PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE69214832T2 27.02.1997
EP-Veröffentlichungsnummer 0610191
Titel GERÄT ZUR KONTROLLE DER DRUCKDIFFERENZ
Anmelder Parker Hannifin Oy, Vantaa, FI
Erfinder KOIVULA, Tuomo, SF-31720 Urjalankyla, FI;
LEPPÄNEN, Kari-Pekka, SF-31760 Urjala, FI;
KANGASNIEMI, Marko, SF-37550 Moisio, FI
Vertreter H. Weickmann und Kollegen, 81679 München
DE-Aktenzeichen 69214832
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 13.02.1992
EP-Aktenzeichen 929049146
WO-Anmeldetag 13.02.1992
PCT-Aktenzeichen FI9200040
WO-Veröffentlichungsnummer 9215002
WO-Veröffentlichungsdatum 03.09.1992
EP-Offenlegungsdatum 17.08.1994
EP date of grant 23.10.1996
Veröffentlichungstag im Patentblatt 27.02.1997
IPC-Hauptklasse G01L 9/14

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Kontrollieren einer Druckdifferenz, wobei die Vorrichtung einen mechanischen Teil umfaßt, der einen Rahmen aufweist, einen sich bezüglich des Rahmens bewegenden Kolben, eine Feder, die den Kolben belastet, einen Magneten, der mit dem Kolben verbunden ist, sowie Verbindungsdurchgänge zum Koppeln einer Druckdifferenz zwischen den Kolbenenden derart, daß die Druckdifferenz auf den Kolben und auf einen Magneten einwirkt, der sich mit diesem gegen die durch die Feder erzeugte Last bewegt, und wobei die Vorrichtung außerdem ein elektrisches Element umfaßt zum Messen der Intensität des durch den Magneten erzeugten magnetischen Feldes und zum Liefern eines Signals bei einer Kolbenposition, die einem vorbestimmten Schwellenwert entspricht.

Beispielsweise wird der Betriebszustand von Filtern durch Überwachen der Druckdifferenz kontrolliert. Eine Zunahme in der Druckdifferenz zwischen den Einlaß- und Auslaßseiten eines Filters ist ein Anzeichen für ein Verstopfen des Filters und bei einer bestimmten Stufe ein Anzeichen für eine Notwendigkeit, den Filtereinsatz zu ersetzen. Beispiele von Filtern, deren Betrieb eine derartige überwachung benötigen, umfassen Ölfilter in hydraulischen Systemen und Filter für Kraftstoffe und Schmiermittel.

Aus der finnischen Offenlegungsschrift 66693 ist insbesondere eine Druckanzeigevorrichtung bekannt, die an einen Filter anschließbar ist, in welchem eine Druckdifferenz zwischen den Enden eines federbelasteten Mittels, welches mit einem Magneten versehen ist, wirksam ist und gegen dieses Mittel ist ein Anzeigemittel angepaßt, welches ebenfalls mit einer Feder und einem Magneten versehen ist und durch die wechselseitige Anziehung zwischen den Magneten an Ort und Stelle gehalten wird und gegen die Federkraft arbeitet. Wenn die Druckdifferenz zunimmt, drückt das ersterwähnte Mittel von dem Anzeigemittel weg, wobei die wechselseitige Anziehung zwischen den Magneten, die voneinander Abstand gewinnen, nachgibt und bei einem bestimmten Punkt überschreitet die Federkraft des Anzeigemittels die wechselseitige magnetische Anziehung mit dem Ergebnis, daß das Anzeigemittel sich, bewirkt durch die Feder, zu der Anzeigeposition verschiebt. Diese Verschiebung ist somit ein Signal für eine Zunahme der Druckdifferenz auf ein bestimmtes Niveau, das einen Austausch des Filters oder andere Wartungsschritte erfordert.

Die oben erwähnte Anzeigevorrichtung nach dem Stand der Technik weist den Mangel auf, daß das Überschreiten der vorbestimmten Druckdifferenzgrenze lediglich an der Stelle visuell überwacht werden kann, an die die Anzeigevorrichtung angepaßt ist. Ein Übertragen des Signals an eine andere Stelle oder ein Umwandeln des Signals in eine andere Form würde zusätzliche Vorrichtungen erfordern, welche die Anzeigevorrichung mit bereits komplizierter Mechanik noch komplizierter machen würde.

Aus der EP-Anmeldeveröffentlichung 0 300 833 ist eine Druckdifferenzanzeigevorrichtung mit einem Sensor bekannt, der zusätzlich zu einem Magneten, welcher sich unter der Wirkung der Druckdifferenz bewegt, auch ein HALL-Element umfaßt, das die Intensität des magnetischen Feldes mißt und ein Signal bei einer bestimmten Position des Magneten liefert. Das Signal wird von dem Sensor zu dem Anzeige- und Überwachungsteil der Vorrichtung geleitet, welches als ein separates Element dargestellt ist, jedoch auch gemäß der Veröffentlichung in Verbindung mit dem Sensor installiert sein kann. Dieses System weist gegenüber dem früher beschriebenen System den Vorteil auf, daß die Notwendigkeit eines separaten, sich bewegenden Anzeigemittels vermieden ist.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Druckdifferenzkontrollvorrichtung zu schaffen, die zur Verwendung in Verbindung mit Filtern und für andere entsprechende Verwendungen geeignet ist, deren Betrieb auf einer direkten Umsetzung einer Änderung in dem magnetischen Feld in ein elektrisches Signal basiert und die eine kompakte und flexible Struktur aufweist, so daß sie an verschiedenen beengten Ortspunkten installiert werden kann. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung als eine Längsverlängerung zu ihrem mechanischen Teil einen elektrischen Teil aufweist, der das Element umfaßt, welches die Magnetfeldintensität mißt, und der mit Leitungen versehen ist, die Signale übertragen, welche bei der Vorrichtung ankommen und diese verlassen, wobei die Leitungen in einer Richtung quer zu der Vorrichtung orientiert sind, und dadurch daß der elektrische Teil mit dem Rahmen des mechanischen Teils drehbar verbunden ist derart, daß die Austrittsrichtung der Leitungen durch eine Drehbewegung zwischen den Teilen eingestellt werden kann.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere vorteilhaft an beengten Stellen, an welchen oft lediglich eine gute Austrittsrichtung für die Leitungen, die mit der Vorrichtung verbunden sind, verfügbar ist. Wenn die zu der Vorrichtung gehörenden Verbindungsdurchgänge, mittels welcher die Druckdifferenz zwischen den Kolbenenden gekoppelt ist, es erzwingt, den mechanischen Teil der Vorrichtung in einer bestimmten Positon zu befestigen, kann der elektrische Teil danach frei in eine Position gedreht werden, in welcher die Austrittsrichtung der Leitungen stimmt.

Der elektrische Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann an der Kolbenseite angeordnet sein, die mit einem höheren Druck gekoppelt ist, worauf eine zunehmende Druckdifferenz den Kolben und den mit ihm verbundenen Magneten von dem die Intensität des magnetischen Feldes messenden Element wegbewegt und wobei das Element ein Signal liefert, wenn die Druckdifferenz ihren Schwellenwert erreicht hat und die Magnetfeldintensität auf einen vorbestimmten Wert abgenommen hat. Dennoch ist im Prinzip auch eine entgegengesetzte Anordnung, bei welcher eine zunehmende Druckdifferenz den Kolben und den Magneten näher zu dem elektrischen Element drückt, gleichfalls möglich.

Der elektrische Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vorteilhafterweise mit einem separaten Speicherbauteil versehen sein, das Informationen verarbeitet und speichert. Bei einer mit einem Filter verbundenen Kontrollvorrichtung kann das Speicherbauteil eingerichtet sein, um die Betriebsstunden des Filters zu messen und aus den von dem elektrischen Element gelieferten Signale die Häufigkeit zu berechnen, mit der der Filter verstopft ist; in diesem Fall kann sie zur Beobachtung jeglicher Verkürzung der Lebensdauer der Filter verwendet werden.

Der elektrische Teil kann ferner mit einer oder mehreren externen Signalvorrichtungen versehen sein, die den Betriebszustand oder Meßdaten anzeigen. Die Meßdaten können beispielsweise die Information sein, daß der vorbestimmte Schwellenwert der kontrollierten Druckdifferenz überschritten wurde. Die Signalvorrichtungen können beispielsweise LED- Anzeigen von unterschiedlichen Farben sein, wobei eine Farbe den Betriebszustand der Vorrichtung und die andere die Meßdaten anzeigen.

Erfindungsgemäß kann der elektrische Teil der Vorrichtung ferner mit Mitteln versehen sein, die die Temperatur des Druckmediums überwachen. Dies ermöglicht, daß das Kontrollieren der Druckdifferenz darauf beschränkt wird, lediglich über einer vorbestimmten Minimaltemperatur stattzufinden, in welchem Fall Fehlsignale infolge einer zu geringen Temperatur vermieden werden. Bei Ölfiltern beispielsweise kann der Grenzwert auf 30ºC eingestellt werden, unter welchem Öl wegen seiner Viskosität die Überwachung der Druckdifferenz gemäß der Erfindung stören würde. Ferner ist es möglich, für die Temperatur des Mediums einen oberen Grenzwert einzustellen, wobei die Vorrichtung ein Alarmsignal liefert, wenn die Grenze überschritten ist.

Das in der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendete Element zum Messen der Intensität des magnetischen Feldes kann ein HALL- Element umfassen und die Mittel, die die Temperatur des Druckmediums überwachen, können einen NTC-Widerstand umfassen.

Das von der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzeugte Signal kann in der Kontrollvorrichtung selbst in eine sichtbar Form oder beispielsweise in ein akustisches Signal gewandelt werden oder es kann anderswohin übermittelt werden, wie über die Leitungen, beispielsweise als ein Lichtsignal oder ein akustisches Signal zu dem Führerstand eines Fahrzeuges, welches mit einem kontrollierbaren Hydrauliksystem versehen ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das Verfahren eignen sich nicht nur für die Kontrolle des Betriebszustandes eines Filters, sondern auch für andere Zwecke, wie das Messen von relativem oder absolutem Druck, bei welchem der Vergleichsdruck Normaldruck oder ein Vakuum ist.

Die Erfindung ist nachstehend mit Hilfe eines Beispiels mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen detaillierter beschrieben, in welchen:

Figur 1 eine erfindungsgemäße Druckdifferenzkontrollvorrichtung darstellt,

Figur 2 die Vorrichtung gemäß Figur 1 darstellt, auseinandergezogen und zur Hälfte im Schnitt, und

Figur 3 einen Abschnitt darstellt, welcher den Rahmen des mechanischen Teils der Vorrichtung, den mit einer Feder und einem Magneten versehenen Kolben, die Verbindung des elektrischen Teils der Vorrichtung mit dem mechanischen Teil und das elektrische Element, welches das magnetische Feld mißt und zu dem elektrischen Teil gehört, zeigt.

Die in Figur 1 gezeigte Druckdifferenzkontrollvorrichtung 1 ist aus Bauteilen zusammengesetzt, die in der Reihenfolge des Zusammenbaus in Figur 2 gezeigt sind. Die Bauteile umfassen einen drehbaren Einstellring 2, eine Feder 3, einen mit einem Magneten 4 versehenen Kolben 5 und einen Rahmen 6, die zusammen den mechanischen Teil der Vorrichtung bilden. Außerdem umfassen die Bauteile gemäß Figur 2 ein Gehäuse 7, das eine Verlängerung zu dem Rahmen 6 bildet, ein Bauteil 8, das mit Mitteln versehen ist, die die Intensität des magnetischen Feldes und die Temperatur messen, ein mit Signalvorrichtungen 9 versehenes Bauteil 10, ein Abdeckungsbauteil 11, ein Speicherbauteil 12 und ein Kupplungsbauteil 13, die zusammen den elektrischen Teil der Vorrichtung bilden. Der mechanische Teil und der elektrische Teil sind an ihren Schnittstellen, d.h. an den Verbindungspunkten zwischen dem Rahmen 6 und dem Gehäuse 7, geeignet relativ zueinander frei zu rotieren.

Die wichtigsten Bauteile der Kontrollvorrichtung 1 sind der mit einer Feder 3 und einem Magneten 4 versehene Kolben 5, der diese umgebende Rahmen 6 und das Bauteil 8, wobei die gegenseitigen Positionen der Bauteile in der zusammengebauten Vorrichtung in Figur 3 gezeigt sind. Der Kolben 5 und die diesen belastende Druckfeder 3 sind in einer Vertiefung 14 in dem Rahmen 6 angebracht derart, daß die Feder den Magneten 4 an der Spitze des Kolbens gegen den Boden der Vertiefung drückt. Die Vorspannung der Feder 3 kann mittels eines Einstellrings 2 eingestellt werden. Der Rahmen 6 ist mit einer Bohrung 15 versehen, die als ein Verbindungsdurchgang dient&sub1; über welchen der höhere Druck auf das Ende des Kolbens 5 angelegt wird, welches gegen den Boden der Vertiefung 14 liegt. Das entgegengesetzte Ende des Kolbens 5 steht für seinen Teil über eine Öffnung 16 in dem Einstellring 2 mit dem niedrigeren Druck in Verbindung. Der Kolben 5 ist zusätzlich mit einer Dichtung 17 versehen, die die Kolbenenden voneinander isoliert.

Somit neigt die Druckdifferenz zwischen den Enden des Kolbens 5 dazu, den Kolben zusammen mit seinen Magneten gegen die Druckkraft der Feder 3 aus dem Boden der Vertiefung 14 zu drücken, derart, daß die Position des Magneten 4 zu jeder gegebenen Zeit von der Druckdifferenz abhängt. Das als eine Verlängerung an den Rahmen 6 befestigte Gehäuse 7 umschließt ein Bauteil 8, das von einer Schaltungungsplatte 18 mit daran angebrachten Bauteilen gebildet ist. Diese Bauteile umfassen ein HALL-Element 19, das die Intensität des magnetischen Feldes, das von dem Magneten 4 erzeugt wird, stufenlos mißt und sich zwischen dem Ende des Rahmenteils 6 und der Schaltungungsplatte befindet. Das HALL-Element 19 wurde eingerichtet, um ein Signal in dem Moment zu liefern, in dem die Druckdifferenz zwischen den Enden des Kolbens 5, die einen bestimmten Schwellenwert erreicht hat, den Magneten 4 in die Vertiefung 14 überführt hat zu einem Punkt, der einer vorbestimmten Magnetfeldintensität entspricht. Wenn die Kontrollvorrichtung mit einem Filter verbunden ist, kann das Signal beispielsweise bedeuten, daß ein verschmutzter und verstopfter Filtereinsatz ersetzt werden muß. Neben dem HALL- Element 19 umfaßt das Bauteil 8 als ein wesentliches Bauteil einen NTC-Widerstand 20, der die Temperatur mißt. Dieser Widerstand kann eingerichtet sein, um derart zu arbeiten, daß die Druckdifferenzkontrolle darauf beschränkt ist, lediglich über einer vorbestimmten Minimaltemperatur stattzufinden, beispielsweise 30ºC in Verbindung mit einem Ölfilter. Desweiteren kann die Anzeigevorrichtung eingerichtet sein, ein Signal zu liefern, wenn die Temperatur über einen vorbestimmten Maximalwert steigt, der bei einem Ölfilter vorzugsweise 70ºC ist.

Die in Figuren 1 und 2 gezeigten Signalvorrichtungen 9 können beispielsweise LED-Anzeigen sein. Das in ihnen angehende Signallicht ist eine Anzeige, daß sich die Vorrichtung in ihrem Betriebszustand befindet.

Gemäß Figur 2 soll das Speicherschaltungen 21 und einen Mikroprozessor 22 umfassende Speicherbauteil 12 Informationen, die sich während des Betriebs der Kontrollvorrichtung angesammelt haben, verarbeiten und speichern. Das Speicherbauteil 12 kann eingerichtet sein, um mit einer externen Lesevorrichtung (nicht gezeigt) verbindbar zu sein.

Die Bauteile 10 - 13 der Kontrollvorrichtung sind miteinander durch Verbinderstifte 23 gekoppelt, die diese Teile starr miteinander verbinden und die die Betriebsspannung, die über Leitungen 24 eingebracht wurde, zu der Vorrichtung übertragen und Signale, welche von der Vorrichtung erhalten wurden, über den Verbindungsteil 13 zu den Leitungen 25 übertragen, die nach außerhalb der Vorrichtung führen.

Das die Intensität des magnetischen Feldes messende HALL- Element 19 kann erfindungsgemäß eingerichtet sein, um beispielsweise derart zu arbeiten, daß es bei einem Minimalwert, der einer vorbestimmten Druckdifferenz entspricht, die LED-Anzeigen 9 an dem Außengehäuse der Vorrichtung anschaltet. Dies zeigt an, daß sich die Vorrichtung im Betriebszustand befindet. Wenn die Druckdifferenz einen vorbestimmten höheren Schwellenwert überschreitet, liefert das Element 19 ein Signal, das über Leitungen 25 zu einer externen Anzeigevorrichtung geleitet wird, vorausgesetzt, daß der Temperaturüberwachungs-NTC-Widerstand 20 dies nicht verhindert. Dieses Signal kann beispielsweise ein Anzeichen dafür sein, daß ein verstopfter Filtereinsatz in dem Filter ersetzt werden sollte. Wenn die Druckdifferenz dennoch weiter zunimmt, kann es einen anderen höheren Schwellenwert geben, welcher ein Niveau darstellt, das als gefährlich erachtet wird. Wenn dieser Schwellenwert überschritten ist, liefert das HALL-Element ein Signal, von dem die Information in dem Speicherbauteil 12 der Vorrichtung gespeichert werden kann.

Der Betrieb des Temperaturüberwachungs-NTC-Widerstands 20, welcher zu der Vorrichtung gehört, kann vorzugsweise derart eingerichtet sein, daß die Widerstandsschaltung ein Kontrollsignal bei zwei unterschiedlichen Temperaturen liefert. Die untere Temperatur ist eine Minimaltemperatur, unter welcher der Betrieb des HALL-Elements 19 unterbrochen oder wenigstens der Zugang der durch das Element erzeugten Signale zu der Außenseite der Vorrichtung verhindert wird. Bei der höheren Temperatur, für ihren Teil, kann das erhaltene Signal als ein Anzeichen überhöhter Aufheizung des Mediums aus der Vorrichtung herausgeleitet werden; ergänzend dazu kann dieses Signal auch in dem Speicherbauteil 12 der Vorrichtung gespeichert werden.

Zusätzlich zum Zählen der von dem HALL-Element 19 und dem NTC- Widerstand 20 erzeugten Signale kann das Speicherbauteil 12 vorteilhafterweise zum Messen der gesamten Betriebsstunden der Vorrichtung verwendet werden und getrennt die Betriebsstunden in unterschiedlichen Situationen oder beginnend von bestimmten Schritten, wie den Ersatz eines Filtereinsatzes.

Für den Fachmann ist es klar, daß die verschiedenen Anwendungen der Erfindung nicht auf die vorstehend mittels Beispiel dargestellten begrenzt sind; sie können innerhalb des Umfangs der begleitenden Patentansprüche variieren. Beispielsweise kann der Temperaturüberwachungs-NTC-Widerstand nicht nur in der Nähe des Elements, welches die Intensität des magnetischen Feldes mißt, eingebaut sein, sondern auch in direktem Kontakt mit dem Druckmedium, beispielsweise an dem unteren Ende der Kontrollvorrichtung.


Anspruch[de]

1. Vorrichtung (1) zum Kontrollieren der Druckdifferenz, wobei die Vorrichtung einen mechanischen Teil umfaßt, der einen Rahmen (6) aufweist, einen zu dem Rahmen sich relativ bewegenden Kolben (5), eine den Kolben belastende Feder (3), einen mit dem Kolben verbundenen Magneten (4) und Verbindungsdurchgänge (15, 16) zum Koppeln einer Druckdifferenz zwischen den Enden des Kolben derart, daß die Druckdifferenz auf den Kolben und auf den Magneten einwirkt, der sich zusammen mit diesem gegen die von der Feder bewirkte Last bewegt, und wobei die Vorrichtung außerdem ein elektrisches Element (19) zum Messen der Intensität des magnetischen Feldes umfaßt, das durch den Magneten erzeugt wird, und zum Liefern eines Signales bei einer Kolbenposition, die einem vorbestimmten Schwellenwert entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung als eine Längsverlängerung zu dem mechanischen Teil einen elektrischen Teil aufweist, der das die Intensität des magnetischen Feldes messende Element (19) aufweist und der mit Leitungen (24, 25) versehen ist, die bei der Vorrichtung ankommende und die Vorrichtung verlassende Signale übertragen, wobei die Leitungen in einer Richtung quer zu der Vorrichtung orientiert sind und dadurch, daß der elektrische Teil mit dem Rahmen (6) des mechanischen Teils drehbar verbunden ist derart, daß die Austrittsrichtung der Leitungen durch eine Drehbewegung zwischen den Teilen eingestellt werden kann.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Teil ein Speicherbauteil (12) umfaßt, das Informationen verarbeitet und speichert.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Teil mit einer oder mehreren externen Signalvorrichtungen (9) versehen ist, die den Betriebszustand oder Meßdaten anzeigen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Teil Mittel (20) umfaßt zum Überwachen der Temperatur des Druckmediums derart, daß die Kontrolle der Druckdifferenz darauf beschränkt sein kann, lediglich über einer vorbestimmten Minimaltemperatur stattzufinden.







IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com