CN102084210A - 汽缸直径测量 - Google Patents

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Abstract

一种用于测量发动机汽缸(17)直径的测量装置(1)。该测量装置(1)的特征在于包括：测量机架(2)，其包括至少两个机架支撑部(5，6，7)，其中每个机架支撑部(5，6，7)具有内端，所述内端彼此连接；可旋转测量保持件(3)，该可旋转测量保持件(3)适于在垂直于汽缸(17)的中心轴线的平面内旋转，并包括至少一个测量单元(9)，其中所述测量单元(9)适于在所述平面内相对所述汽缸(17)基本径向地提供测量；旋转马达(4)，其中所述测量机架(2)和所述可旋转测量保持件(3)彼此连接，并且所述可旋转测量保持件(3)能够通过所述旋转马达(4)相对所述测量机架(2)转动。还提供了一种用于测量发动机汽缸(17)直径的方法。

Description

汽缸直径测量
技术领域
本发明涉及一种测量装置、该测量装置的使用方法以及测量发动机汽缸直径的方法。
背景技术
为了优化船用发动机的运行条件以及最大限度地防止船用发动机的停机，需要定时地检查发动机的运行状态。一个会导致发动机损坏或停机的常见原因是活塞环磨损或是烧坏并因此需要更换。经验显示，原因同样可能是检验发现处于磨损状态或者由于汽缸缸套壁受到烟灰、摩擦碎屑的沉积或是腐蚀侵袭而不再具有光滑表面的汽缸缸套。腐蚀侵袭可能来自用来驱动发动机的含硫燃料，其与水蒸气混合后形成硫酸，并在预定的温度和压力下在发动机内冷凝。由于汽缸油的分布不均匀或者通过开口(例如活塞环和汽缸缸套之间的通道)的汽油泄漏不均匀，和/或由于汽缸壁温度的变化，因此摩擦或者腐蚀侵袭对汽缸的影响是局部的。
汽缸缸套检验迄今为止仍完全依靠手动进行。前述测量操作之前的准备工作相对较为广泛。首先，在操作者使用降入汽缸内的梯子进入汽缸之前，必须拆卸发动机的汽缸头，此外，将具有预冲孔的量尺沿汽缸缸套的内壁垂直地插入汽缸。借助量杆的帮助，在船的前、后和横向方向上进行多次(通常大约为10次)不同的直径测量。
通过这种方式可以在有关烟灰沉淀物的数量以及摩擦或腐蚀侵袭的数量及其尺寸方面对汽缸缸套的状态进行常规的不完全估计。但是，当希望确定汽缸缸套与汽缸外形的偏差时，即，确定汽缸缸套受到的热应力或是其它损伤是否已引起缸套变形从而导致缸套成为顶端直径较大的椭圆形或是喇叭形时，这种方法则完全不满足要求。
WO 99/15853公开了一种用于确定汽缸缸套的内部尺寸的设备。首先涉及大型汽缸缸套，例如用于船或是发电厂的发电机。该设备包括悬置单元，该悬置单元设置为位于基本垂直竖立的缸套的上方。该设备还包括测量单元，该测量单元设置为从悬置单元下降进入汽缸缸套，并且该测量单元还具有以下装置，该装置用于进行一系列测量工作以及确定在多个层级和在每个层级的多个不同的径向上的从在悬置单元和测量单元之间延伸的参考线到汽缸缸套内壁的距离。
上述及现有技术中的设备存在一些问题。为了使用目前可用的设备来实现汽缸测量，操作者在将测量装置设置到汽缸内之前或是爬入汽缸实施所述测量之前必须拆除若干发动机部件。
发明内容
本发明的目的是提供一种对上述技术和现有技术的改进。更具体地，本发明的目的是提供一种测量发动机汽缸直径的测量装置和方法，该测量装置和方法无需拆除发动机部件，例如汽缸盖、排气阀体。
根据独立权利要求所述的测量发动机汽缸直径的测量装置和方法可以实现本发明的上述和其它目的以及通过本发明的以下说明显而易见的优点。
本发明提供了一种用于测量发动机汽缸直径的测量装置。该测量装置的特征在于，该测量装置包括：测量机架，该测量机架包括至少两个机架支撑部，其中每个机架支撑部具有内端，该内端彼此相连接；可旋转测量保持件，该可旋转测量保持件适于在垂直于汽缸的中心轴线的平面内旋转，该可旋转测量保持件包括至少一个测量单元，其中所述测量单元适于在所述平面内相对所述汽缸基本径向地提供测量；以及旋转马达，其中所述测量机架和所述可旋转测量保持件彼此连接，并且所述可旋转测量保持件能够通过旋转马达而相对于所述测量机架转动。其优点在于，所述装置灵活，并且当放置并固定在所述汽缸内时能够适于适应不同的轮廓。
所述测量装置可以适于通过汽缸壁上的孔适于进入所述汽缸，其优点在于在将所述测量装置放入所述汽缸时无需拆除发动机部件，例如汽缸盖、排气阀体。
所述旋转马达可以安装在所述测量机架内，其优点在于得到更充分的处置。
所述旋转马达可以安装在所述可旋转测量保持件内，其优点在于得到更充分的处置。
所述测量机架和所述可旋转测量保持件彼此可拆卸，其优点在于不同的可旋转测量保持件可以用来承载不同种类的测量单元，即，即使使用相同的测量机架，也能够更换测量保持件。然而，其它的方式也是可行的。
所述测量装置可以设置为应用在汽缸直径至少为300mm的发动机内，其优点在于可以测量主汽缸内的直径。
所述测量装置可以设置为应用在柴油发动机内，其优点在于可以测量柴油发动机的主汽缸内的直径。
每个所述机架支撑部具有外端，其中在至少一个所述机架支撑部的外端上可以安装有滚动轴承。
每个所述机架支撑部具有外端，在至少一个所述机架支撑部的外端上可以安装有滑动轴承。其优点在于所述测量单元可滑动地安装在气缸内。并且，这个特征有助于使测量装置相对于汽缸定心。
至少一个所述机架支撑部可以包括机架马达和内机架支撑部，该内机架支撑部可移动地安装在至少一个所述机架支撑部内，并且适于通过所述机架马达而在所述平面内相对于所述汽缸基本径向地移动。其优点在于所述测量单元能够在所述平面内移动，并且可以通过所述机架马达固定在所述汽缸壁上。
至少两个所述机架支撑部可以与运行装置连接，该运行装置构造为使至少两个机架支撑部的外端在所述平面彼此分离地移动，其优点在于所述测量装置可以适于构成不同的形状。
所述运行装置可以为螺杆，其优点在于所述机架支撑部可以手动操作。
所述运行装置可以为马达，其优点在于所述机架支撑部可以通过所述马达移动一定距离。
至少两个所述机架支撑部能够锁定在所述平面的不同角度位置上，其优点在于当测量装置构成不同的形状时，可以被锁定并且固定。
所述测量机架还可以包括传感器，该传感器构造为识别沿所述平面的法线的高度，其优点在于可以得知所述测量装置相对于所述平面的法线的位置。这可以补偿对不平整的活塞的测量值。
所述可旋转测量保持件还可以包括温度传感器，其优点在于可以得知温度。这可以补偿不同温度下的测量值。
所述可旋转测量保持件还可以包括用于校准所述测量单元的装置，其优点在于可以随时校准所述测量单元，以确保测量值的准确。
所述可旋转测量保持件还可以包括传感器，该传感器构造为识别沿所述平面的法线的高度。其优点在于可以得知所述测量装置相对于所述平面的法线的位置。这使测量气缸内的不同的高度成为可能。
所述可旋转测量保持件还可以包括相机，其优点在于可以实现操作者的可视化操作。从而可以对汽缸进行进行直观的检查。
所述相机可以包括光源，其优点在于可以给相机提供更好的光线从而改善可视性。
所述可旋转测量保持件还可以包括蓄电池组件和电子设备。
所述测量机架还可以包括蓄电池组件和电子设备，其优点在于给测量装置供电。
所述测量单元可以为激光装置，其优点在于可以进行快速精确的测量。
所述测量单元可以为探针，其优点在于可以进行快速精确的测量。
所述测量装置还可以包括橇部(sled)，其中该橇部与所述探针彼此连接，并且可移动地安装在所述可旋转测量保持件内，并且适于在所述平面内相对于所述汽缸基本径向地移动。其优点在于可以进行快速精确的测量。
所述可旋转测量保持件还可以包括测量马达，该测量马达适于使所述橇部和所述探针在所述平面内相对于所述基本径向地移动。其优点在于测量单元可以通过所述测量马达在所述平面内移动。
所述探针还可以包括弹性尖端，其优点在于可以使探针更灵活并且降低对冲击的敏感度。
提供了一种测量发动机汽缸直径的方法，其特征在于，该方法包括：将测量装置设置到位于要测量直径的汽缸内的活塞上，将连接装置相对所述汽缸固定，将连接到所述测量装置上的所述可旋转测量保持件定位在初始位置，定义所述可旋转测量保持件的零位，开始测量，记录至少一个测量值，将所述至少一个测量值发送到控制单元，使所述可旋转测量保持件在所述平面内转动到与所述零位成角度的新位置，多次重复上述记录、发送和转动的步骤，基于至少一个测量值在所述控制单元中计算汽缸的至少一个直径值，以及，在显示屏上显示所述汽缸的至少一个直径值。其优点在于，可以使用所述方法得到不同轮廓的大的汽缸的测量值。另外，本方法还可以应用于测量其它类型的物体。
所述方法还可以包括：使连接到所述可旋转测量保持件上的至少一个探针在垂直于所述汽缸的中心轴线的平面内相对于所述汽缸基本径向地从初始位置向汽缸壁移动，直到所述探针的尖端与所述汽缸壁接触，以及使所述探针移回到初始位置，并且其中，重复步骤还包括该使所述探针从初始位置移出和移回到初始位置的步骤。其优点在于可以进行快速精确的测量。
可以通过无线传输将第一测量值发送到所述控制单元。其优点在于无需使用电缆。
可以通过电缆将第一测量值发送到所述控制单元。
可以通过汽缸壁上的孔将所述测量装置设置到位于要测量直径的的汽缸内的活塞上。其优点在于无需拆除发动机部件(例如汽缸盖、排气阀体)，就能够将测量装置放置到所述汽缸内。
附图说明
通过以下参考附图对本发明的实施方式作出的阐释性的非限制性的详细说明，能够更好地理解本发明的以上以及其它目的、特征和优点。
图1为用于测量发动机汽缸直径的测量装置的立体图；
图2为设置在汽缸内用于测量该汽缸的直径的测量装置的立体图；
图3为根据本发明的测量发动机汽缸直径的系统的立体图；
图4为形状适于通过汽缸壁的孔装配以进入汽缸的测量装置的立体图。
具体实施方式
图1所示为用于测量发动机汽缸直径的测量装置1。该测量装置1包括：测量机架2、可旋转测量保持件3和旋转马达4。测量机架2和可旋转测量保持件3彼此可拆卸地连接。测量机架2具有三个机架支撑部5、6、7，其中各机架支撑部5、6、7的内端彼此相连。滑动轴承8安装在每个机架支撑部5、6、7的外端上。可旋转测量保持件3能够在与测量装置1要测量的汽缸的中心轴线垂直的平面中旋转。可旋转测量保持件3具有带有弹性尖端10的探针9、橇部11和设置在测量保持件3内的测量马达12。橇部11和探针9彼此相连并且能够通过测量马达12而在所述平面内相对于汽缸基本径向地移动。放置在测量保持件3内的旋转马达4能够使转动测量保持件3在所述平面内相对测量机架2转动。此外，测量装置1包括运行装置13，该运行装置13包括螺杆，该螺杆与两个机架支撑部5、6连接并能够使所述两个机架支撑部5、6的外端在所述平面彼此分离地移动。一个机架支撑部7包括可移动地安装在机架机撑部内的机架马达14和内机架支撑部15。通过机架马达14，内机架支撑部15能够在所述平面内相对于汽缸基本径向地移动。
图2所示为设置在将被检测的汽缸17内的活塞16上的测量装置1。测量装置1通过汽缸壁19上的孔18而设置在气缸17内。
图3所示为用来测量发动机中汽缸17的直径的系统20。该系统20包括测量装置1、发射器/接收器21、控制单元22、操纵单元23和活塞传感器24。测量装置1无线连接到与控制单元22连接的发射器/接收器21上。操纵单元23和活塞传感器同样通过无线或通过电缆连接到控制单元22上。
当测量汽缸17的直径时，将测量装置1放置在汽缸17内的汽缸17的活塞16上。这通过在活塞16位于汽缸17底部时使测量装置1穿过汽缸壁19的孔18而进入的方式来实现。因此，这个步骤中，测量装置1适于穿过汽缸壁19的小孔18，即，机架支撑部5、6通过运行装置13组合到了一起并且它们的外端相对第三机架支撑部7成180度。另外，将可旋转测量保持件3的长度方向调整为与测量机架2的长度方向对应，形成如图4所示的狭长的测量装置1。但是，测量装置1可以通过其它方式放置在汽缸17的活塞16上，例如，通过移除汽缸部件并将测量装置1从上方放置在活塞16上。并且，测量机架2和可旋转测量保持件3可以分别放置到汽缸17内并且在汽缸17内实现彼此连接。
当测量装置应用在汽缸17内的活塞16时，将测量装置1相对汽缸17固定。机架支撑部5、6的外端分开直到使三个机架支撑部5、6、7之间达到满意的角度，例如使机架支撑部5、6、7之间达到120度。而后机架支撑部5、6、7可以锁定位置。但是机架支撑部也可以锁定到不同的角度位置。然后通过机架支撑部7中的机架马达14使测量装置11固定抵靠在汽缸壁19上。机架马达14使内机架支撑部15在所述平面并且相对所述汽缸17基本径向地朝向汽缸壁19移动，并使内机架支撑部15靠在汽缸壁19上，从而使整个测量装置1移动，直到机架支撑部5、6、7的各外端上的各滑动轴承8与汽缸壁19接触，从而使测量装置1相对汽缸17固定。
现在可旋转测量保持件3被放置在初始位置上并且定义了所述可旋转测量保持件3的零位。这时，可以开始测量。可旋转测量保持件3旋转到不同的位置并且在各位置上进行测量。通过测量马达12使得可旋转测量保持件3的橇部11在所述平面并且相对所述汽缸17基本径向地朝向汽缸壁19移动，直到探针9的弹性尖端10接触到汽缸壁19，进行测量。当测量值已被记录，橇部11移回到初始位置并且记录的测量值发送到控制单元22。此外，在测量过程中，探针9可以永久地与与汽缸壁19接触。这种情况下，可旋转测量保持件3从零位连续旋转直到旋转到预定的角度，例如360度回到零位，沿途进行测量。记录的测量值能够通过无线传输或者电缆发送到控制单元22。现在可旋转测量保持件3旋转到与零位成一定角度的新的位置，在该位置记录新的测量值并发送到控制单元23。可以重复地进行该测量过程直到有足够数量的测量值被记录并发送到控制单元22。最后，基于记录的测量值的数量，可以在控制单元22中计算多个汽缸直径并且将该汽缸直径显示在操纵单元23上的显示屏上。当然，显示屏不是必须设置在操作单元23上，也可以位于其他位置。
测量单元也可以由激光单元组成，并且由于可旋转测量保持件3可以可拆卸地安装在测量机架上，因此测量单元可以根据需要进行切换(switch)。但是，当使用激光单元时，基本上仍使用上述测量方法。然而，当使用激光单元时当然无需使用探针9、橇部11和测量马达12。激光单元通过向汽缸壁发射激光束进行测量，而不是通过使橇部11向汽缸壁19移动直到探针9的弹性尖端10与汽缸壁19接触来进行测量。
显而易见地，测量装置1可以通过不同的方式设置和修改。旋转马达4可以放置在测量机架2或者可旋转测量保持件3的上面或里面。测量机架2可以包括各种数量的机架支撑部，例如2个或4个。滑动轴承8可以由公知的
任何其他类型轴承替代，例如滚动轴承。另外，运行装置13可以为任何公知类型，例如螺杆或各种马达。传感器可以放置在测量机架2或者可旋转测量保持件3的上面或里面。此外，传感器可以设置在汽缸17内独立于测量装置1的位置或者设置在汽缸17外。传感器设置为识别沿所述平面的法线的高度，以确定气缸内进行测量的位置。此外，如果识别的高度超过预定值可以发出警告信号。测量装置1可以具有设置在测量机架2或可旋转测量保持件3的上面或里面的温度传感器，所述温度传感器用来补偿不同温度下记录的测量值。如上所述，测量机架2可以通过机架马达7而将测量装置1以不同的直径固定在汽缸17内。另外可以手动地或通过其他公知控制装置使测量机架2适于不同的汽缸直径。另外，可以生产不同尺寸的测量机架2来适应不同的汽缸直径。可旋转测量保持件3还可以适用于不同的汽缸直径。测量机架2或可旋转测量保持件3可以包括蓄电池组件和电子设备。在一个实施例中，蓄电池组件和电子设备作为测量保持件3的配重。尽管测量装置1主要设计应用于内径至少为300mm的主汽缸，但也可以应用于内径小于300mm的汽缸。
技术人员应该认识到的是，只要不脱离由权利要求限定的本发明的保护范围，任何对此处描述的本发明实施方式的多种变形都是可行的。

Claims (35)

1.一种用于测量发动机汽缸(17)直径的测量装置(1)，其特征在于，该测量装置(1)包括：
测量机架(2)，该测量机架(2)包括至少两个机架支撑部(5，6，7)，其中每个所述机架支撑部(5，6，7)具有内端，所述内端彼此相连接；
可旋转测量保持件(3)，该可旋转测量保持件(3)适于在垂直于汽缸(17)的中心轴线的平面内旋转，该可旋转测量保持件(3)包括至少一个测量单元(9)，其中所述测量单元(9)适于在所述平面内相对于所述汽缸(17)基本径向地提供测量；以及
旋转马达(4)，
其中所述测量机架(2)和所述可旋转测量保持件(3)彼此连接，并且所述可旋转测量保持件(3)能够通过所述旋转马达(4)而相对于所述测量机架(2)转动。
2.根据权利要求1所述的测量装置(1)，其中，所述测量装置(1)适于通过汽缸壁(19)上的孔(18)而进入所述汽缸(17)。
3.根据权利要求1或2所述的测量装置(1)，其中，所述旋转马达(4)安装在所述测量机架(2)内。
4.根据权利要求1或2所述的测量装置(1)，其中，所述旋转马达(4)安装在所述可旋转测量保持件(3)内。
5.根据前述任意一项权利要求所述的测量装置(1)，其中，所述测量机架(2)和所述可旋转测量保持件(3)彼此可拆卸。
6.根据前述任意一项权利要求所述的测量装置(1)，其中，所述测量装置(1)设置为应用在汽缸直径至少为300mm的发动机内。
7.根据前述任意一项权利要求所述的测量装置(1)，其中，所述测量装置(1)设置为应用在柴油发动机内。
8.根据前述任意一项权利要求所述的测量装置(1)，其中，每个所述机架支撑部(5，6，7)具有外端，其中在至少一个所述机架支撑部(5，6，7)的所述外端上安装有滚动轴承(8)。
9.根据前述任意一项权利要求所述的测量装置(1)，其中，每个所述机架支撑部(5，6，7)具有外端，其中在至少一个所述机架支撑部(5，6，7)的所述外端上安装有滑动轴承(8)。
10.根据前述任意一项权利要求所述的测量装置(1)，其中，至少一个所述机架支撑部(5，6，7)包括机架马达(14)和内机架支撑部(15)，该内机架支撑部(15)可移动地安装在该至少一个机架支撑部(5，6，7)内，并且适于通过所述机架马达(14)而在所述平面内相对于所述汽缸(17)基本径向地移动。
11.根据前述任意一项权利要求所述的测量装置(1)，其中，至少两个所述机架支撑部(5，6，7)与运行装置(13)连接，该运行装置(13)构造为使该至少两个机架支撑部(5，6，7)的所述外端在所述平面彼此分离地移动。
12.根据权利要求11所述的测量装置(1)，其中，所述运行装置(13)为螺杆。
13.根据权利要求11所述的测量装置(1)，其中，所述运行装置(13)为马达。
14.根据前述任意一项权利要求所述的测量装置(1)，其中，至少两个所述机架支撑部(5，6，7)能够锁定在所述平面的不同角度位置上。
15.根据前述任意一项权利要求所述的测量装置(1)，其中，所述测量机架(2)还包括传感器，该传感器构造为识别沿所述平面的法线的高度。
16.根据前述任意一项权利要求所述的测量装置(1)，其中，所述可旋转测量保持件(3)还包括温度传感器。
17.根据前述任意一项权利要求所述的测量装置(1)，其中，所述可旋转测量保持件(3)还包括用于校准所述测量单元(9)的装置。
18.根据前述任意一项权利要求所述的测量装置(1)，其中，所述可旋转测量保持件(3)还包括传感器，该传感器构造为识别沿所述平面的法线的高度。
19.根据前述任意一项权利要求所述的测量装置(1)，其中，所述可旋转测量保持件(3)还包括相机。
20.根据权利要求19所述的测量装置(1)，其中，所述相机包括光源。
21.根据前述任意一项权利要求所述的测量装置(1)，其中，所述可旋转测量保持件(3)还包括蓄电池组件和电子设备。
22.根据前述任意一项权利要求所述的测量装置(1)，其中，所述测量机架(2)还包括蓄电池组件和电子设备。
23.根据前述任意一项权利要求所述的测量装置(1)，其中，所述测量单元为激光装置。
24.根据权利要求1-22中任意一项所述的测量装置(1)，其中，所述测量单元为探针(9)。
25.根据权利要求24所述的测量装置(1)，其中，所述测量装置(1)还包括橇部(11)，其中所述橇部(11)与所述探针(9)彼此连接，并且可移动地安装在所述可旋转测量保持件(3)内，并且适于在所述平面内相对于所述汽缸(17)基本径向地移动。
26.根据权利要求25所述的测量装置(1)，其中，所述可旋转测量保持件(3)还包括测量马达(12)，该测量马达(12)适于使所述橇部(11)和所述探针(9)在所述平面内相对于所述汽缸(17)基本径向地移动。
27.根据权利要求24-26中任意一项所述的测量装置(1)，其中，所述探针还包括弹性尖端(10)。
28.权利要求1-27中任意一项所述的测量装置(1)在测量发动机汽缸(17)直径中的应用。
29.一种测量发动机汽缸(17)直径的方法，其特征在于，该方法包括：
将测量装置(1)设置到位于要测量直径的汽缸(17)内的活塞(16)上，
将所述测量装置(1)相对于所述汽缸(17)固定，
将连接到所述测量装置(1)上的可旋转测量保持件(3)定位在初始位置，
定义所述可旋转测量保持件(3)的零位，
开始测量，
记录至少一个测量值，
将所述至少一个测量值发送到控制单元(22)，
使所述可旋转测量保持件(3)在所述平面内转动到与所述零位成角度的新位置，
多次重复该记录、发送和转动的步骤，
基于所述至少一个测量值在所述控制单元(22)中计算所述汽缸(17)的至少一个直径值，以及
在显示屏上显示所述汽缸(17)的所述至少一个直径值。
30.根据权利要求29所述的方法，其中，该方法还包括：
使连接到所述可旋转测量保持件(3)上的至少一个探针(9)在垂直于所述汽缸(17)的中心轴线的平面内相对于所述汽缸(17)基本径向地从初始位置向汽缸壁(19)移动，直到所述探针(9)的尖端(10)与所述汽缸壁(19)接触，以及
使所述探针(9)移回到所述初始位置，并且其中，重复步骤还包括该使所述探针(9)从所述初始位置移出和移回到所述初始位置的步骤。
31.根据权利要求29-30中任意一项所述的方法，其中，通过无线传输将第一测量值发送到所述控制单元(22)。
32.根据权利要求29-30中任意一项所述的方法，其中，通过电缆将第一测量值发送到所述控制单元(22)。
33.根据权利要求29-32中任意一项所述的方法，其中，通过汽缸壁(19)上的孔(18)将所述测量装置(1)设置到位于要测量直径的汽缸(17)内的活塞(16)上。
34.一种测量发动机汽缸(17)直径的系统(20)，其特征在于，该系统(20)包括：
根据权利要求1-27中任意一项所述的测量装置(1)，
控制单元(22)，
操纵单元(23)，以及
用于在所述测量装置(1)、控制单元(22)和操纵单元(23)之间发送信息和处理信号的装置(21)。
35.根据权利要求34所述的系统(20)，该系统(20)还包括位置传感器。
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