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CN111868522A - 用于分析包含在装置的工作流体中的颗粒的方法以及用于实施该方法的设备 - Google Patents

用于分析包含在装置的工作流体中的颗粒的方法以及用于实施该方法的设备 Download PDF

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CN111868522A CN201980019286.9A CN201980019286A CN111868522A CN 111868522 A CN111868522 A CN 111868522A CN 201980019286 A CN201980019286 A CN 201980019286A CN 111868522 A CN111868522 A CN 111868522A
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Abstract

本发明涉及一种用于分析包含在装置(1)的工作流体中的颗粒的方法，其中，在所述装置(1)运行期间进行分析，其中，在分析期间工作流体穿流该装置(1)的工作流体回路，其中，将工作流体流在工作流体回路的第一分支位置(2)处分支，将分支出的工作流体流输送给分离装置(8)，该分离装置将分支出的工作流体流分支成第一工作流体流和第二工作流体流，其中，借助所述分离装置(8)将包含在分支出的工作流体流中的颗粒的大部分输送给第一工作流体流，并且借助评估装置(14)确定包含在第一工作流体流中的颗粒的至少一个参数。

Description

用于分析包含在装置的工作流体中的颗粒的方法以及用于实 施该方法的设备
技术领域
本发明涉及一种用于分析包含在装置的工作流体中的颗粒的方法以及一种用于实施该方法的设备。
背景技术
固体颗粒可能会到达内燃机的机油中，当固体颗粒到达运动的发动机部件的“工作面”上时，可能导致内燃机上的机械损坏。这种固体颗粒例如可以来自发动机的制造过程或者由损耗或者说磨损过程产生。
因此，在制造内燃机时重要的是在质量控制的范围内确定：机油中是否包含临界量和/或临界尺寸的固体颗粒。
发明内容
本发明的任务是，给出一种用于分析包含在装置(尤其是内燃机)的工作流体中的颗粒的方法以及一种用于实施这种方法的设备。
所述任务通过权利要求1或16的特征来解决。本发明的有利设计方案和进一步改进方案可以由从属权利要求得出。
本发明的基本构思在于，在装置(例如内燃机)运行期间、也就是说在工作流体(例如机油)穿流该装置(例如内燃机)的工作流体回路(例如机油回路)期间实施按照本发明的分析方法。为此，在该装置的工作流体回路的第一分支位置处为了分析目的将工作流体流分支。分支出的工作流体流随后在(有害)颗粒方面进行研究，更确切地说“在线(in-line)”，也就是说在该装置运行期间进行研究。
为了分析包含在分支出的工作流体流中的颗粒，可以考虑不同的已知的方法，例如激光阴影方法、激光衍射方法、基于摄像机的入射光方法或筛网堵塞方法等。然而，这些方法中的许多方法仅可以从固体颗粒的某个最小浓度起有意义地使用。通常内燃机的机油中所含的固体颗粒的浓度这样低，使得至少不能容易地使用这种方法。
本发明的一个重要思想在于使用如下“分离装置”，该分离装置能够实现上述方法的使用。根据本发明，将从工作流体回路中分支出的工作流体流输送给分离装置并且借助分离装置将其分支成第一工作流体流和第二工作流体流，其中，借助分离装置将包含在分支出的工作流体流中的颗粒的大部分输送给第一工作流体流。由此，出现在第一工作流体流中固体颗粒的浓度提高，这能够实现上述分析方法的使用。
相应地，根据本发明，借助电子评估装置来评估包含在第一工作流体流中的颗粒的至少一个参数。以这种方式可以推断出在该装置的整个工作流体中所包含的颗粒，例如推断出颗粒的尺寸或尺寸分布、数量或浓度、来源等。
可以规定，借助所述分离装置将多于80％或多于90％或多于95％的包含在分支出的工作流体流中的颗粒输送给第一工作流体流。由此，实现了相对于第二工作流体流而言，在第一工作流体流中颗粒浓度的明显提高，这有利于上述分析方法或其它分析方法的使用或者说是前提。
根据本发明，可以使用基于离心力分离原理的分离装置。例如可以使用市面上可获得的水力旋流器。水力旋流器是一种具有一个流体输入部和两个流体输出部的纯机械式装置或流体机械式装置。分支出的工作流体流通过流体输入部流入到水力旋流器中并且被强制到圆形轨迹上。在水力旋流器的圆锥形区段中，由于离心力和涡流效应导致分支出的工作流体流分离成富含颗粒的第一工作流体流和少颗粒的第二工作流体流。第一工作流体流经由水力旋流器的第一输出部从水力旋流器中流出。第二工作流体流经由水力旋流器的第二输出部从水力旋流器中流出。优选地，水力旋流器这样确定尺寸，使得第一工作流体流总是小于第二工作流体流。例如可以规定，第一工作流体流相对于第二工作流体流的体积流量比小于1：10或小于1：15或小于1：20。例如，第一工作流体流可以是第二工作流体流的5％。
如上面已经提到的那样，通过水力旋流器或者说分离装置的第一输出部流出的第一工作流体流可以借助电子评估装置关于包含在其中的固体颗粒进行更详细的分析。本发明的优点尤其是在于，通过提高在第一工作流体流中的固体颗粒的浓度可以使用要求固体颗粒的最小浓度的特定的评估方法。
例如，借助电子评估装置可以确定包含在第一工作流体流中的颗粒的浓度或数量和/或包含在第一工作流体流中的颗粒尺寸的分布和/或确定的、预先给定的颗粒尺寸或预先给定的颗粒尺寸范围的颗粒的浓度或数量等。
在此，例如可以使用上面已经提到的光学评估方法(例如激光阴影方法、激光衍射方法、摄像机分析方法等)或基于差压测量的方法(例如筛网堵塞测量方法)。
在通过评估装置进行评估之后，至少第一工作流体流的液体份额又被引入到或被引回到该装置的工作流体回路中。
包含在第一工作流体流中的颗粒能够在评估装置的下游借助过滤装置从第一工作流体流中被提取。为此，例如可以使用金属织物过滤器。
优选地，在这种情况下使用“可洗涤式过滤器”(例如金属织物过滤器)，即如下过滤器，从第一工作流体流中提取的固体颗粒可以从该过滤器被再次洗出。根据本发明，更确切地说可以规定，将借助过滤装置从第一工作流体流中提取的颗粒从过滤装置中取出，其中，对所取出的颗粒在其化学特性或其材料方面进行研究。
通过将经由过滤装置滤出的各颗粒的化学特性或材料与在预先给定的材料数据库中包含的化学成分或材料进行比较，然后可以确定各颗粒源自或可源自所述装置的哪个部件或哪些部件。因此，与内燃机相关地例如可以确定各颗粒是曲轴箱的颗粒还是曲轴箱的制造的颗粒(例如沙颗粒或研磨物)，或者例如是由磨损引起的磨损导致的颗粒。
来自分离装置的第二工作流体流也可以再次被输送给工作流体回路。
如果按照本发明的方法与内燃机相关地使用，则工作流体流例如可以在5l/min与50l/min之间的范围内或者在10l/min或40l/min之间的范围内。
附图说明
下面结合附图对本发明进行详细阐述。唯一的附图1借助示意性线路图示出本发明的基本原理。
具体实施方式
在此仅非常示意性地示出的内燃机1在其内部中具有工作流体回路(机油回路)。在第一分支位置2处，可以将工作流体(机油)从内燃机的工作流体回路(机油回路)分支并且经由阀3、4由按照本发明的分析装置的泵5抽吸。
可以将从发动机的工作流体回路分支出的工作流体流通过热交换器6进行调温(例如加热或冷却)。随后将分支出的工作流体流流向分离装置8的输入部7，该分离装置可以是离心分离器(例如水力旋流器)。所述分离装置8具有第一输出部9和第二输出部10。通过输入部7流入到分离装置8中的分支出的工作流体流被分支为通过第一输出部9流出的第一工作流体流和通过第二输出部10流出的第二工作流体流。第一工作流体流9明显小于第二工作流体流。两个工作流体流的体积流量比例如可以小于1：10或小于1：15或小于1：20。
但通过第一输出部9流出的第一工作流体流比通过第二输出部10流出的第二工作流体流具有明显更大的颗粒浓度。因此，分离装置8将大部分要流动通过输入部7的颗粒“转向”到第一工作流体流中。例如超过80％或超过90％或超过95％可以被引导到第一工作流体流中。
第二工作流体流经由第二输出部10、阀11直接地或间接地经由过滤器12(例如可以是纤维素过滤器)和另一个分支位置13流回到发动机1的工作流体回路中。
第一工作流体流经由第一输出部9流向电子或光电评估装置14。因此，评估装置14被第一工作流体穿流。在此，在穿流期间测量或评估包含在第一工作流体流中的颗粒的至少一个参数。例如可以确定包含在第一工作流体流中的颗粒的浓度或数量。替代于此地或补充于此地，可以确定包含在第一工作流体流中的颗粒尺寸的分布。替代地或补充地，可以确定特定的预先给定的颗粒尺寸或颗粒尺寸范围的颗粒的浓度或数量。
如果“临界颗粒”包含在第一工作流体流中，则第一工作流体流可以经由阀15被引导到“可洗涤式过滤器”(例如金属织物过滤器)并且进一步经由阀17被引导回到发动机1的工作流体回路中。通过过滤器16过滤出的颗粒可以从过滤器16中被去除(例如从过滤器16中洗涤出)并且在其化学特性或材料组成方面进行详细分析。通过这种方式例如可以确定，各颗粒源自或可能源自发动机1的哪个部件。
通过阀15的转换，第一工作流体流也可以直接地、即在绕过过滤器16的情况下经由阀17被引导回到发动机的工作流体回路中。

Claims (16)

1.用于分析包含在装置(1)的工作流体中的颗粒的方法，其特征在于，
-在所述装置(1)运行期间进行分析，其中，工作流体在分析期间穿流所述装置(1)的工作流体回路，其中，
-将工作流体流在所述工作流体回路的第一分支位置(2)处分支，
-将分支出的工作流体流输送给分离装置(8)，该分离装置将分支出的工作流体流分支成
·第一工作流体流和第二工作流体流，其中，
·借助所述分离装置(8)将包含在该分支出的工作流体流中的颗粒的大部分输送给第一工作流体流，并且
-借助评估装置(14)确定包含在第一工作流体流中的颗粒的至少一个参数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，借助所述分离装置(8)将多于80％或多于90％或多于95％的包含在该分支出的工作流体流中的颗粒输送给第一工作流体流。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，使用基于离心力分离原理的分离装置(8)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，使用水力旋流器作为分离装置。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，第一工作流体流始终小于第二工作流体流。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一工作流体流相对于第二工作流体流的体积流量比小于1：10或小于1：15或小于1：20。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，借助所述评估装置(14)确定，
a.包含在第一工作流体流中的颗粒的浓度或数量，和/或
b.包含在第一工作流体流中的颗粒的颗粒尺寸的分布，和/或
c.特定的预先给定颗粒尺寸或颗粒尺寸范围的颗粒的浓度或数量。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，至少所述第一工作流体流的液体份额在通过所述评估装置(14)评估之后又被输送给所述工作流体回路。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，在所述评估装置(14)的下游借助过滤装置(16)从第一工作流体流提取颗粒。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，将借助所述过滤装置(16)从第一工作流体流提取的颗粒从所述过滤装置中取出，其中，对所取出的颗粒在其化学特性或其材料方面进行研究。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，通过将至少一个取出的颗粒的化学特性或材料与包含在材料数据库中的化学组成或材料进行比较来确定所述至少一个取出的颗粒源自或可源自所述装置的哪个部件或哪些部件。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其特征在于，将所述第二工作流体流输送给工作流体回路。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其特征在于，所述装置是发动机(1)、尤其是内燃机。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，其特征在于，所述工作流体是油。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的方法，其特征在于，所述工作流体流在5l/min至50l/min的范围内。
16.用于实施根据权利要求1至15中任一项所述的方法的设备，其特征在于，该设备
-具有分离装置(8)，该分离装置
·具有输入部(7)，该输入部与装置(1)的工作流体回路的第一分支位置(2)处于流动连接中，其中，通过第一分支位置(2)从所述工作流体回路中分支出工作流体流，并且
·具有第一输出部(9)和第二输出部(10)，其中，所述分离装置尺寸设定为使得通过第一输出部(9)流出的第一工作流体流始终小于通过第二输出部(10)流出的第二工作流体流并且该第一工作流体流包含有通过所述输入部(7)流入的工作流体流中所含颗粒的大部分，并且
-具有分析装置(14)，借助该分析装置确定包含在第一工作流体流中的颗粒的至少一个参数。
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