DE19529722C2 - Vorrichtung zum Messen der Viskosität von Motorenöl für Verbrennungsmotoren zum Antrieb von Schiffen - Google Patents

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.