DE102004038801A1

DE102004038801A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung von Gaseinschlüssen in einem zähflüssigen Medium

Info

Publication number: DE102004038801A1
Application number: DE200410038801
Authority: DE
Inventors: Peter Meier; Roland Stadler
Original assignee: PROWIN GmbH; Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2004-08-10
Filing date: 2004-08-10
Publication date: 2006-02-23
Anticipated expiration: 2024-08-11
Also published as: DE102004038801B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung von Gaseinschlüssen in einem zähflüssigen Medium. Zu diesem Zweck ist vorgesehen, daß eine Menge des zähflüssigen Mediums einem erhöhten Druck ausgesetzt und die dabei eintretende Kompression des Mediums ermittelt wird. Da ein zähflüssiges Medium zumindest annähernd inkompressibel ist, läßt eine erfolgte Kompression Rückschlüsse auf das Vorhandensein von Gaseinschlüssen zu.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung von Gaseinschlüssen in einem zähflüssigen Medium, und sie betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.
In der Industrie ist es häufig erforderlich, zähflüssige Medien blasenfrei zu dosieren. Beispielsweise wird im Maschinenbau bei der Montage von Wälz- oder Gleitlagern mittels mechanisch, pneumatisch oder hydraulisch betätigter Dosiereinrichtungen Fett als Schmiermittel aufgebracht. Der genauen Dosierung der Menge kommt dabei große Bedeutung zu, weil eine zu geringe Fettmenge eine erhöhte Lagerreibung und damit eine frühzeitige Abnutzung oder sogar eine Zerstörung des Lagers zur Folge haben kann. Wie die Erfahrung gezeigt hat, enthält das in dem Vorratsbehälter, wie z. B. ein Faß, enthaltene Fett häufig Lufteinschlüsse. Da solche Lufteinschlüsse von der Dosiereinrichtung nicht erkannt werden, kann der Fall eintreten, daß die tatsächlich zugeführte Fettmenge wegen der Lufteinschlüsse kleiner ist als die vorgesehene Menge. In einem solchen Fall ist die Schmierung des Lagers jedoch ungenügend, was zu den genannten Schäden führen kann. Auch bei der Dosierung anderer zähflüssiger Medien können Gaseinschlüsse unerwünscht oder nicht tolerierbar sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein rasch und einfach durchführbares Verfahren zu schaffen, das es ermöglicht, Gaseinschlüsse in einem zähflüssigen Medium zu erkennen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Verfahren gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Menge des zähflüssigen Mediums einem erhöhten Druck ausgesetzt und die dabei eintretende Kompression des Mediums ermittelt wird.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß zähflüssige Medien zumindest annähernd inkompressibel sind, so daß eine unter erhöhtem Druck eintretende Kompression des Mediums das Vorhandensein von Einschlüssen aus einem kompressiblen Gas, wie z. B. Luft anzeigt. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht somit eine zuverlässige Dosierung von zähflüssigen Medien aller Art, wie z. B. Fett. Damit wird die Qualität bei der Montage erhöht, und Ausfälle von Lagern infolge einer unzureichenden Fettmenge werden vermieden. Dies ist bei Maschinenelementen mit hochwertigen und daher kostspieligen Lagern, wie z. B. Gelenkwellen von Kraftfahrzeugen, von erheblicher wirtschaftlicher Bedeutung.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß aus dem zähflüssigen Medium ein Körper gebildet wird, der eine bestimmte Länge und eine bestimmte Querschnittsfläche aufweist, daß auf den Körper in Längsrichtung eine bestimmte Kraft ausgeübt wird, und daß die dabei eintretende Längenänderung des Körpers gemessen wird. Durch diese Vereinheitlichung des Volumens und der Querschnittsfläche des Körpers und der auf diesen ausgeübten Kraft wird eine Standardisierung des Meßergebnisses erreicht. Die erfolgte Längenänderung des Körpers ist somit ein unmittelbares Maß für die darin enthaltene Gasmenge.

Eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung ist gekennzeichnet durch einen Meßzylinder, in dem ein Kolben verschiebbar gelagert ist, eine Pumpe, die an einen Vorratsbehälter für ein zähflüssiges Medium anschließbar ist und die über eine Leitung mit dem Meßzylinder verbunden ist, eine in der Leitung angeordnete Dosiereinrichtung, ein in der Leitung angeordnetes Absperrventil, eine dem Kolben des Meßzylinders zugeordnete Antriebseinrichtung zur Aufbringung einer bestimmten Kraft und eine dem Kolben zugeordnete Wegmeßeinrichtung.

Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, daß die Kolbenstange des in dem Meßzylinder angeordneten Kolbens mit dem Kolben eines Antriebszylinders verbunden ist, der über ein Ventil mit einer pneumatischen oder hydraulischen Druckquelle verbunden ist. Bei einer in dieser Weise ausgebildeten Vorrichtung ist der von der Wegmeßeinrichtung ermittelte Hub des Kolbens in dem Meßzylinder ein unmittelbares Maß für die in dem zähflüssigen Medium enthaltene Gasmenge.

Der Meßzylinder ist vorzugsweise über ein Ventil mit einer Abgabeeinrichtung für das geprüfte zähflüssige Medium verbunden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
In der einzigen Figur der Zeichnung ist eine Vorrichtung zur Erkennung von Gaseinschlüssen in einem zähflüssigen Medium schematisch dargestellt.
Ein Vorratsbehälter 1 für ein zähflüssiges Medium, wie z. B. Fett ist über eine Leitung 2 mit einem Meßzylinder 3 verbunden. In der Leitung 2 sind eine Pumpe 4, ein Absperrventil 5, eine Druckmeßeinrichtung 6 und eine Dosiereinrichtung 7, wie z. B. eine Volumenmeßzelle, und ein Dreiwegeventil 8 angeordnet. Die beiden Ausgänge des Dreiwegeventils 8 sind mit dem Meßzylinder 3 bzw. mit einer Abgabeeinrichtung 9 verbunden. In dem Meßzylinder 3 ist ein Kolben 10 verschiebbar gelagert, dessen Kolbenstange 11 mit dem Kolben 12 eines hydraulischen oder pneumatischen Antriebszylinders 13 verbunden ist. Der Kolbenstange 12 ist eine Wegmeßeinrichtung 14 zugeordnet. Die beiden Räume des Antriebszylinders 13 sind über Leitungen 15 und 16 mit einem Zweiwegeventil 17 verbunden, das seinerseits mit einer pneumatischen oder hydraulischen Druckquelle 18 verbunden ist. In der den Arbeitsraum des Antriebszylinders 13 mit dem Zweiwegeventil 17 verbindenden Leitung 15 ist eine Druckmeßeinrichtung 19 angeordnet. In der das Dreiwegeventil 8 mit dem Meßzylinder 3 verbindenden Leitung 20 ist eine Druckmeßeinrichtung 21 angeordnet.
Die vorstehend beschriebenen Einrichtungen, wie Pumpen, Meßeinrichtungen, Ventile u. s. w. sind mit einer (nicht gezeigten) elektronischen Steuereinheit verbunden, die einen automatisierten Betrieb der Vorrichtung ermöglicht.
Die Vorrichtung mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau arbeitet folgendermaßen:
Bei geöffnetem Absperrventil 5 und geöffnetem Dreiwegeventil 8 wird von der Pumpe 4 über die Leitungen 2 und 20 ein zähflüssiges Medium, wie z. B. Fett, in den Meßzylinder 3 eingespeist. Von dem zugeführten zähflüssigen Medium wird der in dem Meßzylinder 3 geführte Kolben 10 nach oben gedrückt, und die in dem Meßzylinder 3 enthalten Luft wird durch eine (nicht gezeigte) Entlüftungsbohrung verdrängt. Nachdem über die Leitungen 2 und 20 dem Meßzylinder 3 eine bestimmte Menge des zähflüssigen Mediums zugeführt wurde, was von der Dosiereinrichtung 7 überwacht wird, wird das Dreiwegeventil 8 geschlossen. Zur Steigerung der Arbeitsgenauigkeit der Vorrichtung kann die in den Meßzylinder 3 eingebrachte Menge des zähflüssigen Mediums zusätzlich zu der Dosiereinrichtung 7 auch über den Hub des Kolbens 10 mittels der Wegmeßeinrichtung 14 überwacht werden. Daraufhin wird der Arbeitsraum des Antriebszylinders 13 über die Leitung 15 und das Zweiwegeventil 17 mit der Druckquelle 18 verbunden. Der andere Raum des Antriebszylinders 13 wird über die Leitung 16 und das Zweiwegeventil 17 mit der Atmosphäre verbunden. Die dadurch auf den Antriebskolben 12 ausgeübte Kraft wird über die Kolbenstange 11 auf den Kolben 10 des Meßzylinders 3 übertragen. Wenn das in den Meßzylinder 3 zugeführte zähflüssige Medium keinerlei Gaseinschlüsse enthält, dann ist es zumindest annähernd inkompressibel, was bedeutet, daß der Kolben 10 an einer Abwärtsbewegung gehindert ist. Im Gegensatz zu einem zähflüssigen Medium ist Gas kompressibel. Wenn daher in dem zähflüssigen Medium Gaseinschlüsse enthalten sind, dann wird der Kolben 10 unter gleichzeitiger Kompression der Lufteinschlüsse eine Abwärtsbewegung ausführen. Diese Kompression und damit die Abwärtsbewegung des Kolbens 10 hängt von dem in dem Meßzylinder 3 eingeschlossenen Gasvolumen ab. Da einerseits die in dem Meßzylinder 3 enthaltene Menge des zähflüssigen Mediums von der Dosiereinrichtung auf einem gleichbleibenden Wert gehalten wird, und da andererseits die auf den Kolben 10 ausgeübte Kraft konstant gehalten wird, kann die Meßeinrichtung geeicht werden. Anhand des von der Wegmeßeinrichtung 14 gemessenen Hubes der Kolbenstange 11 bzw. des Kolbens 10 kann daher unmittelbar das in dem zähflüssigen Medium eingeschlossenen Gasvolumen ermittelt werden.
Auf das zähflüssige Medium muß ein ausreichnder Druck ausgeübt werden, damit beim Vorhandansein von Gaseinschlüssen eine meßbare Kompression eintritt. Da die Fläche des Antriebskolbens 13 wesentlich größer ist als diejenige des Kolbens 10, ist zur Erzielung dieses Arbeitsdruckes jedoch ein wesentlich geringerer Druck der hydraulischen oder pneumatischen Druckquelle 18 ausreichend.
Wenn die von der Wegmeßeinrichtung 14 gemessene Kompression des zähflüssigen Mediums unter einem vorgegebenen Wert liegt, dann ist dies ein zuverlässiger Hinweis darauf, daß das Volumen des in dem zähflüssigen Medium eingeschlossenen Gases unter einem zulässigen Höchstwert liegt. Das Dreiwegeventil 8 wird daraufhin von der (nicht gezeigten) Steuereinrichtung umgestellt, um den Meßzylinder 3 mit der Abgabeeinrichtung 9 zu verbinden. Unter der von dem Antriebskolben 12 ausgeübten Kraft kann dann das zähflüssige Medium portionsweise abgegeben werden.
Falls bei der Kompression des in dem Meßzylinder 3 enthaltenen zähflüssigen Mediums von der Wegmeßeinrichtung 14 ein den vorgegebenen Grenzwert übersteigender Hub der Kolbenstange 11 ermittelt wird, dann ist dies ein Zeichen dafür, daß in dem Medium eine unzulässig hohe Gasmenge eingeschlossen ist. In diesem Fall wird von der Wegmeßeinrichtung 14 ein Störsignal an die Steuereinheit abgegeben, um eine Weiterleitung des zähflüssigen Mediums an die Abgabeeinrichtung 9 zu verhindern, was durch ein entsprechendes optisches oder akustisches Fehlersignal angezeigt werden kann.

1: Vorratsbehälter
2: Leitung
3: Meßzylinder
4: Pumpe
5: Absperrventil
6: Druckmeßeinrichtung
7: Dosiereinrichtung
8: Dreiwegeventil
9: Abgabeeinrichtung
10: Kolben in 3
11: Kolbenstange
12: Kolben in 13
13: Antriebszylinder
14: Wegmeßeinrichtung
15: Leitung
16: Leitung
17: Zweiwegeventil
18: Druckquelle
19: Druckmeßeinrichtung
20: Leitung
21: Druckmeßeinrichtung

Claims

Verfahren zur Erkennung von Gaseinschlüssen in einem zähflüssigen Medium, dadurch gekennzeichnet, daß eine Menge des zähflüssigen Mediums einem erhöhten Druck ausgesetzt und die dabei eintretende Kompression des Mediums ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem zähflüssigen Medium ein Körper gebildet wird, der eine bestimmte Länge und eine bestimmte Querschnittsfläche aufweist, daß auf den Körper in Längsrichtung eine bestimmte Kraft ausgeübt wird, und daß die dabei eintretende Längenänderung des Körpers gemessen wird.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Meßzylinder (3), in dem ein Kolben (10) verschiebbar gelagert ist, eine Pumpe (4), die an einen Vorratsbehälter (1) für ein zähflüssiges Medium anschließbar ist und die über eine Leitung (2, 20) mit dem Meßzylinder (3) verbunden ist, eine in der Leitung (2) angeordnete Dosiereinrichtung (7), ein in der Leitung (2, 20) angeordnetes Absperrventil (8) eine dem Kolben (10) des Meßzylinders (3) zugeordnete Antriebseinrichtung (11, 12, 13) zur Aufbringung einer bestimmten Kraft und eine dem Kolben 10 zugeordnete Wegmeßeinrichtung (14).
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (11) des in dem Meßzylinder (3) angeordneten Kolbens (10) mit dem Kolben (12) eines Antriebszylinders (13) verbunden ist, der über ein Ventil (17) mit einer pneumatischen oder hydraulischen Druckquelle (18) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßzylinder (3) über ein Ventil (8) mit einer Abgabeeinrichtung (9) verbunden ist.