FI102322B - Paine-eron valvontalaite - Google Patents

Description

102322

Paine-eron valvontalaite Tämän keksinnön kohteena on paine-eron valvontalaite, joka 5 käsittää mekaanisen osan, johon kuuluu runko, runkoon nähden liikkuva mäntä, mäntää kuormittava jousi, mäntään liitetty magneetti sekä yhteet paine-eron kytkemiseksi männän päiden välille siten, että paine-ero vaikuttaa mäntään ja sen mukana liikkuvaan magneettiin jousen aiheuttamaa kuormitusta 10 vastaan, ja joka laite käsittää lisäksi sähköisen elementin magneetin synnyttämän magneettikentän voimakkuuden mittaamiseksi ja signaalin antamiseksi määrättyä kynnysarvoa vastaavassa männän asemassa.

15 Paine-eroa seuraamalla valvotaan esimerkiksi suodatinten toimintakuntoa. Suodattimen syöttö- ja poistopuolten välisen paine-eron kasvu on merkki suodattimen tukkeutumisesta ja määrätyssä vaiheessa tarpeesta vaihtaa suodatinpatruuna. Esimerkkejä suodattimista, joiden toiminta vaatii tällaista 20 seurantaa, ovat hydraulijärjestelmien öljysuodattimet sekä poltto- ja voiteluainesuodattimet.

FI-kuulutusjulkaisusta 66693 tunnetaan erityisesti suodatti- meen kytkettävä paineenilmaisin, jossa paine-ero vaikuttaa 25 jousitetun, magneetilla varustetun elimen päiden välillä ja : .· jossa tätä elintä vasten on sijoitettu niinikään jousella ja • · * • magneetilla varustettu ilmaisinelin, joka pysyy paikallaan jousivoimaa vastaan vaikuttavan magneettien keskinäisen vetovoiman varassa. Kun paine-ero kasvaa, työntyy ensin mai- 30 nittu elin poispäin ilmaisinelimestä, jolloin toisistaan etääntyvien magneettien välinen vetovoima vastaavasti heik-kenee, ja tietyssä pisteessä ilmaisinelimen jousivoima voit- • » taa viimeksi mainitun sillä seurauksella, että ilmaisinelin # · * ' . siirtyy jousen pakottamana ilmaisuasemaan. Siirtymä on täten 35 merkkinä paine-eron kasvusta tasolle, joka edellyttää suo-dattimen vaihtoa tms. korjaustoimenpidettä.

2 102322

Edellä mainitun tunnetun ilmaisimen puutteena on se, että paine-eron säädetyn rajan ylittyminen on havaittavissa visuaalisesti ainoastaan siinä kohdassa, mihin ilmaisin on sijoitettu. Signaalin välittäminen muualle tai muuntaminen 5 toiseen muotoon vaatisi lisälaitteita, jotka tekisivät mekaniikaltaan muutenkin monimutkaisesta ilmaisimesta entistä monimutkaisemman.

EP-hakemusjulkaisusta 0 300 833 tunnetaan paine-eron ilmai-10 sin, jossa on tuntoelin, joka sisältää paine-eron vaikutuksesta liikkuvan magneetin ohella magneettikentän voimakkuutta mittaavan HALL-elementin, joka magneetin tietyssä asemassa antaa signaalin. Signaali johdetaan tuntoelimestä laitteen ilmaisu- ja valvontaosaan, joka on esitetty erillisenä 15 elementtinä, mutta joka julkaisun mukaan saattaa myös olla sijoitettu tuntoelimen yhteyteen. Ratkaisulla on edellä esitettyyn verrattuna etuna se, että erillisen liikkuvan ilmai-sinelimen tarve on vältetty.

20 Tämän keksinnön tarkoituksena on muodostaa suodatinten yhteyteen ja muihin vastaaviin käyttötarkoituksiin soveltuva paine-eron valvontalaite, jonka toiminta perustuu magneetti-! kentän muutoksen suoraan muuntamiseen sähköiseksi signaalik si ja joka on rakenteeltaan kompakti ja joustava siten, että 25 se on asennettavissa erilaisiin ahtaisiin sijoituspistei- : ·' siin. Keksinnön mukaiselle laitteelle on tunnusomaista se, • · I I | I .* että laitteessa on mekaanisen osan pituussuuntaisena jatkee- • · · V · na sähköinen osa, joka sisältää mainitun magneettikentän voimakkuutta mittaavan elementin ja joka on varustettu lait-30 teeseen tulevia ja siitä lähteviä signaaleja välittävin joh-timin, jotka on suunnattu laitteen poikittaissuuntaan, ja että sähköinen osa on liitetty mekaanisen osan runkoon kier- • · tyvästi siten, että mainittujen johdinten lähtösuunta on säädettävissä osien välisellä kiertoliikkeellä.

v.' 35 '...· Keksinnön mukainen laite on erityisen edullinen ahtaissa tiloissa, joissa laitteeseen liittyville johtimille on usein ____: olemassa vain yksi ainoa hyvä lähtösuunta. Kun laitteeseen 3 102322 kuuluvat yhteet, joilla paine-ero kytketään männän päiden välille, pakottavat kiinnittämään laitteen mekaanisen osan määrättyyn asentoon, voidaan sähköinen osa sen jälkeen kiertää vapaasti asentoon, jossa johdinten lähtösuunta on oikea. 5

Keksinnön mukaisen laitteen sähköinen osa voi sijaita männän sillä puolella, joka on kytkettynä korkeampaan paineeseen, jolloin kasvava paine-ero siirtää mäntää ja siihen liitettyä magneettia poispäin magneettikentän voimakkuutta mittaavasta 10 elementistä ja elementti antaa signaalin paine-eron saavutettua kynnysarvonsa ja alennettua magneettikentän voimakkuuden ennalta määrättyyn arvoon. Kuitenkin myös päinvastainen järjestely, jossa kasvava paine-ero työntää mäntää ja magneettia lähemmäksi sähköistä elementtiä, on periaatteessa 15 yhtälailla mahdollinen.

Keksinnön mukaisen laitteen sähköinen osa voidaan edullisesti varustaa erillisellä tietoa käsittelevällä ja tallentavalla muistiosalla. Muistiosa voidaan suodattimeen yhdiste-20 tyssä valvontalaitteessa järjestää mittaamaan suodattimen käyttötunteja sekä laskemaan sähköisen elementin antamista signaaleista suodattimen tukkeutumiskertoja, jolloin sillä voidaan havaita mahdollinen suodatinten käyttöiän lyhenemi-: nen.

: 25 .· Sähköinen osa voidaan varustaa myös yhdellä tai useammalla • ulkoisella, laitteen toimintakunnon tai mittaustiedon il- : Γ: maisevalla merkinantolaitteella. Mittaustieto voi olla esim.

# tieto valvottavan paine-eron ennaltamäärätyn kynnysarvon 30 ylittymisestä. Merkinantolaitteet ovat esim. erivärisiä LED-ilmaisimia, joissa yhdellä värillä ilmaistaan laitteen toi- ··· mintakunto ia toisella mainittu mittaustieto.

• » 1 * « • · · · 4 · 4 « . Keksinnön mukaan laitteen sähköinen osa voidaan edelleen V. 35 varustaa elimillä, jotka seuraavat paineväliaineen lämpöti- laa. Tällä saavutetaan se, että paine-eron valvonta voidaan .·, rajata tapahtumaan ainoastaan määrätyn minimilämpötilan ylä- ’ ’ puolella, jolloin liian matalasta lämpötilasta johtuvat vir- 102322 4 hesignaalit vältetään. Esimerkiksi öljysuodattimissa rajaksi voidaan asettaa 30eC, jonka alapuolella öljy jäykkyytensä vuoksi häiritsisi keksinnön mukaista paine-eron seurantaa. Lisäksi on mahdollista asettaa väliaineen lämpötilalle ylä-5 raja, jonka ylittyessä laite antaa varoitussignaalin.

Keksinnön mukaisessa laitteessa käytettävän magneettikentän voimakkuutta mittaavan elementin voi muodostaa HALL-element-ti, ja paineväliaineen lämpötilaa seuraavan elimen voi muo-10 dostaa NTC-vastus.

Keksinnön mukaisen laitteen tuottama signaali voidaan muuntaa näkyvään muotoon tai esimerkiksi äänimerkiksi itse valvontalaitteessa tai se voidaan välittää sellaisenaan johdin-15 ten kautta muualle, esimerkiksi valo- tai äänimerkiksi valvottavalla hydraulijärjestelmällä varustetun ajoneuvon oh-j aamoon.

Paitsi mainittuun suodattimen toimintakunnon valvontaan, 20 soveltuu keksinnön mukainen valvontalaite ja -menetelmä myös muihin tarkoituksiin, kuten esimerkiksi suhteellisen tai absoluuttisen paineen mittaamiseen, jolloin vertailukohtana on normaalipaine tai tyhjö.

25 Keksintöä selostetaan seuraavassa yksityiskohtaisemmin esi-• merkin avulla viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa ' ·* kuvio 1 esittää erästä keksinnön mukaista paine-eron valvon- : V talaitetta, : kuvio 2 esittää kuvion 1 mukaista laitetta osiin hajotettuna 30 ja puoleksi leikattuna, ja kuvio 3 esittää leikkausta, jossa nähdään laitteen mekaanisen osan runko, jousella ja magneetilla varustettu mäntä, laitteen sähköisen osan liittyminen mekaaniseen osaan sekä sähköiseen osaan kuuluva magneettikenttää mittaava sähköinen 35 elementti.

Kuviossa 1 esitetty paine-eron valvontalaite 1 on pantu ko-: koon osista, jotka on esitetty kokoonpanojärjestyksessä ku- 5 102322 viossa 2. Osat käsittävät kierrettävän säätörenkaan 2, jousen 3, magneetilla 4 varustetun männän 5 sekä rungon 6, jotka muodostavat laitteen mekaanisen osan. Lisäksi osat käsittävät kuvion 2 mukaan rungon 6 jatkeen muodostavan kotelon 5 7, magneettikentän voimakkuutta ja lämpötilaa mittaavilla elimillä varustetun osan 8, merkinantolaittein 9 varustetun osan 10, kansiosan 11, muistiosan 12 ja liitäntäosan 13, jotka yhdessä muodostavat laitteen sähköisen osan. Mekaaninen osa ja sähköinen osa pääsevät rajallaan, s.o. rungon 6 10 ja kotelon 7 liitoskohdissa, kiertymään vapaasti toistensa suhteen.

Valvontalaitteen 1 keskeisimmät osat muodostuvat jousella 3 ja magneetilla 4 varustetusta männästä 5, näitä ympäröivästä 15 rungosta 6 sekä osasta 8, joiden keskinäinen asema kokoonpannussa laitteessa on nähtävissä kuviossa 3. Mäntä 5 ja sitä kuormittava puristusjousi 3 on sijoitettu rungossa 6 olevaan syvennykseen 14 siten, että jousi painaa männän kärjessä olevaa magneettia 4 syvennyksen pohjaa vasten. Jousen 20 3 esipuristus on säädettävissä säätörenkaan 2 avulla. Runko 5 on varustettu porauksella 15, joka toimii yhteenä, jonka kautta korkeampi paine välittyy männän 5 mainittuun, syven-• · nyksen 14 pohjaa vasten olevaan päähän. Männän 5 vastakkai- ! nen pää on puolestaan säätörenkaassa 2 olevan aukon 16 kaut- 25 ta yhteydessä matalampaan paineeseen. Mäntä 5 on lisäksi ;;· · varustettu tiivisteellä 17, joka eristää männän päät toisis- : ·* taan. Männän 5 päiden välinen paine-ero pyrkii täten työntä- : .· mään mäntää magneetteineen jousen 3 puristusvoimaa vastaan ·.· : syvennyksen 14 pohjasta siten, että magneetin 4 kulloinenkin 30 asema riippuu paine-eron suuruudesta. Rungon 6 jatkeeksi kiinnitetty kotelo 7 pitää sisällään osan 8, joka muodostuu piirilevystä 18 siihen kiinnitettyine komponentteineen. Kom-j·.·. ponentit käsittävät magneetin 4 synnyttämän magneettikentän voimakkuutta portaattomasti mittaavan HALL-elementin 19, jo-35 ka sijaitsee runko-osan 6 pään ja piirilevyn välissä. HALL-elementti 19 on järjestetty antamaan signaali sillä hetkel-·...· lä, kun tietyn kynnysarvon saavuttanut paine-ero männän 5 ;\j päiden välillä on siirtänyt magneetin 4 määrättyä magneetti- 102322 6 kentän voimakkuutta vastaavaan kohtaan syvennyksessä 14. Valvontalaitteen 1 ollessa kytkettynä suodattimeen voi signaali merkitä esimerkiksi sitä, että likaantunut ja tukkeutunut suodatinpatruuna on vaihdettava. HALL-elementin 19 5 ohella osa 8 käsittää oleellisena osana lämpötilaa mittaavan NTC-vastuksen 20. Tämä voidaan järjestää toimimaan niin, että eron valvonta on rajoitettu tapahtumaan ainoastaan määrätyn minimilämpötilan yläpuolella, öljysuodattimen yhteydessä esimerkiksi 30eC. Tämän lisäksi indikaattori voidaan 10 järjestää antamaan signaali, kun lämpötila nousee yli määrätyn maksimiarvon, joka esim. öljynsuodattimella on sopivasti 700 C.

Kuvioissa 1 ja 2 nähtävät merkinantolaitteet 9 voivat olla 15 esimerkiksi LED-ilmaisimia. Näihin syttyvä merkkivalo on osoituksena siitä, että laite on toimintakunnossa.

Kuvion 2 mukaisesti muistipiirejä 21 ja mikroprosessorin 22 käsittävä muistiosa 12 on tarkoitettu käsittelemään ja tal-20 lentämään valvontalaitteen toiminnan aikana kerääntyvää tietoa. Muistiosa 12 voidaan järjestää kytkettäväksi ulkopuoliseen lukulaitteeseen (ei esitetty).

Valvontalaitteen osat 10-13 ovat kytkettyinä toisiinsa lii- 25 tinnastoilla 23, jotka liittävät mainitut osat jäykästi toi- •y y siinsa ja jotka välittävät johtimien 24 kautta tuodun käyt- • · · • ·* töjännitteen laitteeseen sekä laitteesta saatavia signaaleja • * · : V liitäntäosan 13 kautta laitteen ulkopuolelle vieviin johti- • · · : miin 25 .

30

Magneettikentän voimakkuutta mittaava HALL-elementti 19 voidaan keksinnön mukaan järjestää toimimaan esimerkiksi siten, että se määrättyä paine-eroa vastaavalla minimiarvolla sytyttää laitteen ulkokuoressa olevat LED-ilmaisimet 9. Tämä 35 kertoo sen, että laite on toimintakunnossa. Kun paine-ero ·.·. ylittää määrätyn korkeamman kynnysarvon, antaa elementti 19 signaalin, joka sillä edellytyksellä, että lämpötilaa seu-.·. : raava NTC-vastus 20 ei sitä estä, johdetaan laitteesta joh- 102322 7 timia 25 myöten ulkopuoliseen ilmaisimeen. Tämä signaali voi olla merkkinä esimerkiksi siitä, että suodattimen tukkeutunut suodatinpatruuna tulisi vaihtaa uuteen. Jos kuitenkin paine-ero edelleen kasvaa, voi sillä olla vielä ylempi kyn-5 nysarvo, joka edustaa vaaralliseksi katsottua tasoa. Tämän kynnysarvon ylittyessä HALL-elementti antaa signaalin, josta voidaan tallentaa tieto laitteen muistiosaan 12.

Laitteeseen kuuluvan lämpötilaa seuraavan NTC-vastuksen 20 10 toiminta voidaan edullisesti järjestää siten, että vastus-piiri antaa ohjaussignaalin kahdessa eri lämpötilassa. Alempi lämpötila on minimilämpötila, jonka alapuolella HALL-ele-mentin 19 toiminta on katkaistu tai ainakin estetään elementin synnyttämien signaalien pääsy virhesignaaleina laitteen 15 ulkopuolelle. Ylemmässä lämpötilassa saatu signaali puolestaan voidaan johtaa laitteesta ulos merkiksi väliaineen liiallisesta lämpiämisestä, minkä lisäksi tämäkin signaali voidaan tallentaa laitteen muistiosaan 12.

20 Mainittujen HALL-elementin 19 ja NTC-vastuksen 20 tuottamien signaalien laskennan lisäksi muistiosaa 12 voidaan edullisesti käyttää mittaamaan laitteen kokonaiskäyttötunteja sekä erikseen käyttötunteja eri tilanteissa tai alkaen tietyistä toimenpiteistä, kuten esimerkiksi suodatinpatruunan vaihdos-25 ta.

' 1 · * Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön erilaiset • · · • « · ·’ sovellutukset eivät rajoitu edellä esimerkkinä esitettyyn, • · · V 1 vaan voivat vaihdella oheisten patenttivaatimusten puitteis- 30 sa. Esimerkiksi lämpötilaa seuraava NTC-vastus voidaan sijoittaa paitsi magneettikentän voimakkuutta mittaavan elementin läheisyyteen myös suoraan kosketukseen paineväliai-neen kanssa esim. valvontalaitteen alapäähän.

• <

Claims (4)

102322 8

1. Paine-eron valvontalaite (1), joka käsittää mekaanisen osan, johon kuuluu runko (6), runkoon nähden liikkuva mäntä (5), mäntää kuormittava jousi (3), mäntään liitetty magneetti 5 (4) sekä yhteet (15, 16) paine-eron kytkemiseksi männän päi den välille siten, että paine-ero vaikuttaa mäntään ja sen mukana liikkuvaan magneettiin jousen aiheuttamaa kuormitusta vastaan, ja joka laite käsittää lisäksi sähköisen elementin (19) magneetin synnyttämän magneettikentän voimakkuuden mit-10 taamiseksi ja signaalin antamiseksi määrättyä kynnysarvoa vastaavassa männän asemassa, tunnettu siitä, että laitteessa on mekaanisen osan pituussuuntaisena jatkeena sähköinen osa, joka sisältää mainitun magneettikentän voimakkuutta mittaavan elementin (19) ja joka on varustettu laitteeseen tulevia ja 15 siitä lähteviä signaaleja välittävin johtimin (24, 25), jotka on suunnattu laitteen poikittaissuuntaan, ja että sähköinen osa on liitetty mekaanisen osan runkoon (6) kiertyvästi siten, että mainittujen johdinten lähtösuunta on säädeltävissä osien välisellä kiertoliikkeellä. : 20 : 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, : että sähköiseen osaan sisältyy tietoa käsittelevä ja tallen- .. tava muistiosa (12) .

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laite, tunnettu . . siitä, että sähköinen osa on varustettu yhdellä tai useammal- • · · *·'·' la ulkoisella, laitteen toimintakunnon tai mittaustiedon il- « « « * « · « *·* * maisevalla merkinantolaitteella (9) . I c • · <

9. O t l .·**. 30 4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen laite, tunnettu • · · siitä, että sähköinen osa käsittää elimet (20) paineväliai- • · · • ·’ neen lämpötilan seuraamiseksi siten, että paine-eron valvonta ' * on rajattavissa tapahtumaan ainoastaan määrätyn minimilämpö tilan yläpuolella. 102322 9