DE102020125500A1

DE102020125500A1 - Verfahren zur Ölstandüberwachung eines ölgeschmierten Kompressors, Ölstandüberwachungssystem zur Durchführung des Verfahrens sowie Kompressorsystem mit einem solchen Ölstandüberwachungssystem

Info

Publication number: DE102020125500A1
Application number: DE102020125500.4A
Authority: DE
Inventors: Ehsan Afshar; Stefan Lange; Adrian Kramlich; Michael Kramer; Rainer Stromayr
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Priority date: 2020-09-30
Filing date: 2020-09-30
Publication date: 2022-03-31
Also published as: WO2022069147A1; EP4222378A1; US20240200545A1; CN116324167A; JP2023543610A; KR20230070031A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ölstandüberwachung eines ölgeschmierten Kompressors, umfassend die Schritte: Auslesen zumindest eines Ölstandsensors (21, 21a, 21b), über den ein den Kompressorölstand repräsentierender Ölstand detektiert wird, Prüfung der Erfüllung zumindest eines vorgegebenen Verifizierungskriteriums zur Verifizierung des ausgelesenen Ölstands und Weitergabe eines Ölstandsignals, wenn der ausgelesene Ölstand zumindest ein Weitergabekriterium (10a, 10b) gemäß einem Erreichen oder Unterschreiten eines vorbestimmten Ölstands und das zumindest eine Verifizierungskriterium erfüllt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ölstandüberwachung eines ölgeschmierten Kompressors, ein Ölstandüberwachungssystem zur Durchführung des Verfahrens sowie ein Kompressorsystem mit einem solchen Ölstandüberwachungssystem.
Beispielsweise wird derzeit der Ölstand von ölgeschmierten Kompressoren für Schienenfahrzeuge regelmäßig manuell überprüft, um Folgeschäden und/oder Betriebsausfälle aufgrund eines nicht ausreichenden Ölstands zu vermeiden. Dies ist mit einem entsprechenden Wartungsaufwand verbunden und kann insbesondere bei einem unerwarteten Ölverlust außerhalb der Wartungsintervalle in Kompressorschäden infolge einer dadurch bedingten Überhitzung resultieren. Grundsätzlich ist eine manuelle Überprüfung des Ölstands aber auch fehleranfällig, da das Ablesen unter Umständen nicht korrekt oder auch versehentlich gar nicht ausgeführt wird. Ablesefehler können zudem dadurch begünstigt werden, dass der konkrete Prozess zum Ablesen des Ölstands, wie Warmfahren des Kompressors, Abstellen, Einhalten einer Wartezeit und erst dann Durchführen des Ablesens, nicht eingehalten wird. Der für ein Ablesen vorgesehene Ölstandanzeiger ist in der Regel ein Schauglas oder Schaurohr am Ölbehälter mit einer bestimmten Anzeigehöhe. Auch hierdurch können sich mögliche Ablesefehler durch individuelle Blickwinkel oder Zugänglichkeiten ergeben.
In Anbetracht der vorstehenden Ausführungen ist es somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Ölstandüberwachung eines ölgeschmierten Kompressors, ein Ölstandüberwachungssystem zur Durchführung des Verfahrens sowie ein Kompressorsystem mit einem solchen Ölstandüberwachungssystem bereitzustellen, um eine kostengünstige automatisierte und zuverlässige Ölstandüberwachung zu ermöglichen.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Ölstandüberwachung eines ölgeschmierten Kompressors, ein Ölstandüberwachungssystem zur Durchführung des Verfahrens sowie ein Kompressorsystem mit einem solchen Ölstandüberwachungssystem gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen enthalten.
Erfindungsgemäß umfasst ein Verfahren zur Ölstandüberwachung eines ölgeschmierten Kompressors die Schritte:

- Auslesen zumindest eines Ölstandsensors, über den ein den Kompressorölstand repräsentierender Ölstand detektiert wird,
- Prüfung der Erfüllung zumindest eines vorgegebenen Verifizierungskriteriums zur Verifizierung des ausgelesenen Ölstands und
- Weitergabe eines Ölstandsignals, wenn der ausgelesene Ölstand zumindest ein Weitergabekriterium gemäß einem Erreichen oder Unterschreiten eines vorbestimmten Ölstands und das zumindest eine Verifizierungskriterium erfüllt.

Ein den Kompressorölstand repräsentierender Ölstand kann dabei ein Ölstand des Kompressors selbst sein oder ein Ölstand, der zum Ölstand des Kompressors korrespondiert. Beispielsweise kann ein Anteil des Öls aus dem Kompressor zur Ölstandüberwachung ausgeleitet werden, um eine vom Kompressorbetrieb und/oder konstruktiven Rahmenbedingungen unabhängige Detektion zu ermöglichen.
Die Detektion des Ölstands kann sowohl in analoger als auch digitaler Weise erfolgen. Unter einer analogen Ölstanddetektion wird eine quantitative Detektion verstanden, also beispielsweise eine Ermittlung einer konkreten Füllhöhe oder eines Füllvolumens. Im Gegensatz dazu kann gemäß einer digitalen Detektion jeweils auch nur bestimmt werden, ob ein qualitatives Ölstandsmerkmal, wie die Einhaltung eines Mindestölstands, erfüllt ist.
Die Prüfung zumindest eines Verifizierungskriteriums dient der Verifizierung des ausgelesenen Ölstands. Dabei dient das Verifizierungskriterium nicht der Bewertung des ausgelesenen Ölstands an sich, sondern der Bewertung der Eignung des ausgelesenen Ölstands zur Weitergabe eines Ölstandsignals, sofern ein entsprechend vorbestimmtes Weitergabekriterium erfüllt ist. Das Weitergabekriterium korrespondiert demnach zum Informationsgehalt des weiterzugebenden Ölstandsignals, während das Verifizierungskriterium die Anwendbarkeit der Information oder zumindest deren ausreichende Wahrscheinlichkeit verifiziert.
Die Weitergabe eines Ölstandsignal ist somit verfahrensgemäß daran gebunden, das sowohl das zumindest eine Verifizierungskriterium als auch das Weitergabekriterium gemäß einem Erreichen oder Unterschreiten eines vorbestimmten Ölstands erfüllt ist. Das Ölstandsignal ist dabei von dem ausgelesenen Signal des Ölstandsensors, also dem Sensorsignal, zunächst zu unterscheiden. Sofern das Ölstandsignal keine andere Information als das Sensorsignal beinhalten muss, beispielweise weil das Sensorsignal als Ölstandsignal bei Weitergabe direkt verarbeitet werden kann, entspricht das Ölstandsignal dem Sensorsignal. In vielen Fällen kann es jedoch vorteilhaft sein, wenn nicht die Sensorinformation an sich, sondern eine daraus abgeleitete Information als Ölstandsignal weitergegeben wird. In einem solchen Fall weicht der Inhalt des Ölstandsignals vom Inhalt des Sensorsignals ab. Das Sensorsignal kann demnach in ein Ölstandsignal umgewandelt werden.
Das Verfahren ist insbesondere für ölgeschmierte Kompressor für Schienenfahrzeuge in vorteilhafter Weise anwendbar.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens entspricht das Weitergabekriterium einem niedrigen Ölstand und/oder einem kritischen Ölstand.
Bei einem niedrigen Ölstand kann der Kompressor noch über eine gewisse Betriebsdauer weiterbetrieben werden, ohne dass beispielsweise ein Kompressorschaden durch Überhitzung wahrscheinlich ist. Durch Weitergabe eines entsprechenden Ölstandsignals kann demnach das Nachfüllen von Öl innerhalb der noch tolerierbaren Betriebsdauer eingeplant werden. Bei einem kritischen Ölstand kann ein Folgeschaden bei weiterem Betrieb des Kompressors nicht mehr ausgeschlossen werden, so dass sich ein Aussetzen des Kompressorbetriebs empfiehlt. Bevorzugt wird daher nicht nur zwischen einem niedrigen und einem kritischen Ölstand unterschieden, sondern es werden insbesondere auch entsprechend unterschiedliche Ölstandsignale weitergegeben.
Insbesondere entspricht das Verifizierungskriterium zumindest einem Zeitkriterium, bei dem der dem Weitergabekriterium entsprechende Ölstand über einen vorbestimmten Zeitraum ausgelesen wird, einem Häufigkeitskriterium, bei dem eine vorbestimmte Anzahl einzelner das Weitergabekriterium erfüllender Auslesevorgänge vorliegt, und/oder einem Betriebszustandskriterium, bei dem ein vorbestimmter Betriebszustand festgestellt wird.
Wie bereits vorstehend ausgeführt dient das zumindest eine Verifizierungskriterium der Prüfung der Eignung des Ölstandsignals zur Weitergabe bei Erfüllung des Weitergabekriteriums. Beispielsweise kann ein dem Weitergabekriterium entsprechender Ölstand nur kurzfristig auftreten und nicht dem tatsächlichen Ölstand, sondern einer Erschütterung des Ölbehälters oder anderweitiger nicht ölstandbedingter Rahmenbedingungen geschuldet sein. Zur Reduzierung der Wahrscheinlichkeit, dass aus temporären Schwankungen des Ölpegels falsche Rückschlüsse auf den tatsächlichen Ölstand getroffen werden, kann beispielsweise ein Zeitkriterium als Verifizierungskriterium herangezogen werden. Zur Erfüllung des Zeitkriteriums wird geprüft, ob der dem Weitergabekriterium entsprechende Ölstand über einen vorbestimmten Zeitraum durchgängig oder zumindest mit einer vorbestimmten Häufigkeit ausgelesen wird.
Alternativ oder ergänzend kann als Verifizierungskriterium auch ein Häufigkeitskriterium berücksichtigt werden, bei dem eine vorbestimmte Anzahl einzelner das Weitergabekriterium erfüllender Auslesevorgänge vorliegt. Ein Auslesevorgang entspricht dabei dem Auslesen des zumindest einen Ölstandsensors über einen vorbestimmten Zeitraum. Ein das Weitergabekriterium erfüllender Auslesevorgang liegt dann vor, wenn der dem Weitergabekriterium entsprechende Ölstand über den einzelnen Auslesevorgang durchgängig oder zumindest mit einer vorbestimmten Häufigkeit ausgelesen wird. Mit anderen Worten entspricht das Häufigkeitskriterium einer vorbestimmten Anzahl erfüllter Zeitkriterien. Zur Erfüllung des Häufigkeitskriteriums kann vorgesehen werden, dass die vorbestimmte Anzahl der das Weitergabekriterium erfüllenden Auslesevorgänge, beispielsweise fünf Auslesevorgänge, direkt aufeinanderfolgen oder innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums vorliegen müssen.
Weiterhin alternativ oder ergänzend kann als Verifizierungskriterium auch ein Betriebszustandskriterium, bei dem ein vorbestimmter Betriebszustand festgestellt wird, definiert werden. Demnach wird geprüft, ob sich der Kompressor während des Auslesens des zumindest einen Ölstandsensors in einem vorbestimmten Betriebszustand befindet. Beispielsweise gilt das Betriebszustandskriterium nur dann als erfüllt, wenn der Kompressor betrieben wird oder stillsteht. Wird als Betriebszustandskriterium der Betrieb des Kompressors vorausgesetzt, kann auch eine bestimmte Leistungsstufe des Kompressorbetriebs ergänzend vorausgesetzt werden. Da bei einem Betrieb des Kompressors Anlaufphasen bzw. bei einer Einstellung des Kompressors Auslaufphasen zu berücksichtigen sind, kann es zudem vorteilhaft sein, nicht nur den Betriebszustand an sich, sondern auch eine entsprechende Zeitkomponente für eine stabile Betriebszustandserreichung bei der Definition des Betriebszustandskriteriums zu berücksichtigen, beispielsweise „Kompressor läuft seit ... Sekunden“ oder „Kompressor steht seit ... Sekunden“.
Die Wahrscheinlichkeit einer zuverlässigen Messung des Ölstands kann über die Kombination der verschiedenen Verifizierungskriterien erhöht werden.
In einer Weiterbildung des Verfahrens wird zur Feststellung des vorbestimmten Betriebszustands ein Drucksensor ausgelesen.
Der vorbestimmte Betriebszustand kann dabei einem definierten Druckfenster entsprechen, dessen Vorliegen über den Drucksensor ermittelt wird. Der Begriff „Druckfenster“ ist auf einen Druckbereich gerichtet, der einem druckentlasteten bzw. druckreduzierten Zustand des Kompressors nach einer vorbestimmten Zeit entspricht. Durch Abfrage des Drucksensors kann zum Beispiel sichergestellt werden, dass der Ölstand durch den zumindest einen Ölstandsensor in einem warmen, aber abgeschalteten Zustand des Kompressors detektiert wird, wobei der Betrieb nicht länger als eine definierte Zeitdauer zurückliegt.
Gemäß einer Ausgestaltung erfolgt der Schritt des Auslesens des zumindest einen Ölstandsensors vor der Prüfung des zumindest einen vorgegebenen Verifizierungskriteriums.
Demnach wird die Prüfung des zumindest einen vorgegebenen Verifizierungskriteriums erst dann durchgeführt, wenn das Auslesen des Ölstandsensors die Erfüllung des Weitergabekriteriums ergibt. Somit kann Datenermittlung und Verarbeitung auf ein Minimum reduziert werden.
Alternativ kann aber auch die Prüfung des zumindest einen vorgegebenen Verifizierungskriteriums dem Auslesen des Ölstandsensors vorangestellt werden. Wird beispielsweise das Betriebszustandskriterium als Verifizierungskriterium herangezogen, kann eine Weitergabe eines Ölstandsignals ohnehin erst mit Erreichen des vorbestimmten Betriebszustands erfolgen. Demnach führt ein vorheriges Auslesen des Ölstands zumindest im Sinne des hier beschriebenen Verfahrens nicht in jeder Verfahrensausgestaltung zu einem verwertbaren Ergebnis.
Bei einer Prüfung mehrerer Verifizierungskriterien kann beispielsweise auch zunächst das Betriebszustandskriterium geprüft werden, bei Vorlage des entsprechenden Betriebszustandskriteriums das Auslesen des Ölstandsensors erfolgen und die Prüfung eines weiteren Verifizierungskriteriums, wie des Zeitkriteriums, an die Erfüllung des Weitergabekriteriums gebunden sein. Auch kann die Auswahl eines Verifizierungskriteriums und/oder einer Reihenfolge der Verfahrensschritte in Abhängigkeit des Betriebszustands erfolgen. Somit können sowohl während des Betriebs des Kompressors als auch bei ausgeschaltetem Kompressor verschiedene Verifizierungskriterien und/oder die Reihenfolge der Verfahrensschritte, aber auch Weitergabekriterien definiert werden, um in jedem Betriebszustand eine daran angepasste und somit lückenlose Ölstandüberwachung durchführen zu können.
In einer Ausführung werden zwei Ölstandsensoren ausgelesen.
Das Auslesen von zumindest zwei Ölstandsensoren kann zum Beispiel dann von Vorteil sein, wenn mehrere Ölstände ein Weitergabekriterium oder unterschiedliche Weitergabekriterien definieren, wobei die mehreren Ölstände nicht über einen Ölstandsensor detektiert werden können, oder eine Detektion redundant abgebildet werden soll. Sollen beispielsweise sowohl ein niedriger Ölstand als auch ein kritischer Ölstand bei entsprechender zusätzlicher Erfüllung des anzuwendenden Verifizierungskriteriums eine Weitergabe eines oder eines jeweiligen Ölstandsignals bedingen, so kann für jeden der jeweiligen Ölstände ein Ölstandsensor genutzt werden. Neben der Verwendung eines zusätzlichen Ölstandsensors, wenn eine zusätzliche Ölstanddetektion nicht über einen Ölstandsensor abdeckbar ist, können über eine unabhängige Detektion auch unterschiedliche Detektionsparameter, wie Messempfindlichkeit, Reaktionszeiten, Messprinzipien und dergleichen, bedarfsgerecht angepasst werden.
Insbesondere wird als Ölstandsensor ein Schwimmer eingesetzt.
Ein Schwimmer bzw. eine damit zusammenwirkende Funktionseinheit, wie beispielsweise ein Schwimmerschalter, der durch einen Schwimmer betätigbar ist, bietet eine kostengünstige Umsetzung einer Ölstandüberwachung. Gerade durch die Einbeziehung zumindest eines Verifizierungskriteriums zur Ölstandüberwachung wird die ansonsten üblicherweise mit erheblichen Unsicherheiten behaftete Anwendung eines Schwimmers in ihrer Zuverlässigkeit verbessert.
In einer Weiterbildung wird in Abhängigkeit des Weitergabekriteriums das Ölstandsignal als eine Meldung an eine Überwachungseinheit, insbesondere an einen Führerstand und/oder eine Steuerungs- und/oder Wartungseinrichtung, und/oder als Steuerungsparameter für eine Steuerungsvorrichtung des Kompressors, insbesondere bei einem kritischen Ölstand, weitergegeben.
Das Ölstandsignal kann im Sinne einer Meldung über die Überwachungseinheit ein optisches, akustisches und/oder taktiles Signal auslösen. Beispielsweise wird einem Bedienpersonal über eine Anzeige im Führerstand eine explizite Textmeldung, wie „Ölstand niedrig“ oder „Ölstand kritisch“, angezeigt und/oder eine entsprechende Warnleuchte aktiviert. Gerade in kritischen Situationen, wie einem kritischen Ölstand, kann alternativ oder ergänzend ein akustisches Signal ausgegeben werden, um die Wahrscheinlichkeit einer Wahrnehmung unabhängig von einer Blickrichtung zu erhöhen. Die Überwachungseinheit kann auch Teil eines Wartungssystems sein, so dass in Abhängigkeit des weitergegebenen Ölstandsignals ein Wartungsintervall angepasst und/oder eine entsprechende Wartungsanweisung, wie beispielsweise „Öl nachfüllen“, im Wartungsprotokoll für die nächste Wartung hinterlegt wird.
In Abhängigkeit des Weitergabekriteriums des Ölstandsignals kann aber auch ein Steuerungsparameter für eine Steuerungsvorrichtung des Kompressors derart angepasst werden, dass die Wahrscheinlichkeit einer Betriebsstörung bzw. eines Folgeschadens infolge einer Überhitzung des Kompressors oder anderweitiger Konsequenzen eines Ölmangels reduziert wird. Beispielsweise kann die maximale Kompressorleistung gedrosselt werden, um zu gewährleisten, dass das noch verbliebene Öl einen vorübergehenden Notbetrieb ermöglicht. Bei kritischen Ölständen kann auch vorgesehen werden, den Kompressorbetrieb gänzlich einzustellen.
Gemäß einer Ausgestaltung wird das Verfahren während eines Stillstands des ölgeschmierten Kompressors durchgeführt.
Hierdurch ist es möglich, die für eine zuverlässige Detektion des Ölstands erforderlichen stabilen, insbesondere gleichbleibenden Bedingungen anzutreffen. Sofern, wie vorstehend beschrieben, eine Einstellung des Kompressorbetriebs bei Weitergabe eines entsprechenden Ölstandsignals vorgesehen sein sollte, kann dann ein Start des Kompressors ausgesetzt werden. Der Kompressor wird dabei somit nicht während eines laufenden Betriebs abgeschaltet. Mit anderen Worten wird der Kompressor nur dann gestartet, wenn keine Ölstandsignalweitergabe vorliegt. Dies ist insbesondere für einen kritischen Ölstand als Weitergabekriterium vorzusehen.
Ergänzend sei hierzu angemerkt, dass die Weitergabekriterien, beispielsweise ein niedriger Ölstand oder kritischer Ölstand, an Rahmenkriterien anpassbar sind. Wird zum Beispiel über ein Navigationssystem der Ölstandüberwachung eine vergleichsweise längere Fahrstrecke zugrundegelegt oder eine vergleichsweise längere Dauer bis zum nächsten Wartungsintervall hinterlegt, so kann bereits ein höherer Ölstand ein Weitergabekriterium bilden als bei einer vergleichsweise kürzeren Strecke oder kürzeren Dauer bis zum nächsten Wartungsintervall.
Die Erfindung betrifft in einem weiteren Aspekt ein Ölstandüberwachungssystem zur Durchführung des vorstehenden Verfahrens, aufweisend:

- zumindest einen Ölstandsensor zur Detektion eines den Kompressorölstand repräsentierenden Ölstands eines Öls in einem Ölbehälter eines Kompressors sowie
- eine Auswerteeinheit zum Auslesen der Sensorsignale des zumindest einen Ölstandsensors, in der zumindest ein Weitergabekriterium sowie zumindest ein Verifizierungskriterium gespeichert sind,

Die Prüfung der Erfüllung des Verifizierungskriteriums erfolgt über die Auswerteeinheit selbst, beispielsweise über die Auswertung des ausgelesenen Ölstands im Sinne des zuvor beschriebenen Zeitkriteriums und/oder Häufigkeitskriteriums und entsprechendem Abgleich des Auswertungsergebnisses mit dem gespeicherten Verifizierungskriterium. Ein solches Auswertungsergebnis oder auch ein Betriebszustand im Hinblick auf ein Betriebszustandskriterium kann aber auch an die Auswerteeinheit zum Abgleich mit den gespeicherten Werten und/oder Zuständen übermittelt werden.
In einer Weiterbildung weist das Ölstandüberwachungssystem einen Drucksensor, insbesondere einen an einem einen Kompressorölstand repräsentierenden Ölbehälter anordenbaren Drucksensor, auf, über den ein einen Betriebszustand eines Kompressors repräsentierender Druck detektierbar ist, und die Auswerteeinheit zumindest den detektierten Druck als Verifizierungskriterium berücksichtigt.
Die Detektion eines den Betriebszustand des Kompressors repräsentierenden Drucks und dessen Berücksichtigung als Verifizierungskriterium geht mit der zum Verfahren beschriebenen Vorgehensweise einher. Der Drucksensor ist hierfür bevorzugt an einem einen Kompressorölstand repräsentierenden Ölbehälter angeordnet, um entfernungsbedingte Störeinflüsse minimieren zu können. Der Ölstand im Ölbehälter korrespondiert zu einem Ölstand im Kompressor. Dies ist beispielsweise dann erfüllt, wenn der Ölbehälter ein Ölbehälter des Kompressors ist oder der Ölstand des Ölbehälters derart mit dem Kompressor in Verbindung steht, dass der Ölstand des Ölbehälters zu Aussagen über den Ölstand des Kompressors herangezogen werden kann. Demnach wird in Bezug auf den Ölbehälter der Ausdruck des „den Kompressorölstand repräsentierenden Ölbehälters“ verwendet.
Insbesondere ist der zumindest eine Ölstandsensor ein Schwimmer.
Die Vorteile eines Schwimmers als Ölstandsensor ergeben sich analog zu den bereits zum Verfahren vorgenommenen Ausführungen.
Gemäß einer Ausgestaltung ist die Auswerteeinheit derart konfiguriert, dass sie zumindest zwei Weitergabekriterien unterscheidet und in Abhängigkeit der Weitergabekriterien unterschiedliche Ölstandsignale weitergibt.
Beispielsweise wird ein Erreichen oder Unterschreiten eines ersten Grenzwerts des Ölstands, der zu einem niedrigen Ölstand korrespondiert, als erstes Weitergabekriterium festgelegt. Ein Erreichen oder Unterschreiten eines zweiten Grenzwerts des Ölstands, der zu einem kritischen Ölstand korrespondiert, wird als zweites Weitergabekriterium festgelegt. Der zweite Grenzwert ist dabei niedriger als der erste Grenzwert. Bei Erreichen oder Unterschreiten des ersten Grenzwerts und Erfüllung des dem ersten Weitergabekriterium zugeordneten zumindest einen Verifizierungskriteriums gibt die Auswerteeinheit beispielsweise das Ölstandsignal „Ölstand niedrig“ als entsprechende Meldung an einen Führerstand eines Schienenfahrzeugs als Anwendungsbeispiel und/oder eine Wartungseinrichtung weiter. Erreicht oder unterschreitet der ausgelesene Ölstand den zweiten Grenzwert bei gleichzeitiger Erfüllung des dem zweiten Grenzwert jeweils zugeordneten Verifizierungskriteriums, so gibt die Auswerteeinheit beispielsweise das Ölstandsignal „Ölstand kritisch“ als entsprechende Meldung an den Führerstand des Schienenfahrzeugs und/oder eine Wartungseinrichtung weiter. Alternativ oder ergänzend kann die Auswerteeinheit das Ölstandsignal auch als Steuerparameter an eine Steuerungsvorrichtung des Kompressors weitergeben, so dass die Leistung des Kompressors vorsorglich gedrosselt oder der Betrieb des Kompressors gänzlich eingestellt werden kann.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Kompressorsystem mit einem vorstehenden Ölstandüberwachungssystem, wobei das Kompressorsystem einen einen Kompressorölstand repräsentierenden Ölbehälter aufweist, und wobei der zumindest eine Ölstandsensor in dem Ölbehälter, insbesondere mittig, angeordnet ist.
Die Positionierung des Ölstandsensors hat Einfluss auf die Wahrscheinlichkeit der Detektion einer temporären Schwankung des im Ölbehälter befindlichen Ölpegels gegenüber einem tatsächlichen Ölstand. Wird ein Schwimmer als Ölstandsensor beispielsweise an einem Rand des Ölbehälters angeordnet, bewirkt ein Schwanken des Ölpegels im Sinne einer Fluidbewegung am Rand des Ölbehälters größere Amplituden und somit größere Unsicherheiten hinsichtlich der Unterscheidung zwischen temporären Pegelbewegungen und tatsächlichem Ölstand. Demnach können durch eine möglichst mittige Anordnung, also eine Anordnung in einem Bereich mit vergleichsweise geringer Pegelbewegung bzw. Pegelschwankungsamplitude, mögliche Unterscheidungsunsicherheiten vermindert werden. Folglich ist es hierüber auch möglich, das zumindest eine Verifizierungskriterium auf geringere Anforderungen zu reduzieren. Alternativ oder ergänzend kann der Ölbehälter aber auch als ein weitestgehend von Schwankungen entkoppeltes Behältnis ausgebildet sein, um ungewollte Einflussnahmen auf die Ölstanddetektion gering zu halten. Um eine solche Schwankungsentkopplung für den Kompressor vornehmen zu müssen, kann gerade hier vorgesehen werden, die Ölstanddetektion über einen separaten Ölbehälter vorzunehmen. Der separate Ölbehälter, dessen Ölstand zu einem Kompressorölstand korrespondiert, kann als kleinere Einheit mit geringerem Aufwand schwankungsentkoppelt werden.
In einer Weiterbildung weist das Kompressorsystem eine Steuerungsvorrichtung auf, an die das Ölstandsignal durch die Auswerteinheit weitergegeben wird, wobei die Steuerungsvorrichtung in Abhängigkeit des Ölstandsignals den Betrieb des Kompressors steuert.
Wie bereits zum Verfahren und zum Ölstandüberwachungssystem ausgeführt, ist der Kompressor somit in Abhängigkeit des Ölstandsignals steuerbar, um beispielsweise bei niedrigem Ölstand den Ölverbrauch zu reduzieren oder auch einen bei einem solchen Ölstand, insbesondere bei einem kritischen Ölstand, möglicherweise schadenauslösenden Betrieb gänzlich zu unterbinden. Die Steuerungsvorrichtung kann demnach zum Beispiel den Kompressor auf eine Betriebsart mit geringerem Ölverbrauch umschalten oder den Betrieb des Kompressors aussetzen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Ausführungsform unter Hinzuziehung der beigefügten Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen im Einzelnen:

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ölstandüberwachungssystems gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung.
2 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Ölstandüberwachung gemäß einer ersten Verfahrensausgestaltung.
3 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Ölstandüberwachung gemäß einer zweiten Verfahrensausgestaltung.
4 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Ölstandüberwachung gemäß einer dritten Verfahrensausgestaltung.

1 zeigt ein Ölstandüberwachungssystem 1 zur Durchführung eines Verfahrens zur Ölstandüberwachung eines ölgeschmierten Kompressors anhand einer Ölstandüberwachung eines ölgeschmierten Kompressors für Schienenfahrzeuge, wie es auch für die in den 2 bis 4 gezeigten Verfahrensausgestaltungen anwendbar ist. Das Ölstandüberwachungssystem 1 umfasst einen in einem den Ölstand des ölgeschmierten Kompressors repräsentierenden Ölbehälter 20 angeordneten Ölstandsensor 20. Der Ölstandsensor 20 ist hier als Schwimmer ausgebildet ist. Zudem weist das Ölstandüberwachungssystem 1 eine Auswerteeinheit 30 auf, die über eine Signalleitung 40 mit dem Ölstandsensor 21 signaltechnisch verbunden ist. Die signaltechnische Verbindung kann auch über kabellose Übertragungsarten ausgebildet werden. In der dargestellten Ausführungsform werden der Auswerteeinheit 30 nicht nur die Sensorsignale des Ölstandsensors 21 zugeführt, sondern auch Sensorsignale eines Drucksensors 22, der am Ölbehälter 20 angeordnet ist, um über den detektierten Druck einen Betriebszustand des Kompressors ableiten zu können. Auch hier erfolgt die signaltechnische Anbindung exemplarisch über eine weitere Signalleitung 40.
Zudem ist in 1 über die gestrichelte Linie ein niedriger Ölstand 10a gezeigt. Die strich-punktierte Linie 10b stellt einen kritischen Zustand 10b dar. Gemäß der gezeigten Darstellung des Ölstandsensors 21 weist das Öl 10 im Ölbehälter 20 einen niedrigen Ölstand 10a auf. Mit Festlegung des Weitergabekriteriums als Erreichen oder Unterschreiten des niedrigen Ölstands 10a ist dieses demnach in dem gezeigten Zustand erfüllt. Dies wird durch die Auswerteeinheit 30 entweder durch Abgleich des Sensorsignals des Ölstandsensors 21 mit einem gespeicherten Grenzwert für das Weitergabekriterium geprüft oder ein entsprechend positiver Wert im Sinne einer Erfüllung des Weitergabekriteriums durch den Ölstandsensor selbst übermittelt. Hierzu kann der Ölstandsensor eine eigene Datenverarbeitungseinheit aufweisen. Ist der Ölstandsensor 21 digital ausgebildet, sendet also beispielsweise ohnehin nur ein Signal bei Erfüllung des Weitergabekriteriums, so kann das Anliegen des Sensorsignals an der Auswerteeinheit 30 einen ausreichenden Informationsgehalt aufweisen.
Da aber die Erfüllung des Weitergabekriteriums durch den ausgelesenen Ölstand an sich noch nicht ausreichend sein muss, um den tatsächlichen Ölstand zuverlässig anzugeben, überprüft die Auswerteeinheit 30 zusätzlich ein vorbestimmtes Verifizierungskriterium. In der gezeigten Ausführungsform des Ölstandüberwachungssystems 1 wird beispielsweise das Sensorsignal des Drucksensors 22 durch die Auswerteeinheit genutzt, um zu detektieren, ob der Kompressor stillsteht. Erst mit Vorlage des das entsprechende Verifizierungskriterium erfüllenden Drucksignals bei gleichzeitiger Erfüllung des Weitergabekriteriums durch das Sensorsignal des Ölstandsensors 21 wird ein Ölstandsignal von der Auswerteeinheit 30 über eine weitere Signalleitung 40 an den Führerstand 50 weitergegeben. Dort erscheint dann zum Beispiel die Meldung „Ölstand niedrig“ auf einer entsprechenden Anzeigevorrichtung. Wie dies anhand der weiteren Figurenbeschreibung auch noch verdeutlicht wird, ist das Verifizierungskriterium nicht auf ein hier durch den Drucksensor 21 abprüfbares Betriebszustandskriterium beschränkt, sondern kann auch alternativ oder ergänzend beispielsweise ein Zeitkriterium oder Häufigkeitskriterium abbilden.
2 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Ölstandüberwachung gemäß einer ersten Verfahrensausgestaltung. Hierbei wird zunächst der Ölstandsensor 21 ausgelesen. Wird über den ausgelesenen Ölstand das Weitergabekriterium „Ölstand niedrig“ erfüllt, also ein diesem Weitergabekriterium entsprechender vorbestimmter Grenzwert erreicht oder unterschritten, wird die Erfüllung definierter Verifizierungskriterien geprüft. Andernfalls wird der Ölstandsensor weiter ausgelesen. In der dargestellten Verfahrensausgestaltung wird bei Auslesen eines niedrigen Ölstands zunächst geprüft, ob ein Zeitkriterium erfüllt ist. Das Zeitkriterium ist hier die durchgängige Messung eines niedrigen Ölstands, d.h. des das Weitergabekriterium erfüllenden Ölstands, über x Sekunden, also eine vorbestimmte Zeitdauer oder Mindestzeitdauer. Ist das Zeitkriterium erfüllt, wird ein Häufigkeitskriterium als weiteres Verifizierungskriterium geprüft oder andernfalls die Auswertung abgebrochen und wiederum weiter der Ölstandsensor ausgelesen. Gemäß dem hier angewandten Häufigkeitskriterium wird geprüft, ob eine vorbestimmte Anzahl k an erfolgreichen Messungen vorliegt. Die Auswerteeinheit 30 ist dabei so programmiert, dass sie momentane Änderungen des ausgelesenen Ölstands über eine Zeitdauer von t < x * ms als Ölstandmessfehler erkennt und diese nicht wertet. Das Häufigkeitskriterium gilt als erfüllt, wenn der das Weitergabekriterium erfüllende Ölstand, d.h. hier ein niedriger Ölstand, innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums in der vorbestimmten Anzahl k, beispielsweise fünf Mal, ausgelesen wird. Das Häufigkeitskriterium kann aber auch so definiert sein, dass zu dessen Erfüllung das Zeitkriterium in bestimmter Anzahl aufeinanderfolgend oder innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums gegeben sein muss. Ist das Häufigkeitskriterium erfüllt, wird ein Ölstandsignal „Ölstand niedrig“ weitergegeben. Gemäß diesem Ölstandsignal wird beispielsweise auf einer Anzeige des Führerstands 50 eine entsprechende Meldung „Ölstand niedrig“ angezeigt. Das Ölstandsignal kann alternativ oder ergänzend auch an eine Wartungseinrichtung weitergegeben werden, die dann für den jeweiligen Kompressor das Nachfüllen von Öl als Wartungsarbeit im Wartungsprotokoll hinterlegt. Die Wartungseinrichtung kann in einer Ausgestaltung auch Wartungszeitpunkte in Abhängigkeit des Ölstandsignals anpassen, beispielsweise vorverlegen.
3 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Ölstandüberwachung gemäß einer zweiten Verfahrensausgestaltung. Die zweite Verfahrensausgestaltung unterscheidet sich von der ersten Verfahrensausgestaltung dadurch, dass zwei Weitergabekriterien unterschieden werden. Das Erreichen oder Unterschreiten eines ersten Grenzwerts des Ölstands, der zu einem niedrigen Ölstand korrespondiert, wird als erstes Weitergabekriterium festgelegt. Das Erreichen oder Unterschreiten eines zweiten Grenzwerts des Ölstands, der zu einem kritischen Ölstand korrespondiert, wird als zweites Weitergabekriterium festgelegt. Der zweite Grenzwert ist dabei niedriger als der erste Grenzwert. In dem hierzu zur Veranschaulichung dargestellten Flussdiagramm werden zwei digitale Ölstandsensoren 21a, 21b ausgelesen. Das Auslesen des ersten Ölstandsensors 21a entspricht dabei der Prüfung des ersten Weitergabekriteriums, also eines niedrigen Ölstands, und das Auslesen des zweiten Ölstandsensors 21b der Prüfung des zweiten Weitergabekriteriums, also eines kritischen Ölstands. Alternativ kann aber auch ein analoger Ölstandsensor ausgelesen werden, über den dann sowohl ein niedriger als auch ein kritischer Ölstand detektierbar sind. Somit kann der analoge Ölstandsensor anstelle der Ölstandsensoren 21a, 21 b verwendet werden. Ungeachtet der verwendeten Anzahl von Ölstandsensoren wird nun zunächst geprüft, ob gemäß den ausgelesenen Ölständen ein kritischer Ölstand vorliegt, d.h. der zweite Grenzwert erreicht oder unterschritten wird. Wird kein kritischer Ölstand detektiert, entspricht der weitere in 3 dargestellte Verfahrensverlauf der ersten Verfahrensausgestaltung gemäß 2. Wird gemäß dem ausgelesenen Ölstand des Ölstandsensors 21b ein kritischer Ölstand detektiert, so wird analog zum weiteren Verfahren für einen niedrigen Ölstand zusätzlich zur Vorlage des zweiten Weitergabekriteriums ebenfalls ein Zeitkriterium und ein Häufigkeitskriterium geprüft. In der exemplarischen zweiten Verfahrensausgestaltung sind die Zeitkriterien und Häufigkeitskriterien für die Weitergabekriterien „Ölstand kritisch“ und „Ölstand niedrig“ bis auf die jeweiligen Grenzwerte und somit heranzuziehenden Ölstände gleich. In weiteren Verfahrensvarianten können die Verifizierungskriterien aber auch unabhängig voneinander definiert werden. Sofern bei einem kritischen Ölstand das dazugehörige Zeitkriterium und Häufigkeitskriterium erfüllt sind wird ein Ölstandsignal „Ölstand kritisch“ weitergegeben. Auch dieses wird hier beispielsweise zur Anzeige an den Führerstand 50 weitergeleitet. Zudem kann das Ölstandsignal auch an eine Steuerungsvorrichtung des Kompressors weitergegeben werden, um in diesem Fall den weiteren Betrieb des Kompressors zu unterbinden oder auf eine andere Betriebsart umzuschalten.
4 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Ölstandüberwachung gemäß einer dritten Verfahrensausgestaltung. Die dritte Verfahrensausgestaltung gemäß 4 unterscheidet sich von der zweiten Verfahrensausgestaltung gemäß 3 durch das zusätzliche Auslesen des Drucksensors 22. Der zu prüfende Druck entspricht einem Betriebszustandskriterium als weiteres Verifizierungskriterium. Beispielsweise wird der Sollbereich als der Druckbereich definiert, der bei Stillstand des Kompressors vorliegt. Erst wenn der ausgelesene Druck des Drucksensors 22 im vorbestimmten Sollbereich liegt, wird die Ölstandüberwachung gemäß der zweiten Verfahrensausgestaltung fortgeführt. Mit anderen Worten ist die Erfüllung des Betriebszustandskriteriums Voraussetzung für die weitere Prüfung der Weitergabekriterien sowie infolge des jeweiligen Zeitkriteriums und jeweiligen Häufigkeitskriteriums. Liegt der Druck außerhalb des vorgegebenen Sollbereichs, werden die Sensorwerte weiter ausgelesen, bis das dem Druck entsprechende Betriebszustandskriterium erfüllt ist.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Auch wenn beispielsweise das Betriebszustandskriterium in der dritten Verfahrensausgestaltung exemplarisch anhand einer Druckmessung geprüft wird, kann der jeweilige Betriebszustand des Kompressors auch über die Steuerungsvorrichtung des Kompressors an die Auswerteeinheit 30 weitergegeben und entsprechend ausgewertet werden. Zudem kann die Auswerteeinheit 30 auch Teil der Steuerungsvorrichtung des Kompressors sein.
Bezugszeichenliste

1: Ölstandüberwachungssystem
10: Öl
10a: niedriger Ölstand
10b: kritischer Ölstand
20: Ölbehälter
21, 21a, 21b: Ölstandsensor
22: Drucksensor
30: Auswerteeinheit
40: Signalleitung
50: Führerstand

Claims

Verfahren zur Ölstandüberwachung eines ölgeschmierten Kompressors, umfassend die Schritte: - Auslesen zumindest eines Ölstandsensors (21, 21a, 21b), über den ein den Kompressorölstand repräsentierender Ölstand detektiert wird, - Prüfung der Erfüllung zumindest eines vorgegebenen Verifizierungskriteriums zur Verifizierung des ausgelesenen Ölstands und - Weitergabe eines Ölstandsignals, wenn der ausgelesene Ölstand zumindest ein Weitergabekriterium (10a, 10b) gemäß einem Erreichen oder Unterschreiten eines vorbestimmten Ölstands und das zumindest eine Verifizierungskriterium erfüllt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Weitergabekriterium (10a, 10b) einem niedrigen Ölstand (10a) und/oder einem kritischen Ölstand (10b) entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Verifizierungskriterium zumindest einem Zeitkriterium, bei dem der dem Weitergabekriterium (10a, 10b) entsprechende Ölstand über einen vorbestimmten Zeitraum (x) ausgelesen wird, einem Häufigkeitskriterium, bei dem eine vorbestimmte Anzahl (k) einzelner das Weitergabekriterium (10a, 10b) erfüllender Auslesevorgänge vorliegt, und/oder einem Betriebszustandskriterium, bei dem ein vorbestimmter Betriebszustand festgestellt wird, entspricht.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei zur Feststellung des vorbestimmten Betriebszustands ein Drucksensor (22) ausgelesen wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Schritt des Auslesens des zumindest einen Ölstandsensors (21, 21a, 21b) vor der Prüfung des zumindest einen vorgegebenen Verifizierungskriteriums erfolgt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei zwei Ölstandsensoren (21a, 21b) ausgelesen werden.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei als Ölstandsensor (21, 21a, 21b) ein Schwimmer eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei in Abhängigkeit des Weitergabekriteriums (10a, 10b) das Ölstandsignal als eine Meldung an eine Überwachungseinheit (50), insbesondere an einen Führerstand und/oder eine Steuerungs- und/oder Wartungseinrichtung, und/oder als Steuerungsparameter für eine Steuerungsvorrichtung des Kompressors, insbesondere bei einem kritischen Ölstand gemäß Anspruch 2, weitergegeben wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Verfahren während eines Stillstands des ölgeschmierten Kompressors durchgeführt wird.
Ölstandüberwachungssystem (1) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, aufweisend: - zumindest einen Ölstandsensor (21, 21a, 21b) zur Detektion eines den Kompressorölstand repräsentierenden Ölstands eines Öls (10) in einem Ölbehälter (20) eines Kompressors sowie - eine Auswerteeinheit (30) zum Auslesen der Sensorsignale des zumindest einen Ölstandsensors (21, 21a, 21b), in der zumindest ein Weitergabekriterium (10a, 10b) sowie zumindest ein Verifizierungskriterium gespeichert sind, wobei die Auswerteeinheit (30) derart konfiguriert ist, dass sie ein Ölstandsignal weitergibt, wenn das zumindest eine Weitergabekriterium (10a, 10b) gemäß dem ausgelesenen Ölstand und das zumindest eine Verifizierungskriterium erfüllt sind.
Ölstandüberwachungssystem (1) nach Anspruch 10, wobei das Ölstandüberwachungssystem (1) einen Drucksensor (22), insbesondere einen an einem einen Kompressorölstand repräsentierenden Ölbehälter (20) anordenbaren Drucksensor (22), aufweist, über den ein einen Betriebszustand eines Kompressors repräsentierender Druck detektierbar ist, und die Auswerteeinheit (30) zumindest den detektierten Druck als Verifizierungskriterium berücksichtigt.
Ölstandüberwachungssystem (1) nach Anspruch 10 oder 11, wobei der zumindest eine Ölstandsensor (21, 21a, 21b) ein Schwimmer ist.
Ölstandüberwachungssystem (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Auswerteeinheit (30) derart konfiguriert ist, dass sie zumindest zwei Weitergabekriterien (10a, 10b) unterscheidet und in Abhängigkeit der Weitergabekriterien (10a, 10b) unterschiedliche Ölstandsignale weitergibt.
Kompressorsystem mit einem Ölstandüberwachungssystem (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, aufweisend einen einen Kompressorölstand repräsentierenden Ölbehälter (20), wobei der zumindest eine Ölstandsensor (21, 21a, 21b) in dem Ölbehälter (20), insbesondere mittig, angeordnet ist.
Kompressorsystem nach Anspruch 14, wobei das Kompressorsystem eine Steuerungsvorrichtung aufweist, an die das Ölstandsignal durch die Auswerteinheit (30) weitergegeben wird, und die Steuerungsvorrichtung in Abhängigkeit des Ölstandsignals den Betrieb des Kompressors steuert.