DE19614803A1 - Überwachungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung der Temperatur an zumindest einem Lager, das in eine Maschine eingesetzt ist und wobei die Vorrichtung bei Überschreitung von einem vorgebbaren Tempera­ turgrenzwert zumindest ein Signal abgibt. Weiterhin betrifft die Erfindung ein entsprechendes Verfahren zur Überwachung der Temperatur an dem Lager.

Aus der DE 31 40 780 A1 ist eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Über­ wachung der Lagertemperatur eines Grundlagers einer Brennkraftma­ schine bekannt, wobei die Vorrichtung eine zum feststehenden Lagerbock nahe zu dem Lager geführte Druckleitung aufweist, deren Ablauf zum Öl­ sumpf durch eine als Pfropfen ausgeführte Schmelzsicherung ver­ schlossen ist und ein mit einem Luftpolster versehener Druckölbehälter mit einer druckabhängig ansprechenden optischen oder akustischen Warneinrichtung verbunden ist. Diese Vorrichtung ist insgesamt bauauf­ wendig und nur für Grundlager oder sonstige feststehenden Lager geeig­ net.

Es ist weiterhin bekannt, Lager mit Hilfe von elektronischen oder funk­ technischen Einrichtungen zu überwachen. Diese Einrichtungen sind je­ doch aufwendig und störanfällig und daher nicht für den rauhen Dauerbe­ trieb geeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Ver­ fahren zur Überwachung der Temperatur an einem beweglichen, nicht ortsfesten Lager bereitzustellen, die/das einfach aufgebaut ist, zuverlässig arbeitet und universell einsetzbar ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Vorrichtung dadurch gelöst, daß die Vor­ richtung eine Temperaturerfaßeinrichtung und eine damit zusammenwir­ kende Auswerteinrichtung aufweist und daß die Temperaturerfaßeinrich­ tung ortsbeweglich und die Auswerteinrichtung ortsfest einbaubar ist. Das entsprechende Verfahren sieht vor, daß die in ortsbeweglichen Bauteilen angeordnete Temperaturerfaßeinrichtung der Vorrichtung mit der ortsfest angeordneten Auswerteinrichtung derart zusammenwirkt, daß die Tempe­ raturerfaßeinrichtung einen lagernah angeordneten Schmelzkörper auf­ weist, der mit einer Auslöseeinrichtung zusammenwirkt, die bei Über­ schreiten eines Temperaturgrenzwertes und dem wegschmelzenden Schmelzkörper eine Signalauslösung der Auswerteinrichtung bewirkt. Diese erfindungsgemäße Ausbildung ermöglicht insbesondere die Über­ wachung von bewegten, also nicht ortsfest eingebauten Lagern, was ge­ mäß dem Stand der Technik nicht möglich war. Hierdurch ist ein wesent­ lich vielseitigerer Einsatz dieser Vorrichtung möglich. Weiterhin ist der Bauaufwand geringer, da nur zwei voneinander unabhängige, völlig ge­ trennte Bauteile, die Temperaturerfaßeinrichtung und der Auswertein­ richtung, eingesetzt werden, die im ungestörten Lagerverhalten be­ rührungslos sind. Diese können universell für die verschiedesten Lager verwendet werden.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Vorrichtung ein­ malig bei einer Temperaturgrenzwertüberschreitung aktivierbar ist. Bei dieser Ausbildung wird von der Überlegung ausgegangen, daß auch eine nur einmalige Temperaturgrenzwertüberschreitung eine genaue Kontrolle des entsprechenden Lagers erforderlich macht. Somit muß in jedem Fall die Maschine zumindest teilweise demontiert werden. In diesem Zusam­ menhang ist dann die Vorrichtung problemlos gegebenenfalls teilweise ersetzbar beziehungsweise wieder aktivierbar, wobei aber andererseits durch diese Ausbildung der einmaligen Aktivierbarkeit die Vorrichtung insgesamt einfacher und zuverlässiger ausgebildet sein kann.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Temperaturerfaß­ einrichtung einen lagernah angeordneten Reaktionskörper, insbesondere einen Schmelzkörper aufweist, der mit einer Auslöseeinrichtung der Tem­ peraturerfaßeinrichtung zusammenwirkt. Dieser Schmelzkörper ist auf eine kritische Temperatur des überwachten Lagers abgestimmt und weist gegebenenfalls noch Zusätze auf, die beim Wegschmelzen in das Lager gelangen und Notlaufeigenschaften des Lagers unterstützen oder ermög­ lichen. Weiterhin ist es leicht möglich, für unterschiedliche Anforderungen Schmelzkörper mit auf verschiedene kritische Temperaturen abge­ stimmten Schmelzeigenschaften bereitzustellen. Diese können dann ohne großen Aufwand in die Temperaturerfaßeinrichtung eingesetzt werden.

In Weiterbildung in der Erfindung ist vorgesehen, daß die Temperaturer­ faßeinrichtung ein Bimetallelement oder einen Explosionskörper aufweist, das/der mit der Auslöseeinrichtung zusammenwirkt. Dabei können das Bimetallelement und der Explosionskörper so ausgebildet und montiert sein, daß diese direkt mit einem später erläuterten Sperrkolben zusam­ menwirken. Diese sind in erster Linie als mögliche Alternativen zu dem Schmelzkörper vorgesehen, wobei diese je nach Einsatz und Anfor­ derungsprofil ausgewählt werden.

In Weiterbildung in der Erfindung ist vorgesehen, daß die Auslöseein­ richtung einen Auslösekolben und einen von dem Auslösekolben be­ herrschten Sperrkolben aufweist, wobei der Auslösekolben von dem Schmelzkörper oder auch gegebenenfalls dem Bimetallelement oder dem Explosionskörper ansteuerbar ist und der Sperrkolben mit der Auswer­ teinrichtung zusammenwirkt. Durch den wegschmelzenden Schmelz­ körper wird der in Ausgestaltung der Erfindung federbelastete Auslöse­ kolben oder im Rahmen der Erfindung auch alternativ eine Klinke oder ein Klinkenwerk oder eine Hebelübertragung aus seiner Sperrstellung bewegt und gibt den Sperrkolben, der ebenfalls federbelastet ist, frei. Dieser wird soweit bewegt, daß er zumindest periodisch wiederholend mit der Aus­ werteinrichtung zusammenwirkt. Im Rahmen der Erfindung ist es aber auch ausdrücklich vorgesehen, daß der Schmelzkörper, das Bimetallele­ ment oder der Explosionskörper direkt mit dem Sperrkolben zusammen­ wirken und diesen auslösen. Genauso ist es vorgesehen, daß die Aus­ löseeinrichtung neben dem Schmelzkörper beziehungsweise dessen bau­ lichen Alternativen nur eine Klinke, ein Klinkenwerk oder eine Hebelüber­ tragung aufweist, die direkt mit der Auswerteinrichtung zusammenwirken. Wesentlich ist im Rahmen der Erfindung, daß die Auslöseeinrichtung ein Bauteil aufweist, das bei erhöhter Temperatur des überwachten Lagers aus seiner Ruhelage herausbewegt wird und mit der Auswerteinrichtung zusammenwirkt. Dies kann in der Form geschehen, daß ein induktives Signal erzeugt wird oder aber auch ein Leiter, Draht oder Kontakt durch­ trennt oder betätigt wird. Ein mit beispielsweise mit dem Leiter oder Draht verschalteter Stromkreis kann dann direkt oder über eine nachgeschaltete Einrichtung wie beispielsweise ein Relais zumindest das Signal auslösen beziehungsweise abgegeben.

In Weiterbildung in der Erfindung ist vorgesehen, daß die Auswertein­ richtung eine Steuereinrichtung aufweist, die mit einer Maschinensteuer­ einrichtung verbunden ist. Bevorzugt wird nicht nur eine passive Auswer­ tung der Temperaturüberschreitung vorgenommen, sondern es wird aktiv in die Maschinensteuerung eingriffen. Dabei ist vorgesehen, daß die Maschine stillsetzbar ist.

In Weiterbildung in der Erfindung ist vorgesehen, daß die Ansteuerein­ richtung den weiteren Parametern der Maschinensteuereinrichtung über­ geordnet ist. Eine auftretende Temperaturüberschreitung ist ein so ernstzunehmender Fehler, das die hieraus resultierende Fehlermeldung allen anderen Parametern übergeordnet ist.

In Weiterbildung in der Erfindung ist vorgesehen, daß die Temperaturer­ faßeinrichtung an einem bewegten Bauteil der Maschine montiert ist. Dies kann insbesondere ein Pleuel, aber auch eine Schubstange, eine Kurbel­ stange, ein Kreuzkopf, oder eine Schwinge sein. Gerade bei einem Pleuel können wegen der hohen auftretenden Belastungen Schadensfälle nicht ausgeschlossen werden, so daß gerade bei diesen Bauteilen eine Über­ wachung der Temperatur sinnvoll ist. In einfacher Ausgestaltung der Er­ findung ist die Temperaturerfaßeinrichtung zumindest im wesentlichen außen an das Pleuel montiert. Der Schmelzkörper ist möglichst in der Nähe des Lagers beziehungsweise der Lagerschale montiert oder aber durch eine Öffnung oder Bohrung bis auf das Lager beziehungsweise die Lagerschale geführt. Im übrigen kann die Vorrichtung beziehungsweise die Temperaturerfaßeinrichtung nicht nur an der Verbindung des Pleuels mit dem Pleuelzapfen der Kurbelwelle, sondern auch an der Verbindung des Pleuels mit beispielsweise einer Kreuzkopfstange angewendet werden.

In Weiterbildung in der Erfindung ist vorgesehen, daß die Vorrichtung integriert oder zumindest in eine Ausnehmung an dem Pleuel eingesetzt oder angebaut ist. Diese Ausbildung ist Alternativlösung zu der Montage außen an das Pleuel anzusehen.

In Weiterbildung in der Erfindung ist vorgesehen, daß die Maschine eine Brennkraftmaschine, insbesondere eine langsamlaufende Brennkraft­ maschine ist. Gerade bei langsamlaufenden Brennkraftmaschinen, die Zweitakt- oder Viertaktbrennkraftmaschinen sein können, ist eine derartige Überwachung sinnvoll, um durch ein überhitztes Lager in bewegten Bau­ teilen verursachte Folgeschäden an der Brennkraftmaschine zu ver­ meiden. Selbstverständlich kann die Maschine aber auch ein Kompressor, eine Dampfmaschine, ein Getriebe oder eine sonstige Maschine mit um­ laufenden oder sich bewegenden Bauteilen sein. Die Verwendung ist nicht drehzahlabhängig. Die Verwendung in langsamlaufenden Brennkraft­ maschinen bietet sich, auch aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten, an, was aber die Verwendung in anderen Maschinen nicht ausschließt.

In Weiterbildung in der Erfindung ist vorgesehen, daß das Lager ein Gleitlager oder ein Wälzlager oder eine Gleitbahn ist. Insbesondere bei diesen Lagerarten ist die Überwachung sinnvoll einsetzbar.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungs­ beschreibung zu entnehmen, in der ein in den Figuren dargestelltes Aus­ führungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben ist.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Brennkraftmaschine mit der Überwachungseinrichtung und

Fig. 2 eine Detailansicht der Überwachungseinrichtung.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Brennkraftmaschine ist eine lang­ samlaufende Zweitaktbrennkraftmaschine. Diese Brennkraftmaschine weist ein Kurbelgehäuse 1 auf, in dem eine Kurbelwelle 2 drehbar ge­ lagert ist. Das Kurbelgehäuse 1 ist unterhalb der Kurbelwelle 2 von einer Ölwanne 3 verschlossen, während auf dem Kurbelgehäuse zumindest eine Zylindereinheit 4 angeordnet ist, die von einem Zylinderkopf 5 abge­ deckt ist. Die Zweitaktbrennkraftmaschine ist eine Kreuzkopfbrennkraft­ maschine, bei der das auf dem Pleuelzapfen 6 der Kurbelwelle 2 beweg­ bar befestigte Pleuel 7 mit einer in einem Kreuzkopflager 8 gelagerten Kreuzkopfstange 9 verbunden ist. Das Kreuzkopflager 8 ist seinerseits in einem Kreuzkopfträger 10 angeordnet, der in parallel zu der Kreuzkopfstange 9 im Kurbelgehäuse 1 angeordneten Führungen 11 ein­ gesetzt ist. Die Kreuzkopfstange trägt den in der Zylindereinheit 4 auf und ab bewegbaren Kolben 12.

In dem Ausführungsbeispiel sind zwei erfindungsgemäße Ober­ wachungseinrichtungen im Kurbelgehäuse 1 montiert und überwachen das Pleuelzapfenlager 6a und das Kreuzkopflager 8. Dazu ist sind an dem Pleuel 7 im Bereich des Pleuelzapfenlagers 6a und des Kreuzkopflagers 8 je eine Temperaturerfaßeinrichtung 13 (Fig. 2) und an dem Kurbelgehäuse 1 mit den Temperaturerfaßeinrichtungen 13 zusammenwirkende Aus­ werteinrichtungen 14 montiert die Auswerteinrichtungen 14 sind in geeig­ neter Form mit der Maschinensteuereinrichtung verschaltet.

In der Detailansicht nach Fig. 2 ist die Temperaturerfaßeinrichtung 13 in entsprechende Ausnehmungen 15a, 15b des Pleuels 7 eingesetzt. In die Ausnehmung 15b sind ein Schmelzkörper 16 , der ein Wachsstift , ein Metallstift oder ein Kunststoffstift sein kann, und ein von einer Druckfeder 17 belasteter Auslösekolben 18 eingesetzt und werden von einer Hohl­ schraube 19 gehalten. Der Schmelzkörper 16 stützt sich auf einem Lager 20 oder einer Lagerschale ab und hält den Auslösekolben 18 gegen die Kraft der Druckfeder 17 in seiner Sperrstellung. Bei einer Temperaturer­ höhung infolge eines Defektes des Lagers 20 schmilzt der Schmelzkörper 16 weg und der Auslösekolben 18 wird von der Druckfeder 17 entspre­ chend dem eingezeichneten Pfeil aus seiner Sperrstellung in die Aus­ lösestellung bewegt. In dieser Stellung gibt er den von einer Feder 21 vorgespannten Sperrkolben 22 in der Ausnehmung 15a frei. Der Sperr­ kolben 22 fährt bis zu der strichlinierten Stellung aus dem Pleuel 7 aus und durchtrennt während der periodischen Drehbewegung einen Draht 23 der Auswerteinrichtung 14 (die Auswerteinrichtung 14 ist in der Fig. 2 um 90 Grad gedreht dargestellt). Alternativ zu dem Draht 23 kann auch ein Kontakt oder ein Schalter betätigt werden. Dadurch wird ein Signal ausge­ löst, das eine Stillsetzung der Brennkraftmaschine bewirkt. Bei der daraufhin erforderlichen Demontage des Pleuels 7 kann dann ein neuer Schmelzkörper montiert und die Temperaturerfaßeinrichtung wieder akti­ viert werden.

Claims (12)

1. Vorrichtung zur Überwachung der Temperatur an zumindest einem Lager, das in eine Maschine eingesetzt ist und wobei die Vorrichtung bei Überschreitung von einem vorgegebbaren Temperaturgrenzwert zumin­ dest ein Signal abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Temperatuerfaßein­ richtung (13) und eine damit zusammenwirkende Auswerteinrichtung (14) aufweist und daß die Temperaturerfaßeinrichtung (13) ortsbeweglich und die Auswerteinrichtung (14) ortsfest einbaubar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung einmalig bei einer Temperaturgrenzwertüberschreitung aktivierbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturerfaßeinrichtung (13) einen lagernah angeordneten Reaktionskörper, insbesondere einen Schmelz­ körper (16) aufweist, der mit einer Auslöseeinrichtung der Temperaturer­ faßeinrichtung (13) zusammenwirkt.

4. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturerfaßeinrichtung (13) ein Bimetallelement oder einen Explosionskörper aufweist, das/der mit der Auslöseeinrichtung zusammenwirkt.

5. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslöseeinrichtung einen Auslösekol­ ben (18) und einen von dem Auslösekolben (18) beherrschten Sperrkol­ ben (22) aufweist, wobei der Auslösekolben (18) von dem Schmelzkörper (16) oder dem Bimetallelement oder dem Explosionskörper ansteuerbar ist und der Sperrkolben (22) mit der Auswerteinrichtung (14) zusammen­ wirkt.

6. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteinrichtung eine Steuereinrich­ tung aufweist, die mit einer Maschinensteuereinrichtung verbunden ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung den weiteren Para­ metern der Maschinensteuereinrichtung übergeordnet ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturerfaßeinrichtung (13) an einem bewegten Bauteil, insbesondere einem Pleuel (7) der Maschine montiert ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturerfaßeinrichtung (13) inte­ griert oder zumindest in eine Ausnehmung (15a, 15b) an dem Pleuel (7) eingesetzt oder angebaut ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschine eine Brennkraftmaschine, insbesondere eine langsamlaufende Brennkraftmaschine ist.

11. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager (20) ein Gleitlager oder ein Wälzlager ist.

12. Verfahren zur Überwachung der Temperatur an zumindest einem Lager, das in eine Maschine eingesetzt ist und wobei die Vorrichtung bei Überschreitung von einem vorgegebenen Temperaturgrenzwert zumindest ein Signal abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß eine ortsbeweglich angeordnete Tempera­ turerfaßeinrichtung (13) der Vorrichtung mit einer ortsfest angeordneten Auswerteinrichtung (14) derart zusammenwirkt, daß die Temperaturer­ faßeinrichtung (13) einen lagernah angeordneten Schmelzkörper (16) aufweist, der mit einer Auslöseeinrichtung zusammenwirkt, die bei Über­ schreiten eines Temperaturgrenzwertes und dem wegschmelzenden Schmelzkörper (16) eine Signalauslösung der Auswerteinrichtung (14) bewirkt.