DE102022122286A1

DE102022122286A1 - Device and method for determining the diameter of a cylindrical body

Info

Publication number: DE102022122286A1
Application number: DE102022122286.1A
Authority: DE
Inventors: Erik Ziegler
Original assignee: Dr E Horn & Co KG GmbH
Current assignee: Dr E Horn & Co KG GmbH
Priority date: 2022-09-02
Filing date: 2022-09-02
Publication date: 2024-03-07

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur berührungslosen Durchmesserbestimmung eines zylindrischen Körpers (3), umfassend einen Sensorträger (1) mit mindestens zwei an gegenüberliegenden Bereichen des Sensorträgers (1) angeordneten und berührungslos über einen Meßbereich (M) arbeitenden Abstandssensoren (2), wobei der Sensorträger (1) derart dimensioniert ist, dass er mitsamt der Abstandssensoren (2) in den zylindrischen Körper (3) einführbar ist und im eingeführten Zustand die Abstandssensoren (2) in einem innerhalb des Meßbereichs (M) liegenden Abstand zur Innenoberfläche (30) des zylindrischen Körpers (3) positioniert. Es wird ferner auch ein Verfahren zur berührungslosen Durchmesserbestimmung unter Einsatz einer solchen Vorrichtung an einem zylindrischen Körper beschrieben, der von einem Arbeitsraum oder einer Laufbuchse eines 2-Takt-Schiffsdieselmotors gebildet ist.The invention relates to a device for the non-contact determination of the diameter of a cylindrical body (3), comprising a sensor carrier (1) with at least two distance sensors (2) arranged on opposite regions of the sensor carrier (1) and operating without contact over a measuring range (M), the sensor carrier (1) is dimensioned in such a way that it can be inserted into the cylindrical body (3) together with the distance sensors (2) and, in the inserted state, the distance sensors (2) are at a distance from the inner surface (30) of the cylindrical body at a distance within the measuring range (M). Body (3) positioned. A method for non-contact diameter determination using such a device on a cylindrical body is also described, which is formed by a working space or a liner of a 2-stroke marine diesel engine.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchmesserbestimmung eines zylindrischen Körpers, insbesondere eines zylindrischen Metallkörpers mit beliebigem Durchmesser. Ein solcher zylindrischer Körper kann zum Beispiel ein Rohr sein, im Sinne der Erfindung handelt es sich aber insbesondere um den Arbeitsraum oder die Laufbuchse eines Tauchkolben- oder Kreuzkopfmotors, wie er als großvolumiger 2-Takt-Schiffsdieselmotor als Hauptantrieb von Seeschiffen Verwendung findet. Die Durchmesserbestimmung dient beispielsweise der Feststellung eines Verschleißes derselben. Darüber hinaus können auch sonstige notwendige Fertigungsparameter eines zylindrischen Metallkörpers erfasst werden.The invention relates to a device for determining the diameter of a cylindrical body, in particular a cylindrical metal body with any diameter. Such a cylindrical body can be, for example, a tube, but in the sense of the invention it is in particular the working space or the liner of a plunger or crosshead engine, as is used as a large-volume 2-stroke marine diesel engine as the main drive of seagoing vessels. The diameter determination is used, for example, to determine wear on the same. In addition, other necessary manufacturing parameters of a cylindrical metal body can also be recorded.

Insbesondere bei den eingangs genannten 2-Takt-Schiffsdieselmotoren ist die Ermittlung des Verschleißes der Laufbuchse ein wichtiger Parameter zur Beurteilung des Gesamtmaschinenzustandes. Fortgeschrittener Verschleiß äußert sich in einer Zunahme des Innendurchmessers der Laufbuchse infolge fortschreitenden Materialabtrags, und zwar insbesondere in Richtung des oberen Totpunktes eines in der Laufbuchse oszillierenden Kolbens. Zur Verschleißermittlung werden bislang üblicherweise zwei Meßreihen über die gesamte Laufbuchsenhöhe um 90° versetzt zueinander mittels Micrometerschraube ermittelt. Diese Verschleißmessung wird von Hand ausgeführt, wenn der Kolben wartungsbedingt gezogen wird und der Zylinderkopf aus diesem Grund abgenommen ist. Da dies mit erheblichem Montageaufwand verbunden ist, erfolgt eine solche Ermittlung bei Seeschiffen jedoch lediglich etwa alle 3 Jahre bzw. nach etwa 25.000 Betriebsstunden. Wünschenswert wäre eine häufigere Messung des Verschleißes der Laufbuchse, etwa anlässlich der routinemäßigen Kolbenkontrolle nach jeweils 1000 Betriebsstunden. Wegen des genannten Montageaufwandes kann jedoch eine solche Verschleißermittlung von der Besatzung des Seeschiffes nicht durchgeführt werden, ohne zeitaufwendig den jeweiligen Zylinderkopf zu demontieren.Particularly in the case of the 2-stroke marine diesel engines mentioned at the beginning, determining the wear of the liner is an important parameter for assessing the overall condition of the machine. Advanced wear manifests itself in an increase in the inner diameter of the liner as a result of progressive material removal, particularly in the direction of the top dead center of a piston oscillating in the liner. To determine wear, two series of measurements have so far been measured over the entire height of the liner, offset by 90° from one another, using a micrometer screw. This wear measurement is carried out manually when the piston is pulled for maintenance and the cylinder head is removed for this reason. Since this involves considerable assembly work, such a determination is only carried out on seagoing vessels approximately every 3 years or after approximately 25,000 operating hours. It would be desirable to measure the wear of the liner more frequently, for example during routine piston checks after every 1000 operating hours. However, due to the assembly effort mentioned, such wear determination cannot be carried out by the crew of the seagoing vessel without time-consuming dismantling of the respective cylinder head.

Aus der WO 2009/152851 A1 ist es bekannt, ein Messgerät für groß dimensionierte Schiffsdieselmotoren durch entsprechende Öffnungen in der Laufbuchse, beispielsweise die im Bereich des unteren Totpunktes des Kolbens vorgesehenen Spülschlitze auf dem Kolben zu platzieren und während einer Umdrehung der Kurbelwelle das Messgerät auf dem Kolben zwischen unterem Totpunkt und oberem Totpunkt desselben zu verfahren. Das Messgerät weist dazu ein Stativ zum Aufsetzen auf dem Kolbenboden und einen um die Hochachse rotierend angetriebenen Tastarm auf, der an seinen beiden gegenüberliegenden Enden jeweils einen Taster trägt, welcher berührend die Innenoberfläche der Laufbuchse abtastet und dabei ein Oberflächenprofil erzeugt, anhand dessen der Verschleiß der Laufbuchse beurteilt werden kann. Das bekannte Messgerät ist allerdings in der Praxis nur für Bohrungen ab 500 mm einsetzbar, wobei eine Vielzahl kleinerer Schiffsmotoren auch über Bohrungsdurchmesser unter 500 mm verfügen, für die sich das bekannte Messgerät nicht eignet. Zudem ist das bekannte Messgerät sehr teuer, sodass es üblicherweise von herbeigerufenen Fachfirmen mit besonders geschultem Personal eingesetzt wird, was hohe Kosten und eingeschränkte Flexibilität nach sich zieht.From the WO 2009/152851 A1 It is known to place a measuring device for large-sized ship diesel engines on the piston through corresponding openings in the liner, for example the flushing slots provided in the area of the bottom dead center of the piston, and to place the measuring device on the piston between bottom dead center and top dead center during one revolution of the crankshaft to do the same. For this purpose, the measuring device has a tripod for placing on the piston crown and a scanning arm which is driven to rotate about the vertical axis and which carries a probe at each of its two opposite ends, which touches the inner surface of the liner and thereby creates a surface profile, based on which the wear of the The liner can be assessed. However, in practice, the known measuring device can only be used for bores from 500 mm, although a large number of smaller ship engines also have bore diameters of less than 500 mm, for which the known measuring device is not suitable. In addition, the known measuring device is very expensive, so it is usually used by specialist companies with specially trained staff, which results in high costs and limited flexibility.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur berührungslosen Durchmesserbestimmung eines zylindrischen Körpers vorzuschlagen, wobei die Vorrichtung einen besonders einfachen Aufbau aufweisen soll, sich mit verringerten Abmessungen herstellen lässt und somit für alle relevanten Bohrungsdurchmesser geeignet ist und beispielsweise die Möglichkeit bietet, den Arbeitsraum oder die Laufbuchse eines Schiffsdieselmotors ohne aufwändige Montage in kürzester Zeit von der Besatzung selbst mit geforderter Genauigkeit inspizieren zu lassen.The object of the invention is to propose a device for the non-contact diameter determination of a cylindrical body, whereby the device should have a particularly simple structure, can be manufactured with reduced dimensions and is therefore suitable for all relevant bore diameters and, for example, offers the possibility of determining the working space or the The liner of a ship's diesel engine can be inspected by the crew themselves in the shortest possible time and with the required accuracy without any complex assembly.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird erfindungsgemäß die Ausgestaltung einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 vorgeschlagen.To solve the problem, the design of a device according to the features of patent claim 1 is proposed according to the invention.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.Advantageous refinements and further developments of the invention are the subject of the dependent claims.

Der erfindungsgemäße Vorschlag sieht vor, dass die Vorrichtung einen Sensorträger mit mindestens zwei an gegenüberliegenden Bereichen des Sensorträgers angeordneten und berührungslos über einen Messbereich arbeitenden Abstandssensoren umfasst, wobei der Sensorträger derart dimensioniert ist, dass er mitsamt der Abstandssensoren in den zylindrischen Körper einführbar ist und im eingeführten Zustand die Abstandssensoren mit einem innerhalb ihres spezifischen Meßbereichs liegenden Abstand zur Innenoberfläche des zylindrischen Körpers positioniert.The proposal according to the invention provides that the device comprises a sensor carrier with at least two distance sensors arranged on opposite areas of the sensor carrier and operating without contact over a measuring range, the sensor carrier being dimensioned such that it can be inserted into the cylindrical body together with the distance sensors and in the inserted State the distance sensors are positioned at a distance from the inner surface of the cylindrical body that is within their specific measuring range.

Erfindungsgemäß wird somit der Sensorträger, der bei Ausgestaltung mit zwei Abstandssensoren vorzugsweise balkenförmig geradlinig erstreckend ausgebildet ist, mit einem in Bezug auf den zu bestimmenden Durchmesser des zylindrischen Körpers gewissen Untermaß bereitgestellt, welches sicherstellt, dass der Sensorträger in den zylindrischen Körper eingeführt werden kann. Zugleich ist aber dieses Untermaß lediglich so gering ausgeführt, dass der verbleibende Freiraum bzw. Luftspalt zwischen den an den Enden des Sensorträgers angeordneten Abstandssensoren und der benachbarten Innenoberfläche des zylindrischen Körpers nicht größer als der Messbereich der Abstandssensoren ausfällt. Somit ist es möglich, den Abstand zwischen der Oberfläche eines jeden Abstandssensors und der benachbarten Innenoberfläche des zylindrischen Körpers berührungslos und fortlaufend zu messen, wobei der Sensorträger aufgrund seiner exakt bekannten Dimensionen die Bezugsebene definiert. Unter Einsatz entsprechend fein auflösender Abstandssensoren, deren Auflösung im Bereich von 1/10 mm bis 1/1000 mm liegen sollte, kann auf diese Weise berührungslos aus den bekannten Dimensionen des Sensorträgers und den an den jeweiligen Abstandssensoren berührungslos ermittelten Abstandsmesswerten zur Innenoberfläche der Durchmesser des zylindrischen Körpers exakt berechnet werden. Handelt es sich bei dem zylindrischen Körper beispielsweise um die Laufbuchse eines großvolumigen Motors, beispielsweise eines 2-Takt-Schiffsdieselmotors, kann auf diese Weise der Verschleiß der Laufbuchse beurteilt werden, wenn der Sensorträger auf dem Kolbenboden platziert wird und der Kolben in der Laufbuchse bewegt wird.According to the invention, the sensor carrier, which is preferably designed to extend in a straight line in the form of a bar when designed with two distance sensors, is provided with a certain undersize in relation to the diameter of the cylindrical body to be determined, which ensures that the sensor carrier can be inserted into the cylindrical body. At the same time, however, this undersize is only made so small that the remaining free space or air gap between the distance sensors arranged at the ends of the sensor carrier and the adjacent ones The inner surface of the cylindrical body is not larger than the measuring range of the distance sensors. It is therefore possible to measure the distance between the surface of each distance sensor and the adjacent inner surface of the cylindrical body in a non-contact and continuous manner, with the sensor carrier defining the reference plane due to its precisely known dimensions. Using correspondingly fine-resolution distance sensors, whose resolution should be in the range of 1/10 mm to 1/1000 mm, the diameter of the cylindrical can be determined without contact from the known dimensions of the sensor carrier and the distance measurement values determined without contact on the respective distance sensors to the inner surface Body can be calculated exactly. If the cylindrical body is, for example, the liner of a large-volume engine, for example a 2-stroke marine diesel engine, the wear of the liner can be assessed in this way when the sensor carrier is placed on the piston crown and the piston is moved in the liner .

Nach einem Vorschlag der Erfindung beträgt der Messbereich der verwendeten Abstandssensoren etwa 1 bis 15 mm, vorzugsweise etwa 2-7 mm und beispielsweise ca. 5 mm. Ein solcher Messbereich gestattet es, die Abstandssensoren derart beabstandet von der Innenoberfläche des zylindrischen Körpers zu positionieren, dass unter Vermeidung einer Berührung dieser Innenoberfläche verschleißbedingte Durchmesseränderungen zuverlässig erfasst werden können.According to a proposal of the invention, the measuring range of the distance sensors used is approximately 1 to 15 mm, preferably approximately 2-7 mm and, for example, approximately 5 mm. Such a measuring range allows the distance sensors to be positioned at such a distance from the inner surface of the cylindrical body that wear-related diameter changes can be reliably detected while avoiding contact with this inner surface.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung umfasst die Vorrichtung darüber hinaus einen Entfernungsmesser und eine Auswerteeinheit, die mit dem Entfernungsmesser und den Abstandssensoren kommuniziert. Unter einem solchen Kommunizieren kann sowohl eine online-Kommunikation in Echtzeit als auch eine offline-Kommunikation verstanden werden, bei der zunächst nur Entfernungs- und Abstandsmesswerte ermittelt und zwischengespeichert werden und zu einem späteren Zeitpunkt von der Auswerteinheit ausgelesen und weiterverarbeitet werden.According to a further proposal of the invention, the device also comprises a rangefinder and an evaluation unit that communicates with the rangefinder and the distance sensors. Such communication can be understood to mean both online communication in real time and offline communication, in which initially only distance and distance measurement values are determined and temporarily stored and are read out and further processed by the evaluation unit at a later point in time.

Der Entfernungsmesser dient dazu, die Position der erfindungsgemäßen Vorrichtung innerhalb des zylindrischen Körpers, d.h. entlang dessen Längsachse zu erfassen. Ein ermittelter Entfernungsmesswert des Entfernungsmessers repräsentiert eine entsprechende Position der erfindungsgemäßen Vorrichtung im zu vermessenden zylindrischen Körper und kann mit den an dieser Position ermittelten Abstandsmesswerten der Abstandssensoren und dem sich daraus ermittelten Durchmesser des zylindrischen Körpers korreliert werden, so dass ein dreidimensionales Datenmodell des zylindrischen Körpers erstellt werden kann.The rangefinder serves to detect the position of the device according to the invention within the cylindrical body, i.e. along its longitudinal axis. A determined distance measurement value of the distance meter represents a corresponding position of the device according to the invention in the cylindrical body to be measured and can be correlated with the distance measurement values of the distance sensors determined at this position and the diameter of the cylindrical body determined therefrom, so that a three-dimensional data model of the cylindrical body can be created can.

Beispielsweise kann bei Vermessung des Arbeitsraumes bzw. der Laufbuchse eines Schiffsmotors die von der Kolbenposition abhängige Position der auf dem Kolbenboden platzierten Vorrichtung durch eine geeignete Entfernungsmessung ermittelt werden, indem der Entfernungsmesser entweder unterhalb des Kolbens an einem geeigneten Fixpunkt im Kurbelgehäuse positioniert wird und die Entfernung zum Kolben misst oder aber der Entfernungsmesser gemeinsam mit der Vorrichtung auf dem Kolbenboden positioniert oder in die Vorrichtung integriert wird und die Entfernung zum oberen Ende der Brennkammer misst.For example, when measuring the working space or the liner of a ship's engine, the position of the device placed on the piston crown, which depends on the piston position, can be determined by a suitable distance measurement by either positioning the distance meter below the piston at a suitable fixed point in the crankcase and measuring the distance to the piston Piston measures or the rangefinder is positioned together with the device on the piston base or integrated into the device and measures the distance to the upper end of the combustion chamber.

Der Entfernungsmesser kann dazu nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung von einem Laser-Entfernungsmesser, einem Ultraschall-Entfernungsmesser oder einem anderen geeigneten Entfernungsmesser gebildet sein und auch eine zugehörige, an einer geeigneten Oberfläche beispielsweise magnetisch befestigbare Messfläche aufweisen.According to a further proposal of the invention, the range finder can be formed by a laser range finder, an ultrasonic range finder or another suitable range finder and can also have an associated measuring surface that can be attached to a suitable surface, for example magnetically.

In jedem Fall dienen die von den Abstandssensoren ermittelten Abstandsmesswerte der Durchmesserbestimmung des zylindrischen Körpers und die vom Entfernungsmesser ermittelten Entfernungsmesswerte der Ermittlung der zugehörigen räumlichen Position entlang der Längsachse des zylindrischen Körpers.In any case, the distance measurements determined by the distance sensors serve to determine the diameter of the cylindrical body and the distance measurements determined by the rangefinder serve to determine the associated spatial position along the longitudinal axis of the cylindrical body.

Eine Auswerteeinheit kann beispielsweise von einem handelsüblichen Laptop-Computer mit einer entsprechenden Software gebildet werden, der eine Vielzahl von mit der Vorrichtung generierten Abstandsmesswerte und Entfernungsmesswerte aus einem entsprechenden Speicher in Echtzeit oder zu einem geeigneten Zeitpunkt ausliest, auswertet und gegebenenfalls grafisch visualisiert.An evaluation unit can be formed, for example, by a commercially available laptop computer with appropriate software, which reads out, evaluates and, if necessary, graphically visualizes a large number of distance measurements and distance measurements generated by the device from a corresponding memory in real time or at a suitable time.

Die Auswerteeinheit ist derart eingerichtet, dass zu jedem einzelnen Abstandsmesswert der Abstandssensoren, die beispielsweise in vorbestimmten Zeitabständen ermittelt werden können, ein zugehöriger Entfernungsmesswert des Entfernungsmessers aufgezeichnet wird, um die ermittelten Abstandsmesswerte mit einem zugehörigen Entfernungsmesswert zu kombinieren. Alternativ kann bei einem Schiffsmotor auf dem Schwungrad ein Sensor positioniert werden, der die Flanken der Zähne oder eine andere geeignete, auf dem Schwungrad aufgebrachte Markierung mit Zeitstempel zählt, um den Kurbelwinkel zu ermitteln und dann für die Abstandswerte nebst zugehörigem Zeitstempel über den berechneten Kurbelwinkel auf die Position des Kolbens in der Laufbuchse bzw. dem zylindrischen Körper zu schließen.The evaluation unit is set up in such a way that for each individual distance measurement value of the distance sensors, which can be determined, for example, at predetermined time intervals, an associated distance measurement value of the rangefinder is recorded in order to combine the determined distance measurement values with an associated distance measurement value. Alternatively, in the case of a ship's engine, a sensor can be positioned on the flywheel, which counts the flanks of the teeth or another suitable marking with a time stamp applied to the flywheel in order to determine the crank angle and then for the distance values along with the associated time stamp on the calculated crank angle to close the position of the piston in the liner or the cylindrical body.

Zur weiteren Steigerung der Messgenauigkeit der mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführten berührungslosen Durchmesserbestimmung kann nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung der Sensorträger um eine durch den Mittelpunkt desselben verlaufende Drehachse drehbar gelagert sein, die bei Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorzugsweise mit der Längsachse des zylindrischen Körpers zusammenfällt, in welchen die Vorrichtung eingeführt wird. Die Abstandssensoren erfassen in diesem Falle die Innenoberfläche des zylindrischen Körpers vollständig über 360°.To further increase the measurement accuracy of the non-contact diameter determination carried out with the device according to the invention, according to a further proposal of the invention, the sensor carrier can be rotatably mounted about an axis of rotation running through the center of the same, which preferably coincides with the longitudinal axis of the cylindrical body when using the device according to the invention, in which the device is introduced. In this case, the distance sensors capture the inner surface of the cylindrical body completely over 360°.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann darüber hinaus nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung auch ein Spektrometer, mindestens eine Kamera und/oder einen Streulichtsensor umfassen, um weitere Zustandsbeurteilungen des zylindrischen Körpers vornehmen zu können. Die Erfindung ist nicht auf die vorangehende Aufzählung beschränkt, auch andere, berührungslos arbeitende Sensoren kommen in Betracht.According to a further proposal of the invention, the device according to the invention can also include a spectrometer, at least one camera and/or a scattered light sensor in order to be able to carry out further assessments of the condition of the cylindrical body. The invention is not limited to the previous list; other non-contact sensors can also be considered.

Die Abstandssensoren können von einer Vielzahl von berührungslos arbeitenden Messsensoren gebildet sein, die die erforderliche Meßgenauigkeit erreichen. Beispielhaft seien induktive Sensoren, kapazitive Sensoren, Ultraschallsensoren, Wirbelstrom- oder Magnetfeldsensoren, Linearlaser und andere Laser-Abstandssensoren genannt.The distance sensors can be formed by a large number of non-contact measuring sensors that achieve the required measurement accuracy. Examples include inductive sensors, capacitive sensors, ultrasonic sensors, eddy current or magnetic field sensors, linear lasers and other laser distance sensors.

Insbesondere zur Ermittlung des Verschleißzustandes von Laufbuchsen großvolumiger 2-Takt-Schiffsdieselmotoren ist es bevorzugt, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem entsprechend dimensionierten Sensorträger exakt auf die jeweils vorherrschenden Bohrungsmaße des Motors abgestimmt vorgehalten wird und gewissermaßen Bestandteil des individuellen Schiffsequipments ist. Darüber hinaus kann allerdings in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung auch vorgesehen sein, den Abstand der am Sensorträger befestigten Abstandssensoren zueinander verstellbar auszubilden, beispielsweise indem der Sensorträger längenvariabel ausgestaltet ist, um diesen an mehreren unterschiedlichen Motoren verwenden zu können.In particular, in order to determine the wear condition of liners of large-volume 2-stroke marine diesel engines, it is preferred if the device according to the invention is provided with an appropriately sized sensor carrier that is precisely tailored to the prevailing bore dimensions of the engine and is, to a certain extent, part of the individual ship's equipment. In addition, however, in a further embodiment of the invention it can also be provided that the distance between the distance sensors attached to the sensor carrier can be adjusted to one another, for example by making the sensor carrier variable in length in order to be able to use it on several different motors.

Sofern die erfindungsgemäße Vorrichtung mehr als zwei Abstandssensoren aufweist, lässt sich die Messgenauigkeit entsprechend steigern. Der Sensorträger kann demgemäß auch 3-, 4- oder mehrarmig ausgebildet sein, wobei bevorzugt zwischen benachbarten Armen jeweils gleich große Winkel eingeschlossen sind und an jedem freien Ende der Arme ein Abstandssensor angeordnet wird.If the device according to the invention has more than two distance sensors, the measurement accuracy can be increased accordingly. The sensor carrier can accordingly also be designed with 3, 4 or more arms, with angles of the same size preferably being included between adjacent arms and a distance sensor being arranged at each free end of the arms.

Als zylindrischer Körper wird insbesondere der Arbeitsraum oder eine Laufbuchse eines 2-Takt-Schiffsdieselmotors vorgesehen, jedoch eignet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung prinzipiell auch für die Durchmesserermittlung z.B. zur Qualitätskontrolle in anderen, mit geeigneten Querschnitten ausgebildeten zylindrischen Körpern, etwa Rohrabschnitten.In particular, the working space or a liner of a 2-stroke marine diesel engine is provided as a cylindrical body, but the device according to the invention is in principle also suitable for determining the diameter, for example for quality control, in other cylindrical bodies designed with suitable cross sections, such as pipe sections.

Ein Verfahren zur berührungslosen Durchmesserbestimmung eines zylindrischen Körpers, der von einem Arbeitsraum oder einer Laufbuchse eines 2-Takt-Schiffsdieselmotors gebildet ist, ist Gegenstand des Patentanspruchs 11.A method for non-contact diameter determination of a cylindrical body, which is formed by a working space or a liner of a 2-stroke marine diesel engine, is the subject of patent claim 11.

Derartige 2-Takt-Schiffsdieselmotoren zeichnen sich dadurch aus, dass mehrere Zylinder vorgesehen sind, die jeweils einen Arbeitsraum definieren oder mit einer den Arbeitsraum bildenden Laufbuchse ausgestattet sind, in welchem ein Kolben zwischen einem unteren Totpunkt und einem oberen Totpunkt oszilliert. Für den Gaswechsel sind üblicherweise im Bereich des unteren Totpunktes Spülschlitze in der Wandung des zylindrischen Körpers vorgesehen und oberhalb des oberen Totpunktes kann sich ein öffen- und schließbares Ventil befinden, welches mit der Abgasleitung kommuniziert. Unter Einsatz der vorangehend erläuterten Vorrichtung kann der Durchmesser des Arbeitsraums bzw. der Laufbuchse eines jeden Zylinders eines solchen 2-Takt-Schiffsdieselmotors vermessen und anhand der Messergebnisse ein Rückschluss auf den Verschleißzustand gezogen werden, wenn die folgenden Schritte durchgeführt werden:

a) Positionieren des Kolbens im Bereich des unteren Totpunktes und Aufsetzen des Sensorträgers der Vorrichtung auf dem kolbenoberseitigen Kolbenboden, wobei die Abstandssensoren in einem im wesentlichen gleichen Abstand zur benachbarten Innenoberfläche des zylindrischen Körpers ausgerichtet werden;
b) Verlagern des Kolbens aus dem unteren Totpunkt in Richtung des oberen Totpunktes unter berührungsloser Messung des Abstandes zwischen den Abstandssensoren und der benachbarten Innenoberfläche des zylindrischen Körpers in vorbestimmten Zeitpunkten und Aufzeichnung der ermittelten Abstandsmesswerte nebst zugehörigem Zeitpunkt;
c) Rückverlagerung des Kolbens in Richtung des unteren Totpunktes und Entnehmen der Vorrichtung aus dem zylindrischen Körper.

Such 2-stroke marine diesel engines are characterized in that several cylinders are provided, each of which defines a working space or is equipped with a liner forming the working space, in which a piston oscillates between a bottom dead center and a top dead center. For the gas exchange, flushing slots are usually provided in the wall of the cylindrical body in the area of the bottom dead center and above the top dead center there can be an openable and closable valve which communicates with the exhaust pipe. Using the device explained above, the diameter of the working space or the liner of each cylinder of such a 2-stroke marine diesel engine can be measured and a conclusion can be drawn about the state of wear based on the measurement results if the following steps are carried out:

a) positioning the piston in the area of the bottom dead center and placing the sensor carrier of the device on the top side of the piston crown, the distance sensors being aligned at a substantially equal distance from the adjacent inner surface of the cylindrical body;
b) displacing the piston from the bottom dead center in the direction of the top dead center with non-contact measurement of the distance between the distance sensors and the adjacent inner surface of the cylindrical body at predetermined times and recording the determined distance measurements along with the associated time;
c) Moving the piston back towards bottom dead center and removing the device from the cylindrical body.

Mit anderen Worten kann somit die erfindungsgemäße Vorrichtung eingesetzt werden, um mit einfacher Bedienung jederzeit Verschleißmessungen an der Laufbuchse durch die Besatzung selbst vornehmen zu können, ohne dass der Zylinderkopf abgenommen werden muss. Aufgrund der nur geringen zu veranschlagenden Zeitdauer kann eine solche Verschleißmessung beispielsweise während Liegezeiten in einem Hafen durchgeführt werden.In other words, the device according to the invention can be used in order to be able to carry out wear measurements on the liner at any time by the crew themselves with simple operation, without the cylinder head having to be removed. Due to the short amount of time that can be estimated, such a wear measurement can be carried out, for example, while lying in a port.

Im Bereich der Spülschlitze werden mindestens zwei am entsprechenden Sensorträger angeordnete Abstandssensoren in geringem Abstand von möglichst wenigen Millimetern vor der Innenoberfläche des zylindrischen Körpers positioniert. Dieser Abstand von der Innenoberfläche liegt innerhalb des Meßbereichs der Abstandssensoren, der üblicherweise etwa 5 mm beträgt. Der Abstand zwischen den Abstandssensoren wird demgemäß durch die geeignete Dimensionierung des Sensorträgers sichergestellt, mit der die Abstandssensoren zueinander unveränderlich und absolut reproduzierbar positioniert sind. Der erforderliche Abstand ergibt sich aus der Bohrung des jeweiligen Motors, ist damit exakt bekannt und motorenspezifisch angepasst.In the area of the flushing slots, at least two distance sensors arranged on the corresponding sensor carrier are positioned at a short distance of as few millimeters as possible in front of the inner surface of the cylindrical body. This distance from the inner surface is within the measuring range of the distance sensors, which is usually about 5 mm. The distance between the distance sensors is accordingly ensured by the appropriate dimensioning of the sensor carrier, with which the distance sensors are positioned relative to one another in an unchangeable and absolutely reproducible manner. The required distance results from the bore of the respective engine and is therefore known exactly and adapted to the engine.

Nachdem die Vorrichtung auf dem Kolbenboden platziert worden ist, kann durch sogenanntes turnen des Motors der Kolben aus dem unteren Totpunkt in Richtung des oberen Totpunktes verfahren werden, wobei die auf dem Kolbenboden positionierten Abstandssensoren entlang des Verfahrweges eine Vielzahl von Abstandsmesswerten generieren und somit die verschleißbedingte Durchmesserveränderung detektieren. Die ermittelten Abstandsmesswerte werden von der Auswerteeinheit mit dem bekannten Abstand der Abstandssensoren zueinander geeignet verrechnet und liefern somit den Verschleiß bzw. den Durchmesser des zylindrischen Körpers, beispielsweise der Laufbuchse.After the device has been placed on the piston crown, the piston can be moved from the bottom dead center towards the top dead center by so-called turning of the engine, whereby the distance sensors positioned on the piston crown generate a large number of distance measurement values along the travel path and thus the wear-related change in diameter detect. The determined distance measurement values are appropriately calculated by the evaluation unit against the known distance between the distance sensors and thus provide the wear or the diameter of the cylindrical body, for example the liner.

Anschließend kann der Kolben aus dem Bereich des oberen Totpunktes durch weiteres turnen oder Zurückdrehen der Kurbelwelle wieder in den Bereich des unteren Totpunktes zurückverlagert werden, sodass die Vorrichtung über die Spülschlitze aus dem zylindrischen Körper entnommen werden kann.The piston can then be moved from the top dead center area back to the bottom dead center area by further turning or turning the crankshaft back, so that the device can be removed from the cylindrical body via the flushing slots.

Nach einem Vorschlag der Erfindung wird zur Erhöhung der Messgenauigkeit vor dem Entnehmen der Vorrichtung aus dem zylindrischen Körper im Schritt c) die Vorrichtung auf dem Kolbenboden mindestens einmal in eine abweichende Ausrichtung gedreht, beispielsweise um 90°, und der Schritt b) wird mit einer neuen Messwerterzeugung wiederholt.According to a proposal of the invention, in order to increase the measurement accuracy, before removing the device from the cylindrical body in step c), the device on the piston crown is rotated at least once into a different orientation, for example by 90 °, and step b) is repeated with a new one Measurement value generation repeated.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann zur genauen Lokalisierung der ermittelten Abstandsmesserwerte entlang der Längsachse des zylindrischen Körpers im Schritt a) ein geeigneter Entfernungsmesser, beispielsweise ein Laser-Entfernungsmesser unter oder auf dem Kolben platziert werden, um eine mit den generierten Entfernungsmesswerten korrelierende Kolbenposition zu ermitteln. Im Schritt b) wird sodann in jedem Zeitpunkt, in welchem die ermittelten Abstandsmesswerte der Abstandssensoren zu der benachbarten Innenoberfläche des zylindrischen Körpers aufgezeichnet werden, auch der zugehörige Entfernungsmesswert des Entfernungsmessers aufgezeichnet und mit den in diesem Zeitpunkt ermittelten Abstandsmesswerten zu einem Datensatz verbunden, sodass die ermittelten Abstandsmesswerte mit dem jeweiligen Entfernungsmesswert ausgehend vom unteren Totpunkt korreliert werden und somit eine exakte Beurteilung des Verschleißzustandes über die gesamte Hubhöhe des Zylinders erfolgen kann. Die aufgezeichneten Werte können in einer Ausführungsform online, z.B. per WLAN oder Bluetooth an eine Auswerteeinheit übertragen werden.According to a further proposal of the invention, in order to precisely localize the determined distance measurement values along the longitudinal axis of the cylindrical body in step a), a suitable distance measurement device, for example a laser distance measurement device, can be placed under or on the piston in order to determine a piston position that correlates with the generated distance measurement values . In step b), at each time in which the determined distance measurement values of the distance sensors to the adjacent inner surface of the cylindrical body are recorded, the associated distance measurement value of the rangefinder is also recorded and combined with the distance measurement values determined at this time to form a data set, so that the determined Distance measurement values can be correlated with the respective distance measurement value starting from bottom dead center and thus an exact assessment of the wear condition can be made over the entire stroke height of the cylinder. In one embodiment, the recorded values can be transmitted online, for example via WLAN or Bluetooth, to an evaluation unit.

Alternativ zu einer Entfernungsmessung kann auch vorgesehen sein, dass der Schiffsdieselmotor ein gezahntes Schwungrad aufweist und mittels eines Sensors Flanken der Zähne mit Zeitstempel gezählt und daraus der Kurbelwinkel und die Kolbenposition berechnet wird und im Schritt b) in jedem Zeitpunkt, in welchem die ermittelten Abstandsmesswerte der Abstandssensoren (2) aufgezeichnet werden, die zugehörige Kolbenposition aufgezeichnet und mit den in diesem Zeitpunkt ermittelten Abstandsmesswerten zu einem Datensatz verbunden werden. Auch auf diese Weise kann eine exakte Beurteilung des Verschleißzustandes über die gesamte Hubhöhe des Zylinders erfolgen. Die aufgezeichneten Werte können in einer Ausführungsform online, z.B. per WLAN oder Bluetooth an eine Auswerteeinheit übertragen werden.As an alternative to a distance measurement, it can also be provided that the ship's diesel engine has a toothed flywheel and that the flanks of the teeth are counted with a time stamp using a sensor and the crank angle and the piston position are calculated from this and in step b) at every point in time in which the determined distance measurement values of the Distance sensors (2) are recorded, the associated piston position is recorded and combined with the distance measurement values determined at this point in time to form a data set. In this way, too, an exact assessment of the wear condition can be made over the entire stroke height of the cylinder. In one embodiment, the recorded values can be transmitted online, for example via WLAN or Bluetooth, to an evaluation unit.

Zusätzlich kann der Sensorträger im Schritt b) durch eine geeignete Drehlagerung auch um die Längsachse des zylindrischen Körpers rotieren, um nicht nur entlang von parallelen Achsen zur Längsachse des Zylinders aufzuzeichnen, sondern entlang einer zylindrischen Hülllinie, die konzentrisch zur idealen Innenoberfläche des zylindrischen Körpers ist.In addition, in step b) the sensor carrier can also rotate about the longitudinal axis of the cylindrical body by means of a suitable rotary bearing in order to record not only along axes parallel to the longitudinal axis of the cylinder, but along a cylindrical envelope line that is concentric to the ideal inner surface of the cylindrical body.

Die aufgezeichneten ermittelten Abstandsmesswerte und zugehörigen Zeitpunkte oder entsprechenden Datensätze, die auch die zugehörigen Entfernungsmesswerte umfassen, können anstelle der online-Übertragung in einer alternativen Ausführungsform nach Entnehmen der Vorrichtung im Schritt c) an eine Auswerteeinheit übergeben werden, wozu sie zweckmäßigerweise von der Vorrichtung auf einem geeigneten Speichermedium, wie SD-Karte, USB-Stick zwischengespeichert und anschließend von der Auswerteeinheit ausgelesen werden.The recorded, determined distance measurement values and associated times or corresponding data sets, which also include the associated distance measurement values, can be transferred to an evaluation unit instead of online transmission in an alternative embodiment after removing the device in step c), for which purpose they are expediently transferred from the device to a suitable storage medium, such as SD card, USB stick and then read out by the evaluation unit.

Weitere Ausgestaltungen und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
2 einen Abstandssensor gemäß der Erfindung;
3 in schematischer Darstellung einen Schnitt durch einen Zylinder eines 2-Takt-Schiffsdieselmotors.

Further refinements and details of the invention are explained below with reference to the drawing showing an exemplary embodiment. Show it:

1 a schematic side view of a device according to the invention;
2 a distance sensor according to the invention;
3 a schematic representation of a section through a cylinder of a 2-stroke marine diesel engine.

Aus der 3 ist in einer schematisierten Schnittdarstellung ein Zylinder eines großvolumigen 2-Takt-Schiffsdieselmotors ersichtlich, der zur Definition des Arbeitsraums einen zylindrischen Körper 3 in Gestalt einer Laufbuchse aufweist. Der zylindrische Körper erstreckt sich entlang einer Längsachse A.From the 3 A schematic sectional view shows a cylinder of a large-volume 2-stroke marine diesel engine, which has a cylindrical body 3 in the form of a liner to define the working space. The cylindrical body extends along a longitudinal axis A.

Innerhalb des zylindrischen Körpers 3 oszilliert in an sich bekannter Weise ein Kolben 4 mit zur Abdichtung gegenüber der Innenoberfläche vorgesehenen Kolbenringen 41 zwischen einem dargestellten unteren Totpunkt UT und einem oberen Totpunkt OT entlang der Längsachse A.Within the cylindrical body 3, a piston 4 with piston rings 41 provided for sealing against the inner surface oscillates in a manner known per se between an illustrated bottom dead center UT and an upper dead center OT along the longitudinal axis A.

Zum Zwecke des Gaswechsels sind im Bereich des unteren Totpunktes UT Spülschlitze 31 in der Wandung des zylindrischen Körpers angeordnet, durch die Frischluft einströmen kann, wenn sich der Kolben 4 in der eingezeichneten Position im unteren Totpunkt UT befindet. Entsprechend ist benachbart zum oberen Totpunkt OT ein öffen- und schließbares Auslassventil 5 vorgesehen, welches mit einer hier nicht dargestellten Abgasleitung kommuniziert.For the purpose of gas exchange, flushing slots 31 are arranged in the wall of the cylindrical body in the area of bottom dead center UT, through which fresh air can flow in when the piston 4 is in the position shown at bottom dead center UT. Accordingly, an openable and closable outlet valve 5 is provided adjacent to top dead center TDC, which communicates with an exhaust pipe, not shown here.

Die idealerweise zylindrische Innenoberfläche 30 der den zylindrischen Körper 3 definierenden Laufbuchse unterliegt aufgrund des stetigen Verbrennungsvorgangs, der thermischen und mechanischen Belastungen etc. einem Verschleiß, der sich durch entsprechenden Materialabtrag und Durchmesserzunahme äußert. Um diesen Verschleiß ermitteln zu können, ist eine regelmäßige Vermessung des Durchmessers entlang der Achse A vorzunehmen.The ideally cylindrical inner surface 30 of the liner defining the cylindrical body 3 is subject to wear due to the constant combustion process, thermal and mechanical loads, etc., which manifests itself through corresponding material removal and an increase in diameter. In order to determine this wear, the diameter must be measured regularly along axis A.

Zu diesem Zweck ist eine aus der 1 schematisch ersichtliche Vorrichtung vorgesehen, die einen balkenförmigen, sich geradlinig erstreckenden Sensorträger 1 umfasst, an dessen beiden gegenüberliegenden Enden jeweils berührungslos arbeitende Abstandssensoren 2 befestigt, beispielsweise eingeschraubt sind. Beispielsweise kann es sich um induktive Abstandssensoren handeln, die in der Lage sind, berührungslos den Abstand zwischen der Sensoroberfläche 20 und der benachbarten Innenoberfläche 30 der metallischen Laufbuchse zu messen und entsprechende Abstandsmesswerte zu erzeugen. Zu diesem Zweck verfügt jeder Abstandssensor 2 über einen Messbereich M, der ausgehend von der Oberfläche 20 im dargestellten Ausführungsbeispiel etwa 5 mm beträgt.For this purpose one of the 1 schematically visible device is provided, which comprises a bar-shaped, rectilinearly extending sensor carrier 1, at the two opposite ends of which distance sensors 2, which work without contact, are attached, for example screwed in. For example, they can be inductive distance sensors that are able to measure the distance between the sensor surface 20 and the adjacent inner surface 30 of the metallic liner without contact and to generate corresponding distance measurement values. For this purpose, each distance sensor 2 has a measuring range M, which is approximately 5 mm starting from the surface 20 in the exemplary embodiment shown.

Der Sensorträger 1 ist so bemessen, dass die endseitig eingeschraubten Abstandssensoren 2 in einem gewissen Abstand zur Innenoberfläche 30 in den zylindrischen Körper 3 eingeführt werden können, wobei dieser Abstand jedoch kleiner als der Messbereich M der Abstandssensoren 2 ist. Demzufolge kann die aus der 1 ersichtliche Vorrichtung bei sich im Bereich des unteren Totpunktes UT befindendem Kolben 4 durch einen der Spülschlitze 31 in den Arbeitsraum des Zylinders eingebracht und auf den oberseitigen Kolbenboden 40 aufgestellt werden, wozu die Vorrichtung über entsprechende Standfüße 10 verfügt.The sensor carrier 1 is dimensioned such that the distance sensors 2 screwed in at the end can be inserted into the cylindrical body 3 at a certain distance from the inner surface 30, although this distance is smaller than the measuring range M of the distance sensors 2. As a result, the one from the 1 The visible device can be introduced into the working space of the cylinder through one of the flushing slots 31 when the piston 4 is in the area of the bottom dead center UT and placed on the top piston crown 40, for which the device has corresponding feet 10.

Nun wird vorzugsweise der Sensorträger 1 so verschoben, dass alle Abstandssensoren 2 etwa gleiche Abstandsmesswerte zur jeweils gegenüberliegenden Innenoberfläche 30 des zylindrischen Körpers 3 ermitteln. Dies kann durch eine Echtzeitmessung einer zu diesem Zeitpunkt beispielsweise mittels Kabel oder kabellos mit den Abstandssensoren verbundenen Auswerteeinheit ermittelt werden. Geringfügig unterschiedliche Abstände beider Sensoren zu der Oberfläche werden rechnerisch kompensiert.Now the sensor carrier 1 is preferably moved so that all distance sensors 2 determine approximately the same distance measurement values to the opposite inner surface 30 of the cylindrical body 3. This can be determined by a real-time measurement of an evaluation unit connected to the distance sensors at this time, for example by cable or wirelessly. Slightly different distances between the two sensors and the surface are compensated for mathematically.

Anschließend können die Abstandsmesswerte über eine gewisse Zeitdauer von beispielsweise bis zu 15 Minuten beobachtet werden, da noch temperaturbedingte Veränderungen auftreten können. Sobald die gemeldeten Abstandsmesswerte stabil sind, kann eine etwaige Kabelverbindung zur Auswerteeinheit abgesteckt werden. Zusätzlich kann unterhalb des Kolbens 4 ein geeigneter Entfernungsmesser, der hier nicht dargestellt ist, etwa ein Laser-Entfernungsmesser, positioniert werden und eine zugehörige Messfläche mit einer Magnethalterung unter dem Kolbenboden 40 angebracht werden.The distance measurements can then be observed over a certain period of time, for example up to 15 minutes, as temperature-related changes can still occur. As soon as the reported distance measurements are stable, any cable connection to the evaluation unit can be disconnected. In addition, a suitable rangefinder, which is not shown here, such as a laser rangefinder, can be positioned below the piston 4 and an associated measuring surface with a magnetic holder can be attached under the piston crown 40.

Bei geschlossenem Auslassventil 5 wird nun durch turnen des Motors der Kolben 4 mitsamt der auf dem Kolbenboden 40 stehenden Vorrichtung gemäß 1 aus dem Bereich des unteren Totpunktes UT entlang der Achse A in Richtung des oberen Totpunktes OT verfahren, wobei fortlaufend Abstandsmesswerte von den einzelnen Abstandssensoren 2 zur benachbarten Innenoberfläche 30 des zylindrischen Körpers 3 aufgenommen werden und mit einem entsprechenden Zeitstempel auf einem geeigneten Speichermedium, etwa einer SD-Karte, abgespeichert werden.With the exhaust valve 5 closed, the piston 4, together with the device standing on the piston crown 40, is rotated by turning the engine 1 from the area of the bottom dead center UT along the axis A in the direction of the top dead center OT, with distance measurement values continuously being recorded from the individual distance sensors 2 to the adjacent inner surface 30 of the cylindrical body 3 and with a corresponding time stamp on a suitable storage medium, such as an SD card, can be saved.

Zugleich werden auch die vom Entfernungsmesser ermittelten Entfernungsmesswerte, die die Höhenposition des Kolbens 4 und damit auch der darauf befindlichen Vorrichtung repräsentieren, aufgezeichnet und mit dem Zeitstempel abgespeichert. Dabei kann bereits durch eine in der Vorrichtung vorhandene Auswertelogik ein entsprechender zusammenhängender Datensatz der Abstandsmesswerte und des Entfernungsmesswertes erzeugt werden oder aber dieser Datensatz wird zu einem späteren Zeitpunkt in einer Auswerteeinrichtung anhand der übereinstimmenden Zeitstempel zusammengeführt.At the same time, the distance measurements determined by the rangefinder, which represent the height position of the piston 4 and thus also of the device located on it, are recorded and saved with the time stamp. A corresponding coherent data set of distance measurement values can already be created using evaluation logic present in the device and the distance measurement value can be generated or this data set is merged at a later point in time in an evaluation device based on the matching time stamps.

Der Kolben kann in Richtung des oberen Totpunktes OT soweit verfahren werden, dass noch ein genügend großer Raum für die auf dem Kolbenboden platzierte Vorrichtung verbleibt, was ggf, anhand der Entfernungsmesswerte überwacht werden kann. Bei sehr großen Motoren kann ggf. auch der Kolben bis in den oberen Totpunkt (OT) verfahren werden, ohne dass eine Kollision der Vorrichtung mit die Brennkammer begrenzenden Wandungen droht. Nach Erreichen der jeweiligen maximal möglichen Hubhöhe kann der Kolben 4 wieder zurück in den Bereich des unteren Totpunktes UT verlagert werden, woraufhin vorzugsweise die Vorrichtung um einen Winkelbetrag von beispielsweise 90° versetzt wird und eine neue Messwertaufzeichnung vorgenommen wird. The piston can be moved in the direction of top dead center TDC to such an extent that there is still enough space left for the device placed on the piston crown, which can be monitored if necessary using the distance measurement values. In the case of very large engines, the piston can also be moved to top dead center (TDC) without the risk of the device colliding with the walls delimiting the combustion chamber. After reaching the respective maximum possible lifting height, the piston 4 can be moved back into the area of bottom dead center UT, whereupon the device is preferably offset by an angular amount of, for example, 90 ° and a new measured value recording is made.

Anstelle einer Drehung um 90° können auch kleinschrittigere Veränderungen der Winkelausrichtung vorgenommen werden, wodurch sich die Informationsgewinnung beliebig verbessern lässt.Instead of rotating by 90°, smaller changes to the angular alignment can also be made, which can improve information gathering as desired.

Es kann auch vorgesehen sein, den Sensorträger 1 durch eine geeignete Drehlagerung um eine durch den Mittelpunkt M verlaufende Drehachse rotieren zu lassen, während dieser aus dem Bereich des unteren Totpunktes (UT) in Richtung des oberen Totpunktes (OT) auf dem Kolbenboden 40 verfahren wird. In einem solche Fall wird der zylindrische Körper idealerweise vollständig entlang der Längsachse A vermessen, welche mit der Drehachse D zusammenfällt.It can also be provided to allow the sensor carrier 1 to rotate by means of a suitable rotary bearing about an axis of rotation running through the center point M, while it is moved from the area of the bottom dead center (UT) towards the top dead center (TDC) on the piston crown 40 . In such a case, the cylindrical body is ideally measured completely along the longitudinal axis A, which coincides with the axis of rotation D.

Nach Abschluss aller Messungen kann die Vorrichtung gemäß 1 über einen geeigneten Spülschlitz 31 wieder entnommen werden und die gewonnenen Daten können auf eine Auswerteeinheit, beispielsweise einen geeigneten Laptop übertragen und mittels geeigneter Software automatisch ausgewertet werden. Mögliche Abweichungen von der Durchmesser-Vorgabewerten werden ermittelt und je nach eingestellter Toleranz zugelassen, verworfen oder korrigiert.After all measurements have been completed, the device can be used according to 1 can be removed again via a suitable flushing slot 31 and the data obtained can be transferred to an evaluation unit, for example a suitable laptop, and automatically evaluated using suitable software. Possible deviations from the diameter default values are determined and, depending on the tolerance set, allowed, rejected or corrected.

Darüber hinaus kann die Vorrichtung gemäß 1 auch mit weiteren Sensoren, beispielsweise einem Streulichtsensor, einem Spektrometer oder auch mindestens einer Kamera ausgerüstet sein, um weitere Zustands- und Verschleißbeurteilungen und auch eine Inspektion des Auslassventils 5 etc. vornehmen zu können.In addition, the device can according to 1 can also be equipped with further sensors, for example a scattered light sensor, a spectrometer or at least one camera, in order to be able to carry out further condition and wear assessments and also an inspection of the exhaust valve 5 etc.

Die vorangehend erläuterte Vorrichtung gestattet bei besonders preiswertem Aufbau die Durchführung einer Verschleißermittlung eines 2-Takt-Schiffsdieselmotors binnen kürzester Zeit, beispielsweise während kurzer Liegezeiten in einem Hafen, wobei die gesamte Messung durch entsprechend geschulte Besatzungsmitglieder durchgeführt werden kann, ohne dass es der Hinzuziehung von Spezialisten bedarf.With a particularly inexpensive structure, the device explained above allows the wear of a 2-stroke ship's diesel engine to be carried out within a very short time, for example during short lay times in a port, whereby the entire measurement can be carried out by appropriately trained crew members without the involvement of specialists requirement.

Die Verschleißüberwachung wird damit bedeutend vereinfacht und verbessert.Wear monitoring is thus significantly simplified and improved.

Selbstverständlich eignet sich die vorangehend erläuterte Vorrichtung auch zur Durchführung von Durchmesserbestimmungen an anderen geeigneten zylindrischen Körpern.Of course, the device explained above is also suitable for carrying out diameter determinations on other suitable cylindrical bodies.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2009152851 A1 [0003]

Claims

Device for the non-contact diameter determination of a cylindrical body (3), comprising a sensor carrier (1) with at least two distance sensors (2) arranged on opposite regions of the sensor carrier (1) and operating contactlessly over a measuring range (M), the sensor carrier (1) being such is dimensioned so that it can be inserted into the cylindrical body (3) together with the distance sensors (2) and, in the inserted state, the distance sensors (2) are at a distance from the inner surface (30) of the cylindrical body (3) within the measuring range (M). positioned.

Device according to Claim 1 , characterized in that the measuring range (M) is 1 to 15mm.

Device according to Claim 1 or 2 , characterized in that the distance sensors (2) are formed by capacitive or inductive sensors, ultrasonic sensors, eddy current or magnetic field sensors or laser distance sensors.

Device according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that it has a rangefinder and an evaluation unit which communicates with the rangefinder and the distance sensors (2) and the evaluation unit is set up in such a way that a distance measurement value of the rangefinder is recorded for each distance measurement value of the distance sensors (2).

Device according to Claim 4 , characterized in that the rangefinder is formed by a laser rangefinder.

Device according to one of the Claims 4 or 5 , characterized in that the evaluation unit includes a visualization device for the recorded distance and distance measurement values.

Device according to one of the Claims 1 until 6 , characterized in that the sensor carrier (1) is rotatably mounted about an axis of rotation (D) running through its center (M).

Device according to one of the Claims 1 until 7 , characterized in that it comprises a spectrometer, at least one camera and/or a scattered light sensor.

Device according to one of the Claims 1 until 8th , characterized in that the distance between the distance sensors (2) attached to the sensor carrier (1) is adjustable.

Device according to one of the Claims 1 until 9 , characterized in that a working space or a liner of a 2-stroke marine diesel engine is provided as a cylindrical body (3).

Method for the non-contact diameter determination of a cylindrical body (3), which is formed by a working space or a liner of a 2-stroke marine diesel engine, in which a piston (4) oscillates between a bottom dead center (UT) and a top dead center (OT) and in the area of bottom dead center (UT) flushing slots (31) are provided in the wall of the cylindrical body (3), using a device according to one of the preceding claims, comprising the steps a) Positioning the piston (4) in the area of the bottom dead center (UT) and placing the sensor carrier (1) of the device on the piston crown (40) on the top side of the piston, the distance sensors (2) being at a substantially equal distance from the adjacent inner surface (30 ) of the cylindrical body (3) are aligned; b) Displacing the piston (4) from the bottom dead center (UT) in the direction of the top dead center (OT) with non-contact measurement of the distance between the distance sensors (2) and the adjacent inner surface (30) of the cylindrical body (3) at predetermined times and recording the determined distance measurements along with the associated time; c) Moving the piston (4) back into the area of bottom dead center (UT) and removing the device from the cylindrical body (3).

Procedure according to Claim 11 , characterized in that before removing the device from the cylindrical body (3) in step c), the device on the piston crown (40) is rotated at least once into a different orientation and step b) is repeated.

Procedure according to Claim 11 or 12 , characterized in that in step a) a range finder of the device is placed under or on the piston (4) and in step b) at each time in which the determined distance measurement values of the distance sensors (2) are recorded, the associated distance measurement value of the range finder recorded and combined with the distance measurement values determined at this point in time to form a data record.

Procedure according to Claim 11 or 12 , characterized in that the marine diesel engine has a toothed flywheel and the edges of the teeth are counted with a time stamp using a sensor and the crank angle and the piston position are calculated from this and in step b) in At each point in time at which the determined distance measurement values of the distance sensors (2) are recorded, the associated piston position is recorded and combined with the distance measurement values determined at this point in time to form a data set.

Procedure according to one of the Claims 11 until 14 , characterized in that the sensor carrier (1) rotates in step (b) about the longitudinal axis of the cylindrical body.

Procedure according to one of the Claims 11 until 15 , characterized in that the recorded, determined distance measurement values and associated times or the data sets are transferred to an evaluation unit after the device has been removed in step c).