专利名称：用于检测流体中杂质的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于检测流体中的杂质的方法，还涉及一种用来实施根据权利要求4所述的方法的设备。
背景技术：
在运行设备或仪器时，流体、例如尤其是润滑油或类似物持续受到形式为铁磁颗粒或另外的金属颗粒或其它杂质颗粒的杂质的损害。在此，对于设备或仪器的运行，分别根据应用情况能容许一定的最大的杂质浓度。尤其是在例如应用于钢铁和重工业中的轧制油情况下，在大量杂质侵入的情况下，所述杂质的含量利用根据现有技术的传感器几乎不可确定。例如在EP ^0397B1中描述了这种类型的设备。在此，用于探测流体中的铁磁颗粒的含量的传感器具有由永久磁铁构成的主磁路。该主磁路具有气隙，其能够中断流体，以便促使颗粒在气隙附近聚集。此外，该传感器具有霍尔元件(Hall-Element)，其根据所聚集的杂质探测磁通量的改变。其根据在流体中的杂质颗粒的含量得到成比例的探测信号。带有感应线圈的辅助磁路设置成，以便克服永久磁铁的主磁路，直到在气隙中完全消除磁场。 借此能够清除在气隙中聚集的颗粒。然而，已知的传感器和用于确定流体的杂质的测量方法本身对于严重的杂质侵入或金属颗粒侵入是不合适的。
发明内容
因此本发明的目的是，给出一种设备和一种用于运行所述设备的方法，利用所述设备可确定流体中的浓度非常高的杂质。该目的利用根据权利要求1所述的方法和利用根据权利要求4所述的设备得到解决。通过在将脏污的流体引导给传感器或用于测量杂质的装置之前，添加规定数量的净化的、无颗粒的和无杂质的流体使脏污的流体如此被稀释，使得利用所述装置能够测量颗粒浓度，利用已知的测量方法可确定在流体中的杂质度。接着，由控制和/或调节装置或计算单元计算未稀释的流体的颗粒浓度或杂质度。在此，两种流体的基本结构优选是相同的。在第一实施例中，在不仅可通过容器、而且也可通过混合阀表示的混合装置中将脏污的和净化的流体相互混合。在用于实施所述方法的设备中设置有配量回路、也就是液压设备，利用所述液压设备使脏污的流体借助于第一泵或配量泵被引导至用于测量杂质的装置。从流体方向看在设置用于输送原始脏污(roh-verschmutztem)的流体、例如轧制油的配量泵的下游连接有第一阀VI，其优选构成为两位三通换向阀。根据所述第一阀Vl的开关位置，脏污的流体或者进入到至容器的配量回路或者朝主液压系统的连接位置方向输送。
该设备另外具有包括第二配量泵的主回路，所述配量泵将脏污的和/或净化的流体输送给传感器。第三阀V3和第四阀V4设置成，以便与配量回路的阀共同实现用于净化的和脏污的流体的清洁模式或混合模式。此外，借此能够表示用于两个回路的测量模式或排空模式。通过控制和/或调节装置，配量回路和主回路的功能组合可以如下地实现，使得配量回路保留在准备模式或待机模式中并且主回路转成用于在传感器前净化杂质的清洁模式。现在优选以如下的运行方式运行用于探测流体中的杂质的按照本发明的方法。为了净化处在容器中的油，设定第一阀Vl处在其接通的位置上，使得以轧制油形式的高度脏污的流体借助于第一配量泵朝通向主液压系统的连接位置方向输送，其中第一配量泵以每个时间单位进一步输送大的流体量，使得在主液压系统中的管路被冲洗并且能够阻止沉积物。由此在其实际的杂质范围内的轧制油被输送给主液压系统中。在此与配量回路脱接的主回路关于阀V2具有一个贯通的开关位置，使得测量装置被绕开。阀V3和V4被如此地接通，使得在封闭的回路中流体从容器中被输送穿过与阀 V4相连的过滤器并且如此被净化地引回到容器中。另外的配量泵的每个时间单位的输送率也是这样大。在运行方式“测量”中为了检测储藏在容器中的混合油的清洁度百分比，如前所述，该配量回路再次与主回路上脱接，并且阀V2作为旁路阀⑴mgehimgsventil)保持在其截止位置上，以便如此将流体引导穿过测量装置。此外，阀V4如此连接，使得清洁过滤器被绕开。在如下的测量运行中，主回路的第二配量泵的输送率选择成小的。在运行模式“混合”和“配量”中，引导至混合容器的配量回路运行，也就是阀Vl如此接通，使得主液压系统的脏污的流体进入到容器中。配料经由阀Vl的定时或者通过每个时间单位通过第一配量泵的流体输送量的相应减少而实现。主回路的另外的配量泵每个时间单位上又具有大的流体输送量并且以脏物传感器CS形式的测量装置又经由接通的阀V2被绕开。阀V3和V4如此连接，使得过滤器又被绕开并且来自阀V4的流体这样地直接引回到容器中。关于主回路的如下开关位置也与在主回路中的流体的“混合”相对应，其中配量回路接着通过接通阀1与容器脱接，并且脏污的流体以流经第一配量泵的高的流体输送率又被进一步输送到主液压系统中。在与主回路脱接的配量回路中，最后所述的开关位置也与本来的测量过程相应，也就是待实施的测量分析，然而在所述测量分析中阀2是截止的，使得在较低的流体输送率情况下流体借助于另一配量泵被引导通过以脏物传感器形式的测量装置。在超过容器中的额定填充水平(Soll-FUllstand)时，该设备能够以排空过程运行，在排空过程时，在借助于贯通的阀V2绕开测量装置情况下容器流体直接经由接通的阀 V3到达用于主液压系统的连接装置中，其中阀V4接着处在其截止位置中。如下的排空这样长时间进行，直到在容器中重新达到额定填充水平高度(Soll-Fullstandshohe ),所述额定填充水平高度与容器中的最小填充高度相应。在另一实施方式中，霍尔元件作为传感器元件使用，所述霍尔元件布置在为一定数量的尤其是以铁磁颗粒形式的杂质而设置的聚集位置上。该传感器元件得出在混合的流
5体中的杂质的数量并且将输出信号传递给控制和/或调节装置。合乎目的的可以是在控制和/或调节装置中存储一数值表，该数值表提供了在杂质数量的稀释度和传感器元件的与杂质数量有关的可能也明显非线性的输出信号之间的关系。在此，该数值表基于根据经验得出的数值。为此可选择的是，在控制和/或调节装置中也可存储例如通过模拟确定的功能，所述功能根据流体的稀释度表示出所聚集的杂质数量和传感器的输出信号之间的关系。该控制和/或调节装置根据所测量的值以前述运行方式的组合控制配量回路和主回路。在此在这方面有利的是，尤其是当检测要金属/铁磁颗粒或杂质时，在用于测量杂质的装置中设置以永久磁铁形式的用于聚集流体的杂质的聚集位置。该永久磁铁用于在聚集位置上产生磁场。对此，线圈可以设置成使以衔铁形式的元件这样地运动，使得通过所述元件的运动在聚集位置上的磁场强度是可改变的，尤其是可这样消减，使得在聚集位置上聚集的杂质的至少一部分是可被清除的，尤其是是可被配量回路的流体冲掉。
本发明的其它优点、特征和细节从从属权利要求和如下描述中得出，在所述描述中参考附图详细描述了本发明的实施例。以原理式的和未按照比例的视图示出图1以功能草图的方式示出了与用于实施用于探测杂质的方法的装置相关的液压线路图；图2示出了借助于按照图1的视图的装置用于探测流体中的杂质的方法的流程图；图3至5以不同的运行类型示出了根据图1的装置不同的功能草图。
具体实施例方式按照图1的视图，在示意的线路图中示出了作为整体用14表示的用于实施检测流体1中的杂质的测量方法的设备。在所示出的实施例中，流体1是未详细示出的轧机或轧制装置的轧制油，所述轧制油相应地是高污染的并且含有非常高含量的金属颗粒(尤其是铁磁颗粒)连同其它的杂质(例如残渣)。该设备14主要包括配量回路11和主回路12。该配量回路11具有带有步进马达驱动装置的第一配量泵3。第一配量泵3输送带有颗粒的被污染的流体2。第一阀Vl构成为两位三通换向阀并且以其贯通位置在图1中示出，在所述贯通位置中，脏污的流体2经由碎屑传感器15引导地引导至主液压系统的连接装置18，因此，也就是在所述轧机的回路中被输送。所述的碎屑传感器15是可选的并且对于仍待详细描述的测量和稀释装置的本身的功能并不是绝对必需的。第三阀V3如同第一阀Vl —样也构成为两位三通换向阀。第三阀V3在其在图1中示出的开关位置上处在其到第四阀V4的贯通位置上。此外，第一阀Vl在其另外的开关位置上还实现将被脏污的流体 2输送到容器9中，所述容器9是混合装置8的部件，所述混合装置8包括容器9和在当前情况下也包括第二阀V2，然而所述第二阀V2对于所述设备的基本功能不是绝对必需的。该主回路12主要包括容器8、用于配量回路11的排空位置16、第二配量泵13以及用于测量流体1的杂质的装置4，其中能够给所述装置4填装由在容器8中的净化的流体 5和脏污的流体2组成的规定的混合物、也就是一种类型的混合流体6。所谓的脏物传感器CS能够作为用于测量流体1中的杂质的装置4使用，如其例如在DE 102006005956. 5所描述的。如下的脏物传感器CS以基于光的颗粒传感器的方式进行工作，也就是颗粒根据光栅的经过或者类似地根据大小和数目确定，使得测量流体的仍待详细阐述的稀释方面具有更高的意义。只有在可预定的调节的框架下通过所述流体介质的所述的按照本发明的稀释或分散，待探测的颗粒在流体中以统计学的分布如此分散地存在，使得基于光的传感器特别能够起作用。如果没有通过稀释的分离，仅能够确定流体被颗粒弄浑浊，而由于缺少关于总的颗粒杂质的数量，无法说明在实际中如何具体地表示脏污度。在此，待进行的稀释首先按照相应地待使用的光传感器的测量质量进行。设置在用于测量杂质的装置4下游的压力调节阀17负责所述装置4的无气泡的(blasenfreien)预加载的运行。此外，在第二配量泵13和脏物传感器CS之间以套圈 (Schlaufe)方式示出了用于流体的流入段，其长度可任意地规定。构成为两位两通换向阀的第二阀V2作为绕行或混合阀10使用，并且就这方面来说使得装置4和压力调节阀17的绕行成为可能。结合第三阀V3和第四阀V4的在图1中示出的开关位置，同样也构成为两位三通换向阀，使得混合的流体6回流进容器8中是可能的，其中根据第四阀V4的开关位置，能够进行或不能进行用于清洁流体的附加的过滤器19的通流。在根据图1示出的开关位置中，然而过滤器19无论如何能够被流过。第二阀V2不一定是必需的并且在去除它时脏物传感器CS和压力调节阀17无论如何都能够被流过。第一、第三和第四阀VI、V3和V4构成为两位三通换向阀，使得就此所使用的阀构件组作为同样的组件构成，这有助于减少设备方面的花费，使得可成本低地制造整套设备。 所有阀能够优选电磁式地控制，然而，这由于简单化的视图未详细示出。计算单元7可以是未详细示出的控制和/或调节装置的部件或用于测量流体中的杂质的装置4的部件并且根据杂质颗粒在未混合的具有颗粒杂质的来自于主液压系统的流体2中的实际含量来计算由装置4所检测的杂质颗粒的含量，所述主液压系统在本实施例中输送轧机的轧制油。代替所述的轧制油，当然每种其它形式的或多或少被颗粒侵入脏污的流体当然也能够经由所描述的方法连同设备进行处理。在图2中以流程图的方式示出了多种用于利用在图1中示出的设备14探测杂质的运行方式或方法中的一种。在第一运行方式(模式1)框架下，配量回路11处在待机模式中并且主回路12处在清洁模式R(清洁)中。另一运行情况“油的清洁”在图3中示出并且以虚线示出的管路部件优选借助于步进马达驱动装置和配量泵3使大的流体量通过工作回路，以便如此例如冲洗连接的管路，这帮助阻止沉积物，其中带有当前的杂质的流体经由连接装置18从输入侧进一步输送到主液压系统中。在此，阀Vl处在其示出的开通的位置上。给主回路12(以粗实线示出)供给净化的流体，所述净化的流体相应地引导经过过滤器19。在此，第二阀V2、第三和第四阀V3、V4如此地处在示出的开关位置上，使得由第二配量泵13产生的流体流从传感器CS或装置4旁边经过被引导流经第三阀V3和第四阀 V4并且就这方面来说能够引回到在封闭的回路中的容器9中。重复该循环，直到实现流体 5的规定的纯度。在油经由过滤器19的清洁过程中，步进马达驱动装置以及第二配量泵13在主回路12中在每个时间单位较大的流量范围内运行。在用于混合净化的流体5与脏污的流体2的纯的混合运行情况下，阀V4如此接通，使得然后过滤器19被绕开。此外，能够转换成模式2 (模式2)或混合模式M，通过净化的流体5与脏污的流体2按规定地混合，这尽可能地与根据图4的示出了 “混合和配量过程”的视图相应。配量回路11 (虚线示出)变换成预先准备的输送模式V，在该输送模式中脏污的流体被输送给在此形式为容器9的混合装置8。对于特别有利的方法流程，事实表明，容器9和阀Vl之间的连接管路的尺寸设计得特别�。缪≡裥∮贗Ocm的管路长度。 对于如下的配量或混合过程，配量泵3在每个时间单位上仅输送少量的脏污的流体2，其中代替经由泵3的小的配量，阀Vl也能够转换至相应的节拍式的运行，在所述节拍式的运行中分步地总是将一定的份额从带有轧制油的主管路转到配量回路11中。在如下的情况下， 计算单元7承担用于阀Vl的节拍式的运行。在此，第三阀V3和第四阀V4处在根据图4示出的开关位置上，在所述开关位置上，过滤器19过渡到如下的模式中，使得流体从第二配量泵13重新在每个时间单位的大的流量情况下被引导到混合装置8中。在可预定的等待或静止时间之后转换成模式3 (模式3)，在所述模式3中，配量回路11处在用于将脏污的流体2输送至混合装置8的输送模式Z中并且主回路12 (又以粗实线示出)保留在混合模式M中。在此，第一阀Vl的开关位置是如此的，使得脏污的流体 2被输送到混合装置8中。如在图4中重新示出，第二阀V2、第三和第四阀V3、V4的开关位置是如此的，使得混合的流体6从用于测量杂质的装置4旁边经过地运动至在封闭的回路中混合装置8。根据所期望的纯净度等级，脏污的流体2和净化的流体5之间的优选混合比例优选调节成在1 10至大约1 150之间，也就是例如1毫升脏污的流体2添加到10毫升净化的流体5中，其中对于脏污的流体经由配量回路11在容器9中的如下的混合过程，事先必须已经有可预定数量的净化的流体5。为了阐述仍须提及的是，在图中的容器9中的填充水平高度涉及容器9的最小填充高度。在可预定的等待时间又终止之后，在主回路12(又以粗实线示出)中的方法转换成所谓的测量模式MM(模式5)。在如下的测量模式中，这与根据图5的开关位置相应，配量回路11处在一种运行方式中，通过与根据图2的视图相比，脏污的流体经由连接装置18直接从输入侧引导至主液压系统。如下的主回路流程又以虚线示出。在此，第二阀V2在其示出的截止位置上并且第四阀V4和第三阀V3在它们示出的开关位置上，在所述开关位置上混合的流体6被引导通过用于测量杂质的装置4，然而，其中保持省略过滤器19。配量泵3 每个时间单位上又输送大的流体量并且配量泵13输送小的数量。所需的测量值被单独检测，一旦其差异未超出一定的极限值。如图2另外示出，在模式5和模式3之间还接通运行方式(模式4)，在所述运行方式(模式4)中，配量回路11被置于输送准备状态V并且主回路12被置于混合模式M。在模式6(模式6)中，配量回路11处在待机模式中。在另一设置的排空情况下，在容器9中力求额定填充水平并且在阀V3的开通的开关位置中，主回路12的流量经由连接装置18作为回流被引回主液压系统中。接着，再次转换成作为运行方式的模式1。在按照本发明的方法(连同设备)的简化的、未详细示出的实施形式中，容器9连同排空位置16也能够省略，并且阀Vl在输出侧经由配量回路11直接连接到第二配量泵13 的输入侧上。在如下的情况下，在阀Vl和配量泵13之间的连接管又选择成短的并且在第二配量泵13的输出端和脏物传感器CS的输入端同样也力求短的连接。在如下的简化的实施形式中，此外，绕行或混合阀V2同样如压力调节阀17—样可省略。如已经所述的，也可省去碎屑传感器15。接着如已经所述的，所需的混合经由配量泵3的接通并且优选通过阀 Vl的节拍式运行实现，所述阀Vl接着能够逐份地将脏污的流体2转送到配量回路11中。在另一简化和未示出的实施形式中，混有颗粒杂质的流体、例如轧制油经由配量泵3按量控制地直接引导到第二配量泵13的输入端上，所述第二配量泵在其输出端上具有用于测量杂质的装置4，其中在第二配量泵13的前面的支路中能够从供应源、例如从桶中输送新油。如下的最简单方案没有对各个阀的控制并且因此无需待控制的阀也是可行的。 如此经由脏物传感器CS测量的流体接着重新引回到例如形式为轧机的主液压系统中。替代容器9或在两个配量泵3和13之间的支路，也可以具有未详细规定的混合阀，所述混合阀接着又经由计算单元7控制地执行混合。此外，在测量和混合装置的未详细示出的实施形式中，配量回路11利用输送导管直接从阀Vl连接到脏物传感器CS前，这有助于简化设备在所有可能的阀块中的集成。因此，输送管路在通向传感器CS的流体区段中的另一配量泵13的后面终止。
权利要求
1.用于检测流体(1)中杂质的方法，其中被颗粒污染的流体( 通过第一配量泵(3) 被输送至用于测量在脏污的流体中的杂质或颗粒浓度的装置，其特征在于，所述被颗粒污染的流体( 在进入用于测量杂质的装置中之前以规定的混合比例与净化的流体 (5)混合，测量混合的流体(6)的颗粒浓度或杂质，并且由计算单元(7)确定脏污的流体 (2)的颗粒浓度或杂质。
2.根据权利要求1所述的用于检测流体(1)中的杂质的方法，其特征在于，在混合装置 (8)中将脏污的流体(2)和净化的流体(5)相互混合。
3.根据权利要求2所述的用于检测流体(1)中的杂质的方法，其特征在于，所述混合装置⑶是容器(9)和/或混合阀。
4.用于实施根据权利要求1至3任一项所述方法的设备，其特征在于，设有配量回路 (11)，利用所述配量回路，所述脏污的流体( 通过第一配量泵C3)被输送至所述用于测量杂质的装置G)，设有连接在第一配量泵C3)下游的第一阀(VI)，其中配量回路(11)根据阀(Vl)的开关位置将脏污的流体( 输送到容器(9)中或者朝通向主液压系统的连接装置(18)方向输送。
5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，主回路(1 包括第二配量泵(13)，所述第二配量泵将脏污的和净化的流体(2、幻输送至所述用于测量杂质的装置G)，其中设有第三阀(V3)和第四阀(V4)，并且根据主回路(12)的阀(V3、V4)的开关位置，能够运行清洁模式(R)或者用于净化的和脏污的流体(5、2)的混合模式(M)或者测量模式(MM)或者用于配量回路(11)和/或主回路(12)的排空模式。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，配量回路(11)和主回路(12)的组合如此设置，使得配量回路(11)在待机模式中运行，而主回路(1 在清洁模式(R)中运行。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，第一配量泵C3)运行，第一阀(Vl)处在形成与主液压系统的引导流体的连接的开关位置中，并且第二、第三和第四阀(V2、V3、V4)如此地具有开关位置，使得具有净化的流体( 的流体流从容器(9)经由第二配量泵(13)被引导至第二阀(V2)并且经由第三和第四阀(V3、V4)引导到达过滤器(19)并且重新引回到所述容器(9)。
8.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，配量回路(11)和主回路(12)的组合如此设置，使得配量回路(11)处在用于将脏污的流体⑵输送到混合装置⑶中的准备模式 (V)中，而主回路(12)处在用于脏污的和净化的流体0、5)的混合模式(M)中。
9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，第一配量泵(3)运行并且第一阀(Vl)处在将脏污的流体O)引导至容器(9)的开关位置中，其中第二阀(V2)以及第三阀(V3)和第四阀(V4)处在一个开关位置中，使得流体流在绕开用于测量流体(1)的杂质的装置以及在绕开过滤器(19)情况下从第二配量泵(1 引导至混合装置(8)。
10.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，配量回路(11)和主回路(12)的组合如此设置，使得配量回路(11)处在用于脏污的流体( 的输送模式(Z)中，而主回路(12)处在用于脏污的流体(2)和净化的流体(5)的混合模式(M)中。
11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，第一配量泵C3)运行并且第一阀(Vl) 将脏污的流体(2)输送到混合装置(8)中，并且第二阀(V2)、第三阀(V3)和第四阀(V4)的开关位置是如此的，使得混合的流体(6)从混合装置(8)起从用于测量杂质的装置(4)旁边经过重新被引导至混合装置(8)。
12.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，配量回路(11)和主回路(12)的组合如此设置，使得配量泵(11)在用于输送脏污的流体( 的准备模式(V)中，而主回路(12)在测量模式(MM)中。
13.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，第一配量泵(3)运行并且通过第一阀 (Vl)将脏污的流体O)引导至主液压系统，其中第二阀(M)在截止位置上，使得混合的流体(6)被引导通过用于测量杂质的装置G)，并且第三阀(V3)以及第四阀(V4)处在一个使得所测量的流体被引回到所述容器(9)中的开关位置上。
14.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，配量回路(11)和主回路(12)的组合如此设置，使得在配量回路(11)中的脏污的流体( 是不运动的，并且净化的和/或混合的流体(5,6)能从混合装置(8)排空到主回路(12)中。
15.根据权利要去14所述的设备，其特征在于，第二阀(V2)占有一个这样的开关位置， 使得脏污的流体⑵被引导至第三阀(V3)并且流体(2)从第三阀(V3)经由连接装置(18) 被引导至主液压系统，其中第四阀(V4)占有一个截止的开关位置，其实现配量回路(11)和主回路(12)的排空，其中，阀(Vl)使所述脏污的流体同样也流进主液压系统的连接装置 (18)中。
16.根据权利要求4至15任一项所述的设备，其特征在于，所述设备(14)具有传感器元件(⑶)、例如光学传感器或霍尔传感器，其测定杂质颗粒的数量并且传递给控制和/或调节装置，所述控制和/或调节装置借助于阀(VI、V2、V3、V4)以及配量泵(3、1；3)控制配量回路(11)和主回路(12)。
17.根据权利要求7至16任一项所述的设备，其特征在于，所述设备(14)具有用于聚集杂质的聚集位置并且具有用于在聚集位置上产生磁场的永久磁铁和一个线圈，其中通过线圈的通电，所述设备(14)的一个元件是可运动的并且通过该元件的运动在聚集位置上的磁场强度是可改变的。
全文摘要
用于探测流体(1)中的杂质的方法以及设备，其中含有颗粒的流体(2)利用第一配量泵(3)被输送给用于测量在脏污的流体中的杂质或颗粒浓度的装置(4)，其特征分别在于，含有颗粒的脏污的流体(2)在进入用于测量杂质的装置(4)中之前以规定的混合比例与净化的流体(5)混合，测量混合的流体(6)的颗粒浓度或杂质，并且脏污的流体(2)的颗粒浓度或杂质由计算单元(7)确定。
文档编号G01N33/28GK102460108SQ201080025281
公开日2012年5月16日 申请日期2010年6月4日 优先权日2009年6月8日
发明者A·科尔劳施, H·曼内巴赫, J·克莱伯, S·格罗斯, W·伊格尔霍斯特 申请人:Hydac过滤系统有限公司, Sms西马克股份公司
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