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Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung des Verschmutzungsgrades von Filtern - Dokument DE3835672A1
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE3835672A1 26.04.1990
Titel Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung des Verschmutzungsgrades von Filtern
Anmelder Bayerische Motoren Werke AG, 8000 München, DE
Erfinder Bruns, Hartmut, 8000 München, DE
DE-Anmeldedatum 20.10.1988
DE-Aktenzeichen 3835672
Offenlegungstag 26.04.1990
Veröffentlichungstag im Patentblatt 26.04.1990
IPC-Hauptklasse B01D 35/14
IPC-Nebenklasse B01D 37/04   
Zusammenfassung Zur Überwachung des Verschmutzungsgrades von Filtern wird nicht nur die Druckdifferenz zwischen Filtereingang und Filterausgang ermittelt, sondern darüber hinaus noch die Temperatur sowie die Größe des Volumenstromes des das Filter passierenden Mediums berücksichtigt. Anhand der beiden letztgenannten Größen wird dabei der jeweils aktuelle Druckdifferenz-Schwellwert festgelegt. Vorgesehen ist hierzu insbesondere eine elektronische Steuereinheit.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung von Filtern nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine nach diesem Verfahren arbeitende Vorrichtung und geht aus von der gattungsbildenden WO 82/02 498.

Üblicherweise wird der Verschmutzungsgrad von Filtern ermittelt, indem der Druck des strömenden, zu filternden Mediums im Filter-Eingangsbereich sowie im Filter-Ausgangsbereich gemessen und der daraus resultierende Druck-Differenzwert mit einem vorgegebenen Schwellwert verglichen wird. Überschreitet dabei die auftretende Druckdifferenz - hervorgerufen beispielsweise durch ein nahezu vollständig verstopftes Filterelement - den vorgegebenen Schwellwert, so wird ein Signal ausgelöst, welches auf den nunmehr fälligen Filteraustausch bzw. eine fällige Filterreinigung aufmerksam macht.

Bei Anwendung dieses Verfahrens im Zusammenhang mit zu filternden Medien, welche eine nicht zu vernachlässigende und insbesondere stark von der Temperatur des Mediums abhängende Viskosität aufweisen, liefert die einfache Druckdifferenz-Ermittlung jedoch zu ungenaue Ergebnisse. Aus diesem Grunde wurden in mannigfachen Ausführungen Vorrichtungen ähnlich dem in der oben genannten Schrift beschriebenen Druckdifferenz-Schalter bekannt, welche lediglich in Fällen, in denen die Temperatur des Mediums über einem vorgegebenen Grenzwert liegt, auf auftretende, den Druckdifferenz-Schwellwert überschreitende Druckdifferenzen aufmerksam machen.

Für einfache Anwendungsfälle haben sich derartige Vorrichtungen bewährt; im Zusammenhang mit zunehmend sensiblere Organe aufweisenden Medien-Kreisläufen insbesondere für Hydraulikflüssigkeiten genügen diese Vorrichtungen den gestiegenen Anforderungen jedoch nicht mehr. Beispielshaft genannt für derartige sensible Hydraulikkreisläufe seien die Steuerkreisläufe für Antiblockiersysteme von Kraftfahrzeugen oder sonstige hydraulische Steuersysteme.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein sensibleres und deutlich verbessertes Uberwachungsverfahren für den Verschmutzungsgrad des Filters aufzuzeigen.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Anspruchs gelöst; eine Lösung der weiteren Aufgabe, eine nach dem angegebenen Verfahren arbeitende Vorrichtung aufzuzeigen, ist im vierten Anspruch angegeben.

Erfindungsgemäß wird beim Vergleich der ermittelten Druckdifferenz mit dem Druckdifferenz-Schwellwert kontinuierlich zumindest eine weitere Randbedingung mit berücksichtigt. Wie bereits oben erläutert, ist der am Filter auftretende Druckabfall u. a. stark von der Viskosität und somit der Temperatur des zu filternden Mediums abhängig. Nunmehr soll die Temperatur fortlaufend berücksichtigt werden, indem beispielsweise gemäß Anspruch 2 der Druckdifferenz-Schwellwert kontinuierlich der Temperatur des zu filternden Mediums angepaßt wird.

Dieses Verfahren unterscheidet sich wesentlich vom Arbeitsprinzip des aus der WO 82/02 498 bekannten Differenzdruckschalters. Während der bekannte Differenzdruckschalter im Sinne einer Schwarz-Weiß-Schaltung lediglich überprüft, ob das zu filternde Medium einen vorgegebenen Temperatur-Grenzwert überschritten hat und und nur in diesen Fällen eine Ermittlung der Druckdifferenz ermöglicht, wird beim erfindungsgemäßen Verfahren stets die Druckdifferenz ermittelt und der entsprechende Schwellwert der aktuellen Temperatur angepaßt.

Eine Steigerung der Genauigkeit bzw. Empfindlichkeit des Überwachungsverfahrens ergibt sich auch, wenn der Druckdifferenz-Schwellwert der Größe des das Filter passierenden Volumenstromes angepaßt wird. Naturgemäß ist der Druckabfall am Filter nicht nur von der Intensität der Filterverschmutzung sowie der Temperatur bzw. Viskosität des zu filternden Mediums abhängig, sondern nimmt darüber hinaus bei hohen Volumenströmen größere Werte an als bei geringen Volumenströmen. Um somit auch bei Vorhandensein lediglich eines Teil-Volumenstromes ein aussagekräftiges Ergebnis zu erhalten, empfiehlt es sich, dann beispielsweise den Druckdifferenz-Schwellwert herabzusetzen und somit dem naturgemäß niedrigeren Druckabfall anzupassen. Diese Vorgehensweise gemäß Anspruch 2 zeichnet sich - ebenso wie zur Berücksichtigung der aktuellen Temperaturverhältnisse - durch einfache Realisierbarkeit aus und läßt dabei vorteilhafterweise den tatsächlich ermittelten Druckdifferenzwert unverfälscht. Alternativ wäre es jedoch ebenso möglich, den ermittelten Druckdifferenzwert unter Berücksichtigung der aktuellen Randbedingungen zu korrigieren und diesen korrigierten Wert mit einem starren Schwellwert zu vergleichen. Dabei erhält man stets ein sensibleres und verbessertes Überwachungsverfahren für den Verschmutzungsgrad von Filtern, wenn lediglich eine der genannten Randbedingungen fortlaufend berücksichtigt wird, besonders genau arbeitet das Verfahren jedoch, wenn kontinuierlich sowohl eine Anpassung an die Temperatur als auch an die Größe des Volumenstromes erfolgt.

Vorteilhaft ist es, gemäß Anspruch 3 den das Filter passierenden Volumenstrom aus der Förderleistung einer Fördervorrichtung für das zu filternde Medium zu ermitteln, da hiermit aufwendige Volumenstrom-Meßvorrichtungen nicht erforderlich sind. Als Kriterium für die Förderleistung kann dabei - in Abhängigkeit von der Ausbildung der Fördervorrichtung - beispielsweise die Drehzahl oder der Pumpenhub der Fördervorrichtung herangezogen werden.

Der vierte Patentanspruch gibt eine einfach realisierbare und dabei zuverlässige Ergebnisse liefernde Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens an. In einer elektronischen Steuereinheit lassen sich auf einfache Weise Algorithmen festlegen, nach denen der den jeweiligen Randbedingungen entsprechende Druckdifferenz-Schwellwert ermittelt wird. Dabei kann die elektronische Steuereinheit sowohl analog als auch digital arbeiten, im letztgenannten Fall können die jeweils relevanten Schwellwerte in einem Kennfeld in Abhängigkeit von der Temperatur und beispielsweise auch von der Förderleistung der Fördervorrichtung abgelegt sein. Ein besonders einfacher Aufbau ergibt sich weiterhin, da sowohl die Ermittlung der Druckdifferenz als auch der Temperatur bzw. Temperaturen unter Zuhilfenahme einfacher gängiger elektrisch-/elektronischer Sensoren erfolgen kann.

Neben einer derartigen elektronischen Steuereinheit lassen sich jedoch auch mechanische Lösungen zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens finden. So kann beispielsweise ein Dehnstoffelement vorgesehen sein, welches in Abhängigkeit von der Temperatur des zu filternden Mediums eine Bezugsbasis, bezüglich derer die - dann ebenfalls vorzugsweise mechanische ermittelte - Druckdifferenz verglichen wird, mechanisch verschiebt. In analoger Weise kann beispielsweise eine schwenkbare Klappe, welche die Größe des das Filter passierenden Volumenstromes ermittelt, eine ähnliche Verschiebung der den Schwellwert darstellenden Bezugsbasis bewirken.

Ein Ausführungsbeispiel für derartige mechanische Lösungen ist nicht gezeigt. Ebenso erübrigt sich ein Schaltungsbeispiel für die elektronische Steuereinheit nach Anspruch 4, da der Aufbau einer derartigen elektrisch-/elektronischen Steuervorrichtung anhand obiger Erläuterungen keine Schwierigkeiten bereiten dürfte. Wesentlich ist dabei stets der allgemeine Erfindungsgedanke des beschriebenen Verfahrens zur Überwachung des Verschmutzungsgrades von Filtern.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Überwachung des Verschmutzungsgrades von Filtern, wobei die Druckdifferenz zwischen Filtereingang und Filterausgang ermittelt und mit einem Druckdifferenz-Schwellwert verglichen wird, dadurch gekennzeichnet, daß beim Vergleich fortlaufend die Temperatur des zu filternden Mediums und/oder die Größe des das Filter passierenden Volumenstromes berücksichtigt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß fortlaufend der Druckdifferenz-Schwellwert den aktuellen Randbedingungen (Temperatur des Mediums und/oder Größe des Volumenstromes) angepaßt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der das Filter passierende Volumenstrom aus der Förderleistung einer Fördervorrichtung für das zu filternde Medium ermittelt wird.
  4. 4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangegangenen Ansprüche mit einer Anzeigeauslösung, wenn die ermittelte Druckdifferenz den Druckdifferenz-Schwellwert erreicht, gekennzeichnet durch eine elektronische Steuereinheit zur Ermittlung der für unterschiedliche Randbedingungen (Temperatur des Mediums und/oder Größe des Volumenstromes) relevanten Druckdifferenz-Schwellwerte entsprechend eines vorgegebenen Algorithmus.






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