freiliegenden Sensorfläche 46 der Sensoreinrichtung 26 herstellt. Der einfacheren Darstellung wegen sind in Figur 1 sowohl der Laser 22 als auch die Sensoren in Form der Einrichtung 26 und der jeweiligen Messeinrichtung 38 ohne zugehörige Verdrahtung dargestellt. Je nachdem mit welcher Wellenlänge und im Rahmen welcher Brechungsindizes die Sensoreinrichtung 26 beschickt werden soll, kann anstelle von Luft in der Sensorkammer 44 auch ein anderes Arbeitsgas aufgenommen sein, beispielsweise in Form von Xenon. In einer fiktiven, vertikalen Projektion innerhalb der Zeichenebene der Figur 1 gesehen, ist die Lichtquelle in Form des Lasers 22 am Anfang der Probenkammer 10 und der Beginn der Sensoreinrichtung 26 am Ende der Probenkammer 10 angeordnet. Dergestalt ergibt sich eine besonders gute Messwerterfassung im gesamten Bereich und durch die Schrägstellung des Lasers 22 ergibt sich ein gutes Beugungsbild respektive Interferenzmuster bei der Durchstrahlung des Fluids in der Probenkammer 10 und ferner lässt sich aufgrund des schrägen Eintreffwinkels der Laserstrahlen auf die Sensorfläche 46, der Bauraum für das Sensorgehäuse 42 und mithin für die gesamte Messvorrichtung klein halten, sodass auch bei beengten Einbauverhältnissen eine dahingehende Messvorrichtung untergebracht werden kann. Dies erleichtert auch ein nachträgliches Ausrüsten bereits bestehender Anlagen mit der Messvorrichtung.
Die zwischen dem Fluidzulauf 12 und dem Fluidablauf 14 verlaufenden Kanalabschnitte 34, 36 bilden insoweit zumindest teilweise einen Fluidkanal 48 in einem Versorgungsgehäuse 50 aus. Demgemäß ist das Gesamtgehäuse der Vorrichtung aus einzelnen Gehäuseteilen zusammengesetzt, insbesondere bestehend aus dem Versorgungsgehäuse 50 mit Teilen des Fluidkanals 48, dem Vorrichtungsgehäuse 20 mit der Lichtquelle, hier in Form des Lasers 22, und dem Sensorgehäuse 42 mit der Sensoreinrichtung 26. Dergestalt ergibt sich ein modularer Aufbau für das Gesamtgehäuse der Messvorrichtung, was es erlaubt, unter Anpassen von Einzelkomponenten, die Messvorrichtung an unterschiedlichste Maschinen und Vorrichtungsteile anzuschließen.
Wie bereits eingangs erwähnt, ist die Messvorrichtung Teil eines Fluid- Versorgungskreislaufes 16, und dieser kann über ein schaltbares Ventil V1 an eine Druckversorgungseinrichtung wie eine Hydropumpe P1 angeschlossen werden. Die dahingehend motorangetriebene Hydropumpe P1 entnimmt Fluid, wie Kühlschmiermittel oder HFC- Flüssigkeit, aus einem Vorratstank CM1 und versorgt hydraulisch eine übliche Bearbeitungsmaschine BM als Verbraucher. Die dahingehende Bearbeitungsmaschine BM ist auf ihrer Eingangsseite über einen Abzweig 52 in eine Fluidleitung zwischen Hydropumpe P1 und dem schaltbaren Ventil V1 angeschlossen. Die Ausgangsseite der Bearbeitungsmaschine BM mündet wiederum an einer Abzweigstelle 54 in eine Rücklaufleitung aus, die an dem Fluidausgang in Form des Fluidablaufes 14 im Versorgungsgehäuse 50 der Messvorrichtung angeschlossen ist und zum Vorratstank CM1 führt. In den genannten Abschnitt der Rücklaufleitung zwischen dem Fluidablauf 14 im Versorgungsgehäuse 50 und der Abzweigstelle 54 in die die Ausgangsseite der Bearbeitungsmaschine BM einmündet, ist ein weiteres Schaltventil V2 vorhanden. Des Weiteren ist in die Zulaufleitung zum Fluidzulauf 12 und in die Rücklaufleitung vom Fluidablauf 14 kommend, jeweils ein drittes V3 und ein viertes Schaltventil V4 geschaltet, die der Zufuhr beziehungsweise der Abfuhr eines Spülmediums DL in einen weiteren Vorratstank CM2 dienen.
Zwischen der Bearbeitungsmaschine BM und der Messvorrichtung, deren Gehäuse mit den Gehäuseteilen 20, 42 und 50 in der Figur 10 wiedergegeben ist, verläuft eine Steuerleitung 56, die der Messdatenübertragung dient, sowie abhängig vom Maschinen- und/ oder Messvorrichtungsstatus einen Spülvorgang ermöglicht. Die Messparametererfassung, die zumindest teilweise über den Sensor 38 realisiert ist, gibt ihre Messdaten über eine zusätzliche Messleitung 56 an eine nicht näher dargestellte Prozessorsteuerung 59 als dem übergeordneten System aus, wie dies in Fig. 10 aufgezeigt ist. Neben den üblichen Messwerten Druck, Temperatur und Viskosität, besteht auch die Möglichkeit über den Sensor 38 oder weitere nicht dargestellte Sensoren 1 , 2, ...x den pH- Wert des Fluids zu erfassen sowie dessen elektrische Leitfähigkeit. Ausgehend von einer weiteren Steuerleitung 60 nach der Fig. 9 kann die Messvorrichtung eine weitere Fluidpumpe P2 ansteuern, die im Bedarfsfall mittels der Messvorrichtung detektiertes, fehlendes Konzentrat aus einem Konzentratbehälter CM3 entnimmt, wobei der Füllstand im Konzentratbehälter CM3 über einen Niveauschalter 62 überwacht ist, der mittels einer weiteren Messleitung 64 an die Prozessorsteuerung 59 der Messvorrichtung gekoppelt ist. Sollte demgemäß im Rahmen der mittels der Messvorrichtung durchgeführten Refraktometrie festgestellt werden, dass im Rahmen der Kühlschmierstoffversorgung für die Bearbeitungsmaschine BM Schmierstoffbestandteile fehlen oder im Rahmen der Versorgung mit einer HFC- Hydraulikflüssigkeit HFC fehlt, können die insoweit fehlenden Bestandteile durch Betätigen der Versorgungspumpe P2 über den Konzentratbehälter CM3 in den Vorratstank CM1 eingebracht werden, und die dann wiederum richtig aufkonzentrierte Kühlschmierstoffmenge oder HFC- Hydraulikflüssigkeit gelangt an die Bearbeitungsmaschine BM, wobei auch dahingehend fortlaufend eine Refraktometrie- Messung mittels der Messvorrichtung im Rahmen der Aufkonzentration durchgeführt wird. Die in Figur 10 mit externer Aktor 1 , 2, ... y bezeichneten Stellmittel entsprechen dabei unter anderem den Komponenten P1 und P2 sowie den Ventilen V1 , V2, V3, V4 etc.
Kommt es zu Verschmutzungen, insbesondere bezogen auf die Probenkammer 10, lässt sich der Versorgungskreislauf 16 mittels der Ventile V1 , V2 absperren und durch Öffnen der Ventile V3 und V4 lässt sich durch Zuführen eines geeignetes Spülmediums DL einschließlich Druckluft die Probenkammer 10 spülen und dergestalt von Partikelverschmutzung abreinigen, die dann für die weitere Aufbereitung oder Entsorgung im Vorratstank CM2 aufgenommen wird. Nach Durchführen des Spülvorganges lassen sich dann die Ventile V3 und V4 wieder in ihre in Figur 9 gezeigten Ausgangsstellung federkraftbetätigt zurückstellen, sprich in ihre Sperrstellung bringen und nach erneutem Öffnen der Ventile V1 und V2 unter Zuschalten des Fluid- Versorgungskreislaufs 16 steht die Messvorrichtung dann wiederum für die Refraktometriemessung zur Verfügung.
Im Folgenden soll die erfindungsgemäße Messvorrichtung anhand des zugehörigen Messverfahrens nun näher erläutert werden. Figur 2 zeigt dabei grundsätzlich eine solche Messung nach dem Durchlichtprinzip. Dabei gibt der in Figur 1 gezeigte Laser 22 einen kollimierten Laserstrahl 70 ab, der eine erste Brechung n1 an der Grenzfläche Probenkammer 10 zur Glaswand 28 erfährt. Eine zweite Brechung n2 erfolgt dann an der Glaswand 28 in Lorrn einer üblichen Glasscheibe. Eigur 2 beschreibt die Signalveränderung des Line Arrays respektive der Sensorfläche 46 bei unterschiedlichen Konzentrationen der Flüssigkeit. Erfolgt eine vertikale Einstellung, bei der der vertikale Abstand zwischen Sensorfläche 46 und Glaswand 28 verändert wird, ergibt sich eine Einstellmöglichkeit für die Empfindlichkeit. Bei einer möglichen horizontalen Verschiebung der Sensorfläche 46 lässt sich der Messwertbereich einstellen. Bei der prinzipiellen Darstellung der Messwerterfassung mit dem gezeigten Kurvenverlauf nach der Figur 2 wird ein homogenes Fluid in der Probenkammer 10 untersucht; es besteht aber auch die Möglichkeit trübe Fluide zu überprüfen. Dies ist grundsätzlich möglich, da die Laserdiode respektive der Laser 22 mit variabler Intensität von Seiten einer nicht näher dargestellten Steuer- und/ oder Regelungseinrichtung in Form der Prozesssteuerung 59 ansteuerbar ist. Vorzugsweise regelt der Laser 22 aber die Intensität selbständig.
In der Figur 3 ist ein solcher Messwertverlauf durch Trübung des Fluids in der Probenkammer 10 exemplarisch wiedergegeben, wobei die dick ausgezogene Messwertkurve den ursprünglichen Messwertverlauf aufzeigt und die dünne Messlinie den Intensitätsverlust durch Trübung des Fluids betrifft. Um trotz des Intensitätsverlustes erneut zu der früheren Spitzenwerterfas- sung zu gelangen, gemäß dem dick ausgezogenen Kurvenverlauf nach der Figur 3, ist eine Anpassung am Laser 22 notwendig, beispielsweise im Rahmen einer Anpassung des Tast- oder Aussteuergrades, was fachsprachlich als duty cycle bezeichnet wird, oder indem man eben die Stromstärke für die Laserdiode erhöht. Eine weitere Anpassungsmöglichkeit besteht darin, die Bildwiederholfrequenz respektive die Bildwiederholrate was fachsprachlich auch mit Shutter- Frequenz bezeichnet wird, an der Fotodiodenzeile oder dem Dioden Array in Form der Sensoreinrichtung 26 zu ändern. Eine dahingehende Anpassung der Laserintensität respektive der Detektorempfindlichkeit im Hinblick auf das Auftreten einer möglichen Trübung des Fluids in der Probenkammer 10 ist beispielhaft im Ablaufdiagramm nach der Figur 6 wiedergegeben. Zum Durchführen des dahingehenden Einstellzyklus ist jedenfalls Eingangsvoraussetzung als Referenz eine Spitzen- oder Peakwertbestimmung durchzuführen, also das Vorgeben eines Spitzenwertes für das durch Brechung empfangene Licht auf der Fotodiodenzeile (Dioden Array) in Form der Sensoreinrichtung 26 unter Einsatz eines homogen zu durchleuchtenden Fluids in der Probenkammer 10, wie in Figur 2 aufgezeigt. Die tatsächliche Berechnung der Trübung unter Einbezug von Ausgabewerten ergibt sich nach der Darstellung Figur 7 durch die Messgrößenerfassung im Hinblick auf den Tastgrad und die Stromstärke für den Laser 20 einschließlich des Ermittelns der Shutter- Frequenz des Dioden Arrays der Sensoreinrichtung 26. Dergestalt sind die durch die Trübung auftretenden Störgrößen im Rahmen der üblichen Messung kompensierbar.
Neben der vorstehend angesprochenen Trübung können gemäß der Darstellung nach der Figur 4 im Fluid der Probenkammer 10 als weitere mögliche Störgröße auch Verschmutzungen auftreten, beispielsweise in Form feindisperser Partikel 72 wie sie regelmäßig bei Emulsionen auftreten können oder sei es in Form größerer Partikel 74 einschließlich Luftblasen im bewegten Volumenstrom innerhalb der Probenkammer 10. Dabei ist in Figur 4 ganz links dargestellt, der Messwertverlauf wie er sich durch eine breite Intensitätserhöhung durch die Laserstreuung, bedingt durch die feindispersen Partikel 72 im Fluidstrom, ergibt, ausgehend von einem durchschnittlichen Spitzenwert 78 mit einem gerundeten Messwertverlauf wie er sich im Rahmen der üblichen Brechung durch Fluid n1 und Glasscheibe n2 ergibt. Hiervon unterscheiden sich deutlich, die kurzzeitig spitz zulaufenden Peaks mit unterschiedlicher Intensität, die sich aus einer geänderten Brechung ergeben, bedingt durch die angesprochenen Partikel 74 oder den Luftblaseneintrag. Auch die dahingehenden Störgrößen lassen sich nach ihrer individuellen Erfassung kompensieren und stören die Konzentratbestimmung des eingesetzten Fluids mit der Messvorrichtung nicht.
Die Darstellung nach der Figur 5 betrifft wiederum eine andersgelagerte Störgröße im Rahmen der Konzentrationsmessung, bei der auf der Glas- wand 18 mit ihrem Brechungswert n2 eine durchsichtige, flächige Verschmutzung mit einem geänderten Brechungswert n3 auftritt. Demgemäß zeigt die Figur 5 strichliniert den Peakverlauf auf der Sensorfläche 46 (Dioden Array), ohne Verschmutzung 82 und der rechte Kurvenverlauf ist die Auswertung mit dem Schmutzauftrag auf der Glasscheibe 18. Demgemäß sind die beiden in Figur 5 gezeigten Peakverläufe gleicher Messwerthöhe in horizontaler Richtung gesehen um einen Wert Ax verschoben, der sich auswerten lässt und mithin einen Rückschluss über den Grad der Verschmutzung 42 auf der Glasscheibe 18 zulässt. Auch insoweit lässt sich dann diese Störgröße im Rahmen der Fluidkonzentratbestimmung wieder herausrechnen.
Bei allen vorstehend beschriebenen Störgrößen, wie Trübung des Fluids, Partikelverschmutzung oder Verunreinigung der Glaswand 18, lässt sich wie vorstehend bereits für Figur 9 beschrieben, ein Spülvorgang für die Probenkammer 10 durchführen, wobei der zugehörige Ablauf prinzipiell in Figur 8 wiedergegeben ist. Dabei kann ein Mess- und Spülprozess grundsätzlich wie folgt ablaufen:
AUF = Zufluss zur Messvorrichtung durch Öffnen der Ventile V1 und V2 herstellen
MES = Messung 1 wird für eine festgelegte Zeit durchgeführt (Fluid = Kühlschmierstoff oder HFC)
ZU =Zufluss zur Messvorrichtung durch Schließen des Ventils V1 und des Ventils V2 stoppen
SP1 = Spülvorgang durch Öffnen der Ventile V3 und V4 starten SPÜ = Spülen der Probenkammer 10 für eine festgelegte Zeit SP2 = Beenden des Spülvorganges, wobei Ventile V3 und V4 offenbleiben KAL = Messung 2 wird für eine festgelegte Zeit durchgeführt (Fluid = Spülfluid, Wasser oder Durchluft) AUS = Auswertung der Messung 2 aus KAL und Signalisierung (Messung ok, Rekalibrierung, Wartung notwendig)
SP3 = Schließen der Ventile V3 und V4
Der vorstehend beschriebene Refraktometer zur Messung der Konzentration des Konzentrats eines Kühlschmierstoffes oder einer HFC- Flüssigkeit oder sonstiger Fluide, deren Konzentration an Bestandteilen zu überwachen ist, führt einzelne diskrete Messungen durch, wobei der Brechungsindex zur Bestimmung der Konzentration von Kühlschmierstoff zwischen 0 bis 25% Brix (Brechungsindexwert) liegt und die von HFC zwischen 30 bis 50% Brix. Im Rahmen einer Selbstdiagnose besteht die Möglichkeit einer regelmäßigen internen Überprüfung der Sensoreinrichtung 26 auf Validität der Messdaten. Kann beispielsweise aufgrund zu hoher Trübung im Fluid keine Spitzenwerte (Hotspot) auf dem Dioden Array respektive der Sensorfläche 46 detektiert werden, so soll die Sensoreinrichtung 26 keine Messwerte mehr ausgeben und dies soll über den Status der Sensoreinrichtung 26 angezeigt werden.
Des Weiteren ist mit der Messvorrichtung eine sogenannte Inline- Kalibrierung möglich. Nach dem Spülen der Probenkammer 10 respektive der Messzelle wird eine Referenzmessung in Wasser beziehungsweise Luft durchgeführt. Wird eine Abweichung vom Erwartungswert des Spülfluids gemessen, so wird die Sensoreinrichtung 26 automatisch neu kalibriert. Hierzu wird der Messwert mit Spülfluid als neuer Nullpunkt genutzt. Darüber hinaus wird die Warnung „Refraktometer reinigen" oder ähnliches ausgegeben. Durch die Bewertung der Abweichung vom ursprünglichen Wert bei Inbetriebnahme kann gemäß den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 2 bis 5 auch eine Vorhersage für den Austausch des Lasers 22 und/ oder der Glaswand 18 in Form einer Beschädigung der Glasscheibe getroffen werden. Dies hat so keine Entsprechung im Stand der Technik.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1 . Verfahren zur Bestimmung der Konzentration von Bestandteilen in einem Fluid, wie Kühlschmierstoffen oder HFC-Flüssigkeiten, unter Einsatz von Refraktometrie mittels eines Lasers (22) einer Messvorrichtung nach dem Durchlichtprinzip, zumindest bestehend aus den folgenden Verfahrensschritten:
Vorgeben eines Spitzenwertes für das durch Brechung empfangene Laserlicht auf einer Photodiodenzeile (46) unter Einsatz eines homogenen zu durchleuchtenden Eluids, und Konstanthalten des Spitzenwertes trotz Auftreten von Störgrößen durch Anpassung
- des Tastgrades des Lasers (22) und/oder
- der Stromstärke für den Laser (22) und/oder
- der Empfindlichkeit der Photodiodenzeile (46) unter Einsatz einer Auswerteeinrichtung (59).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Störgröße aus einer Trübung des Fluids gebildet wird, die zu einem Intensitätsverlust des Spitzenwertes des empfangenen Laserlichts an der Photodiodenzeile (46) entsteht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Störgröße aus einer fein dispersen Partikelverschmutzung gebildet wird, die zu einer breiten Intensitätserhöhung durch Laserstreuung auf der Photodiodenzeile (46) entsteht.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Störgröße aus größeren Partikeln (74) oder Luftblasen gebildet wird, die im zu messenden Fluid mit diesem mit bewegt sind und die zum kurzzeitigen Auftreten von Messwertspitzen auf der Photodiodenzeile (46) führen, deren Messwert kleiner ist als der bei der Brechung durch ein homogenes Fluid gemessene Spitzenwert.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Störgröße aus einer Verschmutzung auf einer laserlichtdurchlässigen Wand (18) einer Probenkammer (10) gebildet wird, entlang der das Fluid vorbeigeführt wird, die gemeinsam von dem Laserlicht durchquert werden und dass die Verschmutzung von der Photodiodenzeile (46) durch einen Wegversatz (Ax) gegenüber dem eingeregelten Spitzenwert bei der üblichen Brechung detektiert wird.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für einen Messbetrieb mit der Messvorrichtung diese unter Einsatz eines Referenzfluides auf einen vorgebbaren Brechungsindexwert (Brix) kalibriert wird.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Spülbetrieb der Messvorrichtung eine Spülung der Probenkammer (10) mit dem Referenzfluid erfolgt, dass ein Vergleich stattfindet zwischen dem Ist- und dem Sollwert des jeweiligen Brechungsindexwertes (Brix), und dass eine etwaige Abweichung in der Kalibrierung berücksichtigt wird und bei zu großer Abweichung eine Fehlermeldung ausgegeben wird.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung von der übergeordneten Auswerteeinrichtung (59) überwacht wird, die Messdaten von extern angeschlossenen, zusätzlichen Messeinrichtungen (38) auswertet, wie Temperatur, Druck, Viskosität, elektrische Leitfähigkeit, pH-Wert etc. und dass in Abhängigkeit der erhaltenen Messdaten externe Aktoren angesteuert werden, wie hydraulische Pumpen (P1 ,P2), Ventile (V1 ,V2,V3,V4), Niveauschalter (62) etc.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass in einen Nebenzweig eines hydraulischen Versorgungskreislaufes (16), der einen hydraulischen Verbraucher (BM) mit Fluid versorgt, die Messvorrichtung geschaltet ist, die mittels einer Ventilsteuerung (V1 ,V2) in den Versorgungskreislauf (16) zugeschaltet oder von diesem getrennt wird.
10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Versorgungseinrichtung (P2,CM3) bei fehlendem Konzentrat im Fluid, dieses in den fluidischen Versorgungskreislauf (16) eingespeist wird.
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