DE19529722C2 - Vorrichtung zum Messen der Viskosität von Motorenöl für Verbrennungsmotoren zum Antrieb von Schiffen - Google Patents
Vorrichtung zum Messen der Viskosität von Motorenöl für Verbrennungsmotoren zum Antrieb von SchiffenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen der
Viskosität von Motorenöl für Verbrennungsmotoren zum Antrieb
von Schiffen.
Die Motorenöle werden nach ihrer Viskosität in SAE-Viskosi
tätsklassen (SAE ist die Abkürzung für Society of Automotion
Engineers) eingeteilt. Sie dürfen bei niedrigen Temperaturen
nicht so dickflüssig sein, aber auch im Heißbetrieb eine be
stehende Mindestviskosität nicht unterschreiten. Während des
Betriebes verändern die Motorenöle ihre Eigenschaften, da sie
beispielsweise Schmutz dispergieren und Additive durch chemi
sche Reaktionen verbraucht werden. Bei Verbrennungsmotoren
auf Schiffen kann es aber auch während des Betriebes zu
schnellen Veränderungen kommen. So kann über Leckagen Diesel
kraftstoff oder Wasser in das Motorenöl eintreten. Hierdurch
sinkt die Viskosität, der Ölfilm reißt und Hauptbaugruppen des
Dieselmotors können zerstört werden.
Eine Messung der Viskosität von Motorenöl erfolgt bisher nur
mit relativ ungenau arbeitenden Vorrichtungen, wie dem Blasen
viskosimeter. Der Toleranzbereich liegt hierbei zwischen
±20 cst. Damit ist ein Absinken der Viskosität bei schnellen
Veränderungen vielfach nicht rechtzeitig feststellbar und es
kommt zu den genannten Defekten. Für genaue Messungen der
Viskosität des Motorenöls ist es erforderlich Proben zu ent
nehmen und Messungen in einem stationären Öllabor durchzu
führen. Für diese Messungen werden hauptsächlich Fallkörper-
Viskosimeter, wie Fallkugel-Viskosimeter verwendet.
Dieses führt zu relativ geringen Zeitintervallen, in denen der
Ölwechsel erfolgt. Hierdurch erhöhen sich die Betriebskosten
und es kommt, durch die anfallenden Altöle, zu einer erhöhten
Umweltbelastung.
Durch die DE 23 61 454 A1 ist bereits eine Vorrichtung zur
Bestimmung der Viskosität von Flüssigkeiten in kurzen Inter
vallen bekannt. Sie ist so ausgebildet, daß die Flüssigkeit in
einem Rohr strömt und die Zeit für das Sinken eines Körpers,
insbesondere einer Kugel in dem geradlinigen Rohr bestimmter
Länge ein Maß für die Viskosität der Flüssigkeit ist, daß die
Kugel ein größeres spezifisches Gewicht aufweist als die Flüs
sigkeit, daß die Kugel zwischen den Messungen durch den Flüs
sigkeitsstrom von unten nach oben zum Ausgangspunkt der Mes
sungen befördert wird, daß der Flüssigkeitsstrom für das
Durchführen einer Messung mit Hilfe eines Ventils unterbrochen
ist und daß die Fallzeit der Kugel mit Hilfe von Meßfühlern
meßbar ist, die das Rohr umschließt, wobei die Führung durch
ein vertikales Rohr erfolgt und eine metallische Hohlkugel
vorgesehen ist, deren Gewicht und Dichte genau festgelegt ist,
wobei das spezifische Gewicht geringfügig von dem der zu
messenden Flüssigkeit abweicht und die Meßfühler mit jeweils
zwei im Abstand zueinander befindlichen Spulen versehen sind.
Die Vorrichtung ist verwendbar zum Messen der Viskosität eines
erwärmten Heizöles in stationären Einrichtungen in Heizkraft
anlagen.
Für einen Einsatz zum Messen der Viskosität von Motorenöl für
Verbrennungsmotore auf Schiffen arbeitet diese Vorrichtung zu
ungenau. Die Bewegung des Schiffes hindert die Kugel an dem
freien Fall in einem im Nebenschluß zu einer Leitung angeord
neten Rohr. Das Ergebnis einer Messung der Viskosität eines
Öles ist abhängig von der Temperatur. Bei der bekannten Vor
richtung wird davon ausgegangen, daß die Veränderung der
Temperatur des Heizöles die Viskositätsmessung nicht beein
trächtigt. Bei einem Motoröl führt dieses jedoch zu nicht aus
reichenden Meßergebnissen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung zum
Messen der Viskosität von Motorenöl für Verbrennungsmotoren
zum Antrieb von Schiffen zu schaffen, mit der die Kontrolle
des Motorenöles in jedem Betriebszustand bei einem auf See
befindlichen Schiff möglich ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Vor
richtung an einer Rücklaufleitung für das Motorenöl von dem
Verbrennungsmotor zu dem Motorenöl-Umlauftank angeordnet ist,
wobei in einer als By-pass-Leitung ausgebildeten Meßleitung
ein Fallkugel-Viskosimeter vertikal angeordnet und zum Ausgleich
der Krängung des Schiffes kardanisch aufgehängt ist, wobei
zwischen der Rücklaufleitung und dem Fallkugel-Viskosimeter
in der Meßleitung ein Magnetventil angeordnet ist, das den
Durchfluß des Motorenöles steuert, indem bei geöffnetem Mag
netventil die Kugel im Fallkugel-Viskosimeter durch das ein
strömende Motorenöl angehoben wird und bei geschlossenem
Magnetventil die Messung der Viskosität erfolgt, wobei an
dem Fallkugel-Viskosimeter seitlich und übereinanderliegend,
die Meßstrecke für die Zeitmessung begrenzende, induktive
Näherungsschalter und außerhalb der Meßstrecke ein Temperatur
meßfühler angeordnet sind und wobei die induktiven Näherungs
schalter und der Temperaturmeßfühler mit einer Meßwerterfas
sungsvorrichtung verbunden sind.
Mit der Vorrichtung wird erreicht, daß die Viskosität von
Motorenöl mit einer ausreichenden Genauigkeit ermittelbar ist.
Zur Regulierung der Temperatur auf einen vorgegebenen Sollwert
ist es zweckmäßig, daß in der Rücklaufleitung vor der Meßlei
tung ein mit einem Temperaturregler verbundener Ölkühler ange
ordnet ist.
Die Meßleitung kann aus flexiblen Hochdruckschläuchen beste
hen. Zur Aufnahme des hohen Druckes ist es zweckmäßig, daß
das Fallkugel-Viskosimeter ein von einem Behälter umschlosse
nes Fallrohr aufweist, wobei der Behälter als ein Epoxidharz
mantel ausgebildet ist.
In den, den Behälter bildenden Epoxidharzmantel können die
Aufhängungen, zur Aufnahme des Fallkugel-Viskosimeters in die
kardanische Aufhängung, die induktiven Näherungsschalter und
der Temperaturmeßfühler eingegossen sein.
Eine weitere Ausbildung der Erfindung besteht darin, daß die
induktiven Näherungsschalter und der Temperaturmeßfühler mit
einem Computer, die Meßwerte an diesen übertragend, verbun
den sind, wobei an dem Computer ein Alarmgeber angeschlossen
ist. Dadurch wird erreicht, daß die ermittelte Viskosität bei
einer festgestellten Temperatur ausgewertet wird. Liegt die
Viskosität außerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereiches,
wird Alarm ausgelöst.
Es ist auch möglich, daß die induktiven Näherungsschalter mit
einem Zählwerk für die Zeitmessung und der Temperaturmeßfüh
ler mit einem Temperaturanzeiger verbunden ist.
Dabei ist es möglich, daß das Zählwerk für die Zeitmessung
zwischen den induktiven Näherungsschaltern und dem Computer,
und der Temperaturanzeiger zwischen dem Temperaturmeßfühler
und dem Computer geschaltet ist.
Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel näher erläu
tert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:
Fig. 1 die Vorrichtung in der Rücklaufleitung des Motorenöles
zum Motorenöl-Umlauftank in schematischer Darstellung;
Fig. 2 die Vorderansicht des Fallkugel-Viskosimeters im ein
gebauten Zustand.
In Fig. 1 ist in schematischer Darstellung die Vorrichtung zum
Messen der Viskosität von Motorenöl gezeigt. Die Vorrichtung
ist an einer Rücklaufleitung 3 für das Motorenöl von dem Ver
brennungsmotor 2, der vorzugsweise ein Dieselmotor ist, zu dem
Motorenöl-Umlauftank 1 angeordnet. Nach dem Durchlaufen des
Verbrennungsmotors 2 wird das Motorenöl durch eine Rückförder
pumpe 7; 7a in den Motorenöl-Umlauftank 1 zurückgepumpt. Die
Rückförderpumpe 7 für den Betrieb während der Liegezeit des
Schiffes ist in der Rücklaufleitung 3 angeordnet. Die Rückför
derpumpe 7a dient zum Rückpumpen des Motorenöls bei laufendem
Verbrennungsmotor 2 und ist an den Motor 2 angehängt. In der
Rücklaufleitung 3 ist weiterhin ein Temperaturregler 5 mit
einem Ölkühler 6 angeordnet. Hierdurch wird die Temperatur des
Motorenöls nach dem Durchlaufen des Verbrennungsmotors 2 auf
den Sollwert abgekühlt, mit dem es in den Motorenöl-Umlauf
tank 1 fließt.
Zwischen den Temperaturregler 5 mit dem Ölkühler 6 und dem
Motorenöl-Umlauftank 1 ist die Vorrichtung zum Messen der
Viskosität des Motorenöls angeordnet. Vorzugsweise ist auch
die Rückförderpumpe 7 in Fließrichtung vor der Vorrichtung auf
der Seite des Verbrennungsmotors 2 angeordnet.
Die Vorrichtung weist ein vertikal eingebautes Fallkugel-
Viskosimeter 8 auf, das in Fig. 2 näher gezeigt ist. Das Fall
kugel-Viskosimeter 8 ist so aufgehängt, daß die Krängung des
Schiffes ausgeglichen wird, so daß auch auf offener See eine
Viskositätsmessung möglich ist. Vorzugsweise ist das Fall
kugel-Viskosimeter 8 kardanisch aufgehängt. Mit der Rücklauf
leitung 3 für das Motorenöl ist das Viskosimeter 8 über eine
als By-pass-Leitung ausgebildete Meßleitung 4 verbunden. Zum
Ausgleich der Schiffsbewegung besteht die Meßleitung 4 vor
zugsweise aus flexiblen Hochdruckschläuchen. In dem Abschnitt
der Meßleitung 4 vor dem Fallkugel-Viskosimeter 8 ist ein Mag
netventil 15 angeordnet. Die Meßmarken zum Messen der Fall
zeit einer Kugel 16 in dem Fallkugel-Viskosimeter 8 sind als
induktive Näherungsschalter 11 ausgebildet, die seitlich an
dem Viskosimeter angeordnet sind. Weiterhin ist in dem Fall
kugel-Viskosimeter 8 außerhalb der Meßstrecke, vorzugsweise an
dessen Boden ein Temperaturmeßfühler 13 angeordnet. Die induk
tiven Näherungsschalter 11 und der Temperaturmeßfühler 13 sind
mit einem Computer 9 verbunden, an dem ein Alarmgeber 10
angeschlossen ist. Zwischen dem induktiven Näherungsschalter
11 und dem Computer 9 kann ein Zählwerk 12 zur Zeitmessung,
auf dem die Fallzeit der Kugel 16 in der Meßstrecke in Sekun
den angezeigt wird, vorgesehen sein. Der Temperaturmeßfühler
13 kann vor dem Computer 9 mit einem Temperaturanzeiger 14,
ebenfalls in Form eines Zählwerkes verbunden sein. Die er
mittelten Werte sind dadurch gleichzeitig ablesbar. Das Zähl
werk 12 für die Zeitmessung und der Temperaturanzeiger 14
können bei kleineren Schiffen auch anstelle des Computers 9
vorgesehen sein. Die Auswertung erfolgt dann manuell, wobei
die Viskositätswerte aus einer Tabelle zu ermitteln sind.
In Fig. 2 ist das Fallkugel-Viskosimeter 8 näher gezeigt.
Es weist ein vertikales Fallrohr 17 auf, in der die Kugel 16
frei durch das Motorenöl fällt. Um ein genaues Meßergebnis zu
erhalten, ist die spezifische Wichte der Kugel 16 geringfügig
höher als die Wichte des zu messenden Motorenöles. Dadurch
wird ein relativ langsames, wirbelfreies Fallen der Kugel 16
durch das Motorenöl erreicht. Für Motorenöle mit unterschied
lichen Wichten kommen unterschiedliche Kugeln 16 zum Einsatz.
Das Motorenöl für Verbrennungsmotoren, zum Antrieb von Schif
fen, insbesondere von Dieselmotoren steht unter einem hohen
Betriebsdruck. Deshalb ist es zweckmäßig das Fallrohr 17 in
einem druckfesten Behälter 18 anzuordnen. Der Behälter 18 kann
als ein Epoxidharzmantel ausgebildet sein. In den Epoxidharz
mantel sind Aufhängungen 19 eingegossen. Mit diesen Aufhän
gungen 19 ist das Viskosimeter 8 in einer kardanischen Vor
richtung angeordnet. Es ist möglich, daß die induktiven Nähe
rungsschalter 11 und der Temperaturmeßfühler 13 auch in dem
als Epoxidharzmantel ausgebildeten Behälter 18 eingegossen
sind.
Die Vorrichtung zur Viskositätsmessung wird vorzugsweise im
vorbestimmten Zeitabständen betrieben. Die Einschaltung kann
automatisch, aber auch individuell erfolgen. Zur Vorbereitung
der Viskositätsmessung öffnet das Magnetventil 15 in der Meß
leitung 4 den Zufluß zum Fallkugel-Viskosimeter 8. Die Kugel
16 wird durch das eintretende Motorenöl in dem Fallrohr 17
nach oben gehoben. Der Durchfluß des Motorenöles erfolgt bis
eine konstante Temperatur entsteht. Das Motorenöl fließt über
die sich am oberen Ende des Fallkugel-Viskosimeters 8 befin
dende Meßleitung 4 in die Rücklaufleitung 3 zurück. Nachdem
das Magnetventil 15 geschlossen ist fällt die Kugel 16 inner
halb des Fallrohres 17 durch die vorgesehene Meßstrecke, wobei
über die induktiven Näherungsschalter 11 die Zeitmessung
durchgeführt wird. Die so ermittelten Werte der Zeitmessung
und die gemessene Temperatur werden in den Computer 9 einge
geben und dort ausgewertet. Bei Abweichungen über den vorge
gebenen Toleranzbereich hinaus schaltet der Computer 9 den
Alarmgeber 10 ein.
Mit einem entsprechenden Betriebsregime können Veränderungen
der Viskosität des Motorenöles unverzüglich festgestellt und
erforderliche Maßnahmen eingeleitet werden. Es ist dadurch
möglich den Zufluß von verunreinigtem Motorenöl zu dem Moto
renöl-Umlauftank 1 zu stoppen. Bei einer manuellen Ablesung
des Zählwerkes 12 für die Zeitmessung und des Temperaturanzei
gers 14 können durch das Wartungspersonal ebenfalls erforder
liche Maßnahmen eingeleitet werden.
Durch die ständige Überwachung der Viskosität des Motorenöles
und deren genauer Messung mittels der Vorrichtung ist es mög
lich, auch bei Schiffen auf hoher See, schwere Havarien an der
Antriebsanlage zu verhindern.
Claims (9)
1. Vorrichtung zum Messen der Viskosität von Motorenöl für Verbrennungsmotoren zum
Antrieb von Schiffen, wobei die
Vorrichtung an einer Rücklaufleitung (3) für das Motoren
öl von dem Verbrennungsmotor (2) zu dem Motorenöl-Umlauf
tank (1) angeordnet ist, wobei in einer als By-pass-Lei
tung ausgebildeten Meßleitung (4) ein Fallkugel-Viskosi
meter (8) vertikal angeordnet und zum Ausgleich der Krängung des Schif
fes kardanisch aufgehängt ist, wobei zwischen der Rück
laufleitung (3) und dem Fallkugel-Viskosimeter (8) in der
Meßleitung (4) ein Magnetventil (15) angeordnet ist, das
den Durchfluß des Motorenöls steuert, indem bei geöffne
tem Magnetventil (15) die Kugel (16) im Fallkugel-Viskosi
meter (8) durch das einströmende Motorenöl angehoben wird
und bei geschlossenem Magnetventil (15) die Messung der
Viskosität erfolgt, wobei an dem Fallkugel-Viskosimeter
(8) seitlich und übereinanderliegend die Meßstrecke für
die Zeitmessung begrenzende, induktive Näherungsschalter
(11) und außerhalb der Meßstrecke ein Temperaturmeßfühler
(13) angeordnet sind und wobei die induktiven Näherungsschal
ter (11) und der Temperaturmeßfühler (13) mit einer Meß
werterfassungsvorrichtung verbunden sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
in der Rücklaufleitung (3) vor der Meßleitung (4) ein mit
einem Temperaturregler (5) verbundener Ölkühler (6) ange
ordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Meßleitung (4) aus flexiblen Hochdruckschläuchen
besteht.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Fallkugel-Viskosimeter (8) ein von einem Behälter
(18) umschlossenes Fallrohr (17) aufweist, wobei der Behäl
ter (18) als ein Epoxidharzmantel ausgebildet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß in den, den Behälter (18) bildenden Epoxidharzmantel
die Aufhängungen (19) zur Aufnahme des Fallkugel-Viskosi
meters (8) in die kardanische Aufhängung eingegossen
sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet,
daß in den, den Behälter (18) bildenden Epoxidharzmantel
die induktiven Näherungsschalter (11) und der Temperatur
meßfühler (13) eingegossen sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die induktiven Näherungs
schalter (11) und der Temperaturmeßfühler (13) mit einem
Computer (9), die Meßwerte an diesen übertragend, verbun
den sind, wobei an dem Computer (9) ein Alarmgeber (10)
angeschlossen ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die induktiven Näherungs
schalter (11) mit einem Zählwerk (12) für die Zeitmessung
und der Temperaturmeßfühler (13) mit einem Temperaturan
zeiger (14) verbunden ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß das Zählwerk (12) für die Zeitmessung zwischen den
induktiven Näherungsschaltern (11) und dem Computer (9),
und der Temperaturanzeiger (14) zwischen dem Temperatur
meßfühler (13) und dem Computer (9) geschaltet ist.
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