DE2425113B2

DE2425113B2 - Vorrichtung zur Verschleißmessung mit radioaktiven Isotopen

Info

Publication number: DE2425113B2
Application number: DE19742425113
Authority: DE
Inventors: Gerd 7000 Stuttgart Schmidt
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1974-05-24
Filing date: 1974-05-24
Publication date: 1978-12-07
Also published as: DE2425113C3; DE2425113A1

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Verschleißmessung mit radioaktiven Isotopen, bei der der Radioisotope enthaltende Abrieb eines vorher radioaktiv markierten Maschinenteils durch ein Medium, vornehmlich öl, durch ein Loch in einem Szintillations-Kristall aufweisenden Meßkopf hindurchtransportiert wird.

Moderne Verfahren, bei denen niedrige Aktivitäten und empfindliche, zuverlässige Meßgeräte verwendet so werden, erlauben einen vorteilhaften Einsatz von Radioisotopen in der Verschleißmessung. Beim modernen Dünnschicht-Aktivierungsverfahren, bei dem beliebige sichtbare oder freigelegte Zonen eines Maschinenteiles mit schweren geladenen Teilchen aus einem Beschleuniger bestrahlt werden, entstehen Radioisotope nur in einer dünnen Schicht unter der Oberfläche. Die Aktivität der so behandelten Maschinenteile liegt etwa um einen Faktor 1000 unter derjenigen, die bei früher benutzten Verfahren mit thermischen Neutronen wi hervorgerufen wurde. Durch Verwendung verschiedener Arten und Energien von bestrahlenden Teilchen kann man selbst in Teilen aus dem gleichen Material deutlich unterscheidbare Radioisotope erzeugen. Damit wird es sogar möglich, verschiedene Verschleiß- h"> komponenten gleichzeitig zu messen. Es gibt zwar schon eine Überwachungseinrichtung für radioaktive Bestandteile einer Flüssigkeit, die durch Zu- und Ableitungen ein Querloch im Meßkopf durchströmt Bei dieser durch die US-PS 29 61 541 bekanntgewordenen Überwachungseinrichtung ergibt sich aber in unvorteilhafter Weise durch Abstufungen ein ungünstiger Strömungsverlauf.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und auch bei höheren Temperaturen den Meßbereich der Verschleißmeßvorrichtung gegenüber bisher bekannten Vorrichtungen dieser Art zu erweitern. Außerdem sollen der Strömungsverlauf sowie die Güte und Stetigkeit der Messungen verbessert werden. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, die Störanfälligkeit zu vermindern und die Temperaturkonstanthaltung zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch die Erfindung dadurch gelöst, daß das Loch in dem Szintillations-Kristall vertikal angeordnet und in ihm ein vertikal verlaufendes Rohrstück geführt ist, das von dem radioaktive Verschleißpartikel enthaltenden öl durchströmt wird, und daß zwischen der Innenfläche des Loches und der Außenfläche des Rohrstückes im Bereich des Szintillations-Kristalls ein im Querschnitt ringförmiger Mantel angeordnet ist, der die thermische Trennung des Kristalls gegenüber dem Rohrstück bewirkt und von einem Kühlmedium durchströmbar ist.

Das Rohrstück kann dabei an seinem oberen Ende einen Zufluß sowie an seinem unteren Ende einen Abfluß für das Öl mit den radioaktiven Partikeln aufweisen. Außerdem kann am oberen Ende des Rohrstücks ein weiterer Rohranschluß zur Entlüftung vorgesehen sein, dessen über besondere Ventile ins Freie mündendes Ende oberhalb des Rohrstückes liegt oder der in den ölkreislauf zurückführt.

Schließlich können der NaJ-Kristall, der ihn umgebende Kühlwassermantel und wenigstens ein Teil des Rohrstücks von einer Bleiabschirmung umgeben sein.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Vorrichtung zur Verschleißmessung mit radioaktiven Isotopen hat die Vorteile, daß die aufwendig herzustellende Meßkammer durch ein einfaches Rohr mit Anschlüssen ersetzt werden kann. Dadurch erreicht man eine höhere Verschleißpartikelkonzentration und damit eine bessere Meßempfindlichkeit. Dabei ist die Geometrie zur Erfassung der Strahlung gleich oder noch besser als bei der früher bekannten Meßkammer. Im übrigen kann bei der erfindungsgemäßen Ausführung die Bleiabschirmung wesentlich kleiner dimensioniert werden, was zu Kostenersparnis und besserer Handhabung führt. Außerdem wird die Kontaktfläche zwischen dem eventuellen heißen Medium und dem Meßbehälter gegenüber der früheren Meßkammer wesentlich vermindert. Weiterhin wird die Kühlung des Detektors weniger aufwendig. Das Transportmedium kann ferner das erfindungsgemäße vertikal verlaufende Rohrstück leichter, d. h. mit geringerem Strömungswiderstand durchströmen. Dadurch werden das Transportmediuni und damit die Betriebsbedingungen nur unwesentlich beeinflußt. Schließlich bringt eine solche Ausgestaltung des Rohrstückes den weiteren Vorteil mit sich, daß sich in dem Durchflußrohr keine Verschleißpartikel absetzen können.

Die erfindungsgemäße Verschleißmeßsonde erschließt neue Einsatzgebiete für die Verschleißmessung, z. B. den Einsatz im mobilen Meßsystem für Pkw's, was nun erst durch die Gewichtsersparnis möglich wird. Außerdem können Verschleißmessungen an Maschinen mit geringerem ölvolumen durchgeführt werden.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung

dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung, das einer bisher verwendeten Meßvorrichtung gegenübergestellt wird, in der folgenden Beschreibung näher erläutert, der auch weitere Einzelheiten der Erfindung entnommen werden können. Es zeigt

Fig. ί eine Durchflußmeßanordnung mit einer Meßvorrichtung nach der bisherigen Ausführung,

F i g. 2 eine erfindungsgemäße Meßvorrichtung.

In Fig. 1 ist eine Durchflußmeßanordnung dargestellt, die an eine Verbrennungskraftmaschine 1 ι ο angeschlossen ist In der Verbrennungskraftmaschine 1 ist die zu messende Fläche mit schweren geladenen Teilchen aus einem Beschleuniger bestrahlt worden. An dieser bestrahlten Fläche, die einem Verschleiß ausgesetzt ist, wird ein ölstrom vorbeigeführt, der der '⁵ Verbrennungskraftmaschine 1 durch eine Zuleitung 2 zugeführt wird. Während des Versuchslaufs werden die abgeriebenen radioaktiven Verschleißteilchen durch das in der Leitung 3 rückströmende öl über die Pumpe 4 zu einem Meßgerät 5 gebracht, das mit einer Bleiabschirmung 6 umgeben ist. Der eigentliche Meßkopf 7 besteht aus einem NaJ-Kristall, der von einem Kühlwassermantel 8 und einem weiteren Mantel 9 umgeben ist, von denen der eine mit Kühlwasser und der andere vom Öl durchströmt wird. ->5

An den NaJ-Kristall schließt sich ein sogenannter Multiplier 11 an, der mit einer Meßelektronik 12 verbunden ist

Anstelle des Meßgerätes 5 wird bei der erfindungsgemäßen Ausführung das Meßgerä*. 5a eingesetzt. Es weist ein vertikal verlaufendes Rohrstück 13 auf, das von dem von der Verbrennungskraftmaschine herkommenden Öl durchströmt wird, das die Radioisotope mit sich führt

Am oberen Ende des Rohrstücks 13 befindet sich ein Zufluß 14 und am unteren Ende ein Abfluß 15, die mit den in F i g. 1 dargestellten Ölleitungen 3 bzw. 2 verbunden sind.

Am oberen Ende des Rohrstücks 13 ist außerdem ein weiterer Rohranschluß 16 zur Entlüftung vorgesehen, dessen ins Freie mündendes Ende 17 oberhalb des Rohrstücks 13 liegt.

Weiterhin ist zwischen der Innenfläche des Querlochs 18, das vom Rohrstück 13 durchdrungen wird, und der Außenfläche des Rohrstücks 13 im Bereich des NaJ-Kristalls Ta ein im Querschnitt ringförmiger Mantel 19 angeordnet, der von Kühlwasser durchströmt wird. Das Ganze ist in ähnlicher Weise wie bei der Ausführung nach Fig. 1 von einer Bleiabschirmung 20 umgeben, die jedoch im vorliegenden Falle durch die gemäß der Erfindung einfachere Form kleiner als bisher ausgeführt sein kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Verschleißmessung mit radioaktiven Isotopen, bei der der Radioisotope enthaltende Abrieb eines vorher radioaktiv markierten Maschinenteils durch ein Medium, vornehmlich öl, durch ein Loch in einem ein Szintillations-Kristall aufweisenden Meßkopf hindurch transportiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Loch (18) in dem Szintillations-Kristall (7) vertikal angeordnet und in ihm ein vertikal verlaufendes Rohrstück (13) geführt ist, das von dem radioaktive Verschleißpartikel enthaltende öl durchströmt wird, und daß zwischen der Innenfläche des Loches (18) und der Außenfläche des Rohrstückes (13) im Bereich des Szintillations-Kristalls (7a) ein im Querschnitt ringförmiger Mantel (19) angeordnet ist, der die thermische Trennung des Kristalls gegenüber dem Rohrstück bewirkt und von einem Kühlmedium durchströmbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am oberen Ende des Rohrstücks (13) ein Zufluß (14) und an seinem unteren Ende einen Abfluß (15) für das öl mit den radioaktiven Partikeln vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß am oberen Ende des Rohrstücks (13) außerdem ein weiterer Rohranschluß (16) zur Entlüftung vorgesehen ist, dessen über besondere Ventile ins Freie mündendes Ende (17) oberhalb des Rohrstückes liegt oder der in den ölkreislauf zurückführt.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der NaJ-Kristall (7a), der ihn umgebende Kühlwassermantel (19) und wenigstens ein Teil des Rohrstückes (13) von einer Bleiabschirmung (20) umgeben sind.