该技术已申请专利。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系技术所有人。

1.本发明涉及一种用于在使用数字成像的滑环密封件的数字孪生体的情况下运行滑环密封组件的方法和一种具有数字孪生体的滑环密封组件。


背景技术：

2.从现有技术中已知滑环密封组件的不同的设计方案。滑环密封组件在此在不同的机器处承担重要的密封功能，其中在此也尤其要密封关键的介质。因此，在滑环密封组件的使用寿命期间内，安全的密封是必要的。为了能够尽可能早地预测滑环密封组件的可能的失效，已知在此将温度传感器尽可能近地安装在滑环密封组件的滑环处并且监测滑环密封件的部件的温度。当达到临界温度时，这可以表明滑环密封组件可能出现技术问题，使得不再百分之百地确保临界介质的密封。


技术实现要素：

3.因此，本发明的目的是提供一种用于运行滑环密封组件的方法以及滑环密封组件，其能够以简单的结构且简单、成本经济的可制造性来改进对滑环密封组件的监测。
4.该目的通过具有权利要求1的特征的方法和具有权利要求8的特征的滑环密封组件来实现。从属权利要求分别给出了本发明的优选的改进方案。
5.根据本发明的具有权利要求1的特征的用于运行滑环密封组件的方法的优点在于，通过使用滑环密封件的数字孪生体，可以实现滑环密封组件的基于调控的运行。在此，数字孪生体形成需运行的真实的滑环密封件的数字镜像。数字孪生体在此基于数学计算模型以及尤其是滑环密封件的预设定的几何量和物理量和/或滑环密封件的检测到的运行数据和/或环境数据。
6.在此，该方法包括如下步骤：检测滑环密封件的多个运行数据和/或环境数据，以及将检测到的运行数据和/或环境数据传输至数字孪生体。数字孪生体例如在中央计算机上成像。此外，借助数字孪生体来模拟和监测滑环密封件的运行，其中使用滑环密封件的传输至数字孪生体的运行数据和/或环境数据。随后，模拟结果和/或数据从数字孪生体的中央计算机传送回至滑环密封件。在滑环密封件的运行的模拟和监测中，尤其可以通过数字孪生体进行滑环密封件的检测到的运行数据和/或环境数据与预定的目标数据的比较。如果在此出现偏差，这表明真实的滑环密封件可能有问题，从而在必要时通过发送回模拟结果和/或数据可以对真实的滑环密封件采取对应措施。
7.尤其地，可以将所获得的模拟结果与来自真实的滑环密封件的其他附加的新检测到的数据组合并且开始新的模拟。由此，基于与新的运行数据和/或环境数据组合的当前的模拟结果，可以连续地、实时地或以预定间隔实施对真实的滑环密封件的监测。由此，可以快速地对滑环密封件的变化的运行数据和/或环境数据做出反应，并且可以实施相应的对应措施。
8.优选地，当将模拟结果传送回至真实的滑环密封件时，还一起传送用于滑环密封
件的运行命令。由此，可以借助数字孪生体实现滑环密封件的远程控制。
9.进一步优选地，滑环密封件的检测到的运行数据和/或环境数据由滑环密封件处的设备计算机评估。通过直接评估滑环密封件处的检测到的运行数据，可以实现数据缩减，使得可以缩减传输所需的能量和从滑环密封件至数字孪生体的被传输的数据量。这尤其在滑环密封组件与数字孪生体之间的优选的无线数据传输时是有利的。由此可以借助根据本发明的方法来实施有用的边缘计算。
10.特别优选地，滑环密封件的检测到的运行数据和/或环境数据在传输至数字孪生体之前被过滤。由此，滑环密封件的用户可以不将确定的数据传输至数字孪生体，该数字孪生体优选在滑环密封件的制造商处运行。由此可以将需要保密的信息保留在滑环密封件的用户处，并且仅将控制滑环密封件所需的数据传送至用户的使用区域之外的数字孪生体。
11.进一步优选地，数字孪生体的模拟结果和/或数据在由数字孪生体传输至真实的滑环密封件之前同样被过滤。由此通过数字孪生体的运行者可以过滤，哪些信息传输回至真实的滑环密封组件。此外，通过过滤还可以进行数据缩减。尤其地，仅与滑环密封件的运行相关的模拟结果和命令从数字孪生体被传送至真实的滑环密封件。
12.根据本发明的另一优选设计方案，当在数字孪生体中处理检测到的运行数据时执行检测到的运行数据的趋势分析。由此运行数据的其他变化方式可以被推算并且尤其在真实的滑环密封件的控制时使用。
13.进一步优选地，当在数字孪生体中处理检测到的运行数据时形成集群，以在集群分析的范围内总结多个单独的数据项。由此可以实现有用的数据缩减。
14.根据本发明的另一优选设计方案，在数据传输步骤之前，进行数据缩减。在此，可以缩减传输至数字孪生体的数据和由数字孪生体传输回的数据。由此尤其是可以实现简单和更快速的数据处理，并且也可以使通信加速。
15.优选地，真实的滑环密封件的检测到的运行数据选自关于温度、压力、转速、经由滑环密封件的泄漏、滑环密封件的间隙高度、滑环密封件的滑环处的振动、固体声、表面声、滑环的应力和/或变形、滑环的滑动面发生接触和/或滑环密封件的滑环处的磨损的数据。
16.进一步优选地，在滑环密封件处的设备计算机包括可配置的第二数字孪生体。优选地与第一数字孪生体相比，可配置的第二数字孪生体配备有缩减的功能。由此可以在滑环密封组件的用户处设有被调整的第二数字孪生体，利用该第二数字孪生体例如可以执行对滑环密封组件的受限的模拟和/或监测。在此，可配置的第二数字孪生体被配置成，从第一数字孪生体接收数据和/或更新。
17.特别优选地，第一数字孪生体和/或第二数字孪生体被设计为学习系统，使得通过在滑环密封组件的运行中的经验进行第一数字孪生体的持续调整和升级。
18.此外，本发明涉及一种滑环密封组件，该滑环密封组件包括具有旋转滑环和静止滑环的滑环密封件，旋转滑环和静止滑环在它们的滑动面之间限定密封间隙。滑环密封件在此包括多个传感器，以检测滑环密封件的不同的运行数据和/或环境数据。此外，滑环密封组件包括具有真实的滑环密封件的数字孪生体的中央计算机，其中中央计算机被配置成，基于滑环密封件的检测到的运行数据和/或环境数据以及已经存在的数据在数字孪生体上模拟真实的滑环密封件的运行。滑环密封件的已经存在的数据例如可以是滑环密封件的物理数据或几何尺寸以及其他数据，例如滑环密封件的待密封的介质的数据、尤其是待
密封的介质的平均温度和/或滑环密封件的待密封的平均压力或其他环境数据，以及从先前的模拟过程获得的数据。此外，滑环密封组件包括发射器-接收器装置，其被配置成，将检测到的运行数据和/或环境数据传输至具有数字孪生体的中央计算机并接收数字孪生体的生成的模拟结果和/或数据。应当注意，在此可以设有单独的发射器-接收器装置，或替选地也可以一起使用在待密封的机器处存在的发射器-接收器装置。
19.进一步优选地，滑环密封件还包括在滑环密封件处的设备计算机，该设备计算机在滑环密封件的用户处运行，并且被配置成处理检测到的运行数据和/或环境数据。由此，检测到的运行数据的处理可以直接在滑环密封件处或在滑环密封件附近进行，因此优选地在设备计算机处直接进行数据缩减。由此可以显著缩减用于传输运行数据和/或环境数据的花费。
20.设备计算机进一步优选地被配置成过滤检测到的运行数据和/或环境数据。由此，滑环密封件的用户可以例如简单地确定，哪些数据要被发送给数字孪生体以用于数据分析并且哪些数据要保密。
21.特别优选地，具有数字孪生体的中央计算机被配置成，利用真实的滑环密封件的检测到的运行数据和/或环境数据来执行趋势分析，以能够尤其通过研究来实现对运行参数的未来预测。进一步优选地，中央计算机被配置成实施运行数据和/或环境数据和/或模拟数据的聚类，以加速模拟和/或缩减在其数据范围方面待传输回的模拟结果。优选地，在每次数据传输之前执行数据的缩减。
22.进一步优选地，滑环密封组件包括在中央计算机与设备计算机之间布置的云计算机。在此应当注意，数字孪生体和计算过程也可以在云计算机中实施，使得例如向数字孪生体输送仅已经被修订的、检测到的运行数据，并且利用这些被修订的运行数据实施模拟。
23.进一步优选地，设备计算机包括可配置的第二数字孪生体。可配置的第二数字孪生体具有与在中央计算机处的第一数字孪生体相比相同或较小的功能范围。由此，可配置的第二数字孪生体例如在出现紧急情况时例如可以较快地给出必要的模拟结果。此外，滑环密封组件的用户也可以自己配置第二数字孪生体并且例如模拟和/或监测对其重要的参数。进一步优选地，中央计算机中的第一数字孪生体已经使用可配置的第二数字孪生体的监测结果和/或模拟结果，使得可以加速第一数字孪生体中的数据处理。
24.进一步优选地，第一数字孪生体和/或可配置的第二数字孪生体分别被配置为学习系统。由此可以随着时间调整数字孪生体。
附图说明
25.下文参照附图详细描述本发明的实施例。在附图中：
26.图1示出了根据本发明的优选实施例的滑环密封组件的示意图。
具体实施方式
27.如从图1可以看出，滑环密封组件1包括滑环密封件2和中央计算机30，该滑环密封件2布置在滑环密封件的用户50处，该中央计算机30布置在例如滑环密封件的制造商处。
28.滑环密封件2包括旋转滑环3和静止滑环4，旋转滑环和静止滑环在它们的滑动面之间限定密封间隙5。滑环密封件2在轴6和壳体7处在产品区域8与大气区域9之间进行密
封。
29.滑环密封件2还包括多个传感器。在该实施例中，第一传感器11被配置成用于确定滑环密封件的转速的转速传感器。第二传感器12是在滑环密封件附近检测压力和/或温度的组合式温度-压力传感器。第三传感器13是振动传感器。第四传感器14是组合式固体声-表面声传感器。第五传感器15是泄漏传感器。
30.滑环密封件2还包括设备计算机20，其在用户的区域中布置在滑环密封件附近。
31.中央计算机30包括数字孪生体31，其表示真实的滑环密封件2的完整的数字镜像。数字孪生体31基于滑环密封件2的基本数据，例如几何和物理数据，例如滑环密封件的尺寸，所使用的材料，环境数据，以及需以其运行滑环密封件2的基本的运行数据，例如温度、压力和转速。
32.传感器11至15在此分别检测在真实的滑环密封件2处的数据并优选无线地将这些数据传输至设备计算机20。设备计算机20被配置成缩减数据量，以能够借助发射器-接收器装置33实现从设备计算机20至中央计算机30的尽可能简单且高效的数据传输。如从图1中可以看出，在真正的数据传输之前在用户50处还设有第一过滤器21，用户50可以利用该第一过滤器确定，哪些类型的数据被传输至中央计算机30。
33.如进一步从图1可以看出，在本实施例中数据并非直接传输至中央计算机30，而是经由云计算机40传输至中央计算机30。检测到和传输的运行数据被使用在中央计算机30中的数字孪生体31中，以执行对真实的滑环密封件2的模拟和监测。在此，连续地、优选实时地实施真实的滑环密封件2的模拟，并且相应输出模拟结果。然后将该模拟结果再次传输回至滑环密封件2的设备计算机20。在此，制造商60可以借助第二过滤器32来过滤模拟结果和/或其他被传输的数据和/或命令。如图1所示，再次经由云计算机40进行从制造商60的中央计算机30到设备计算机20的传输。
34.在模拟期间，先前的模拟结果被连续地重复使用并且在模拟中同样考虑真实的滑环密封件2的连续地新检测的运行数据，使得可以通过数字孪生体31实现对真实的滑环密封件2的实时监测。当数字孪生体的模拟结果和/或数据被传输回时，也可以附加地传输用于滑环密封件2的运行命令，以例如能够在识别到问题时对真实的滑环密封件2采取相应的对应措施。
35.由此，在根据本发明的滑环密封组件1的方法中，真实的滑环密封件2的当前运行数据检测到并被传输至数字孪生体31。在数字孪生体31中，实施滑环密封件2的运行的模拟和监测，并将模拟结果和/或命令发送回至真实的滑环密封件2。
36.应当注意，也可以在没有中间连接云计算机40的情况下将数据和模拟结果和/或命令直接从设备计算机20传输至中央计算机30，反之亦然。此外应当注意，例如也可以在云计算机40中进行数据缩减，和/或数字孪生体31也可以在云计算机40中运行。由此，制造商60可以从其中央计算机30访问云计算机40中的数字孪生体。还应注意，其他it体系结构也是可以设想的。例如当数字孪生体在云计算机40中运行时，用户50也可以访问该数字孪生体。
37.此外，还可以在设备计算机20中运行可配置的第二数字孪生体22。该第二数字孪生体22优选地具有比第一数字孪生体31小的功能范围，但理论上也可以具有第一数字孪生体31的所有功能。然而，优选的是可配置的第二数字孪生体22的较小的性能范围。第二数字
孪生体22在此可以精确地与相应的用户50匹配，并且例如提供对于用户50来说具有最大信息价值的数据和/或模拟结果。可配置的第二数字孪生体22也可以执行被记录的数据的预处理，使得可以加速第一数字孪生体31中的模拟。进一步优选地，第一数字孪生体31和第二数字孪生体22都相应地被配置为学习系统。此外，也可以进行数据缓冲，并且以预定间隔、例如每分钟或每小时或每天地执行传输。除了在数据可能丢失的情况下保留数据的优点之外，该中间存储还具有其他优点，即可以在预定范围内保留计算能力。
38.此外，中央计算机30还可以对真实的滑环密封件2的检测到的运行数据执行趋势分析，并且在此推算，是否在必要时、例如在压力和/或温度的连续增加时要采取用于保护滑环密封件2的对应措施。此外，为了进行数据缩减，可以对检测到的运行数据进行聚类，以能够在真实的滑环密封件2与数字孪生体31之间实现快速且不复杂的数据传输。
39.根据本发明的方法和根据本发明的滑环密封组件1尤其可以用于确定滑环密封件2的维护时间。由此可以确保，不会发生可能的、非常昂贵的滑环密封件的失效，而是在滑环密封件处的损坏之前执行维护。也可以通过模拟和趋势分析的组合相对精确地确定，预见滑环密封件2的部件何时失效，并且相应地事先规定维护期限。
40.附图标记列表
41.1滑环密封组件
42.2滑环密封件
43.3旋转滑环
44.4静止滑环
45.5密封间隙
46.6轴
47.7壳体
48.8产品区域
49.9大气区域
50.11第一传感器/转速传感器
51.12第二传感器/温度-压力传感器
52.13第三传感器/振动传感器
53.14第四传感器/固体声传感器
54.15第五传感器/泄露传感器
55.20设备计算机
56.21第一过滤器
57.22第二数字孪生体
58.30中央计算机
59.31数字孪生体
60.32第二过滤器
61.33发射器-接收器装置
62.40云计算机
63.50用户/客户
64.60制造商