DE2517751B1 - Einrichtung zur UEberwachung der im Kolben einer Kolbenbrennkraftmaschine eingebauten Kolbenringe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Überwachung der im Kolben einer Kolbenbrennkraftmaschine eingebauten Kolbenringe, von denen jeder, aus magnetisierbarem Material bestehend, beim Hin- und Hergang des Brennkraftmaschinenkolbens einen bestimmten Hub ausführt, in dessen Bereich am Brennkraftmaschinenzylinder ein elektromagnetisch abtastender Fühler angeordnet ist.

Es ist bei Großdieselmotoren, z. B. aus dem Artikel Condition Monitoring in der Zeitschrift »Schip en Werf«, Nr. 2, Januar 1975, S. 26, bekannt, zur überwachung von Kolbenringen, die in der Regel aus Gußeisen, d. h. einem magnetisierbaren Material bestehen, elektrische Abtastmittel einzusetzen, die mindestens einen in der Zylinderwand angeordneten Fühler enthalten. Ein sich im Betrieb am Fühler vorbeibewegender Kolbenring erzeugt, wenn er richtig auf der Zylinderfläche aufliegt, im Fühler ein Signal. Schlecht aufliegende, d. h. im Kolben festgeklemmte oder sogar gebrochene Ringe geben kein oder nur ein schwächeres Signal. Auf diese Weise kann einigermaßen der Zustand der Kolbenringe im Betrieb überwacht werden, die ein besonders empfindliches Bauteil jeder Kolbenbrennkraftmaschine darstellen.

Der vorliegenden Erfindung liegt als Aufgabe eine Weiterentwicklung dieser bekannten Einrichtung zugrunde, mit dem Ziel, mit Hilfe des durch den elektrischen Annäherungsfühler gebildeten Signals weitere Angaben über den Zustand der Kolbenringe erhalten zu können, und zwar insbesondere über ihre jeweilige Stellung am Kolben in Umfangsrichtung desselben. Aus einer Veränderung dieser Stellung bei nacheinanderrolgenden Messungen kann nämlich beurteilt werden, ob sich ein Kolbenring ordnungsgemäß in Umfangsrichtung des Kolbens bewegt und nicht festgeklemmt ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der Lauffläche jedes zu überwachenden

^ao Kolbenrings zur Feststellung seiner Drehlage eine in Umfangsrichtung verlaufende, ein nichtmagnetisierbares Material enthaltende Nut angeordnet ist, die an verschiedenen Stellen des Umfangs einen jeweils unterschiedlichen senkrechten Abstand von einer Be-

*5 zugsflanke des Kolbenrings aufweist.

Vorzugsweise kann daher die Nut von einem Ende des zu überwachenden Kolbenrings bis zu seinem anderen Ende schraubenlinienförmig verlaufen. Auf diese Weise wird eine besonders einfache Ausführungsform des Ringes erhalten, bei welchem die Zuordnung der einzelnen Meßwerte zu den Stellen seines Umfangs keine Schwierigkeiten bietet.

Zweckmäßigerweise kann die Nut einen Querschnitt mit einer Breite aufweisen, welche mit zunehmendem Abstand von der Lauffläche des zu überwachenden Kolbenrings abnimmt, wobei der Nutquerschnitt dreieckförmig sein kann. Mit Hilfe dieser Maßnahme kann einfach aus der Verengung der Nut und der Verkleinerung der Amplitude des erhaltenen Meßsignals die Abnützung bestimmt werden. Schließlich kann die Nut in vorteilhafter Weise mit einer nichtmagnetisierbaren Füllung aus Bronze versehen sein.

Dieses Material vereinigt die gewünschten mats gnetischen Eigenschaften mit guten Laufeigenschaften, insbesondere für den Einlauf der Kolbenringe. Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch eine Zylinderbüchse eines Großdieselmotors mit darin befindlichem Kolben mit Kolbenringen sowie die Anordnung einer elektromagnetischen Abtastvorrichtung für die Kolbenringe,

Fig. 2 einen Schnitt durch einen für seine Überwachung besonders ausgebildeten Kolbenring im Neuzustand,

Fig. 3 einen Schnitt durch den Kolbenring gemäß Fig. 2 nach einer Abnützung,

Fig. 4 eine verkürzte Abwicklung der Lauffläche des Kolbenrings gemäß den Fig. 2 und 3 und die Fig. 5 bis 7 die Darstellung von Meßsignalen an

drei verschiedenen Umfangsstellen des Kolbenrings, jeweils im Neuzustand des Kolbenrings gemäß Fig. 2 und nach einer Abnützung gemäß Fig. 3.

In der Fig. 1 ist schematisch im Schnitt eine Zylinderbüchse 1 eines Großdieselmotors, insbesondere einer Schiffsdieselmaschine, dargestellt. In der Zylin-

derbüchse 1 ist ein Kolben 2 beweglich, der durch eine Kolbenstange 3 über einen nicht dargestellten Kreuzkopf und eine Pleuelstange mit der Kurbelwelle der Maschine verbunden ist. Im oberen Bereich des Kolbens 2 sind Kolbenringe 4 angeordnet, von denen jeder einen in üblicher Weise ausgebildeten Schlitz 5 aufweist. Die Kolbenringe haben eine Achse A, die im wesentlichen mit der Achse des Kolbens und der Achse der Zylinderbüchse zusammenfällt. Die Zylinderbüchse 1 hat eine Zylinderwand 6, entlang welcher der Kolben 2 geführt wird und an welche die Kolbenringe 4 durch ihre eigene Elastizität sowie durch die im Betrieb auftretenden Gaskräfte angepreßt werden.

Wie noch aus der Fig. 1 hervorgeht, ist die Zylinderbüchse 1 mit einer Bohrung 7 versehen, in welcher ein elektromagnetisch abtastender Fühler 8 angeordnet ist. Der Fühler 8 ist durch eine Leitung 10 mit einem zur Überwachung dienenden Meßgerät 11, das z. B. ein Oszillograph sein kann, verbunden.

Nach der Fig. 2 hat der Kolbenring 4 einen recht- a° eckigen Querschnitt 12, in welchem eine dreieckf örmigeNut 13 ausgebildet ist, die sich mit zunehmender Entfernung von der Lauffläche 14 des Kolbenrings 4 verjüngt. Die Nut 13 enthält eine Füllung 15 aus einem nichtmagnetisierbaren Material, das z. B. auch Luft, Öl oder Gas sein kann, vorzugsweise aber aus Bronze besteht. Die Tiefe Γ der Nut 13 bzw. der Füllung 15 ist so gewählt, daß sie etwas größer ist als das zulässige Maß der Abnützung des Kolbenrings 4. Im Neuzustand hat die Nut 13 an der Lauffläche 14 eine Breite B.

Aus der Fig. 3 ist ersichtlich, daß sich nach einer Abnützung X die Breite der Nut 13 auf einen Wert Bl verkleinert hat.

Aus der Fig. 4, welche eine Abwicklung der Lauffläche des Kolbenrings 4 darstellt, ist ersichtlich, daß die Nut 13 mit der Füllung 15 schraubenlinienförmig von einem Ende 20 zum anderen Ende 21 des Kolbenrings 4 verläuft.

Die Fig. 5, 6 und 7 zeigen den Verlauf der Meßsignale des Fühlers 8 an Umfangsstellen V, VI und VII des Kolbenrings. Mit dem Zusatz a bei den Figurenbezeichnungen ist dabei jeweils der Verlauf des Signals beim neuen und mit dem Zusatz b beim abgenützten Kolbenring dargestellt.

Sobald ein Kolbenring in den Bereich des Fühlers 8 gelangt, gibt dieser ein elektrisches Signal, das so lange anhält, bis der Kolbenring den Bereich des Fühlers 8 verläßt. Die nichtmagnetisierbare Füllung hat eine Schwächung des Signals zur Folge, so daß in diesem ein Einschnitt 30 entsteht.

Aus einem Vergleich der F ig. 5a,6a, 7a ist ersichtlich, daß an Hand der Entfernungen m, η des Einschnittes 30 von den Enden des Signals die Lage der Meßstelle am Umfang des Kolbenrings bestimmt werden kann.

Aus einem Vergleich der Signale α und b in den einzelnen Fig. 5 bis 7 geht hervor, daß die Tiefe ο des Einschnittes 30 außerdem eine direkte Bestimmung der Größe X der Abnützung des Kolbenrings gestattet.

Ein derart ausgebildeter Kolbenring gestattet auch eine visuelle Beurteilung seiner Abnützung ohne elektrische Meßgeräte bei ausgebautem Kolben. Bisher war es zur Bestimmung der Abnützung von Kolbenringen erforderlich, bei ausgebautem Kolben die Kolbenringe abzuziehen und zu vermessen. Beim Abnehmen aus den Kolbenringnuten werden die Kolbenringe jedoch schädlichen Spannungen ausgesetzt und können deformiert werden, was sich auf ihren späteren Lauf nachteilig auswirkt. Nunmehr kann die Abnützung des Kolbenrings an Hand der Breite B bzw. Bl visuell beurteilt werden, ohne daß dieser vom Kolben abgenommen werden muß.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   Einrichtung zur Überwachung der im Kolben einer Kolbenbrennmaschine eingebauten Kolbenringe, von denen jeder, aus magnetisierbarem Material bestehend, beim Hin- und Hergang des Brennkraftmaschinenkolbens einen bestimmten Hub ausführt, in dessen Bereich am Brennkraftmaschinenzylinder ein elektromagnetisch abtastender Fühler angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Lauffläche (14) jedes zu überwachenden Kolbenrings (4) zur Feststellung seiner Drehlage eine in Umfangsrichtung verlaufende, ein nichtmagnetisierbares Material enthaltende Nut (13) angeordnet ist, die an verschiedenen Stellen des Umfangs einen jeweils unterschiedlichen senkrechten Abstand von einer Bezugsflanke (16) des Kolbenrings aufweist.
2. 2. Einrichtung zur Überwachung der im Kolben einer Kolbenbrennkraftmaschine eingebauten Kolbenringe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (13) von einem Ende (20) des zu überwachenden Kolbenrings (4) bis zu seinem anderen Ende (21) schraubenlinienförmig verläuft.
3. 3. Einrichtung zur Überwachung der im Kolben einer Kolbenbrennkraftmaschine eingebauten Kolbenringe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (13) einen Querschnitt mit einer Breite (B) aufweist, welche mit zunehmendem Abstand von der Lauffläche (14) des zu überwachenden Kolbenrings (4) abnimmt.
4. 4. Einrichtung zur Überwachung der im Kolben einer Kolbenbrennkraftmaschine eingebauten Kolbenringe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Nutquerschnitt dreieckförmig ist.
5. 5. Einrichtung zur Überwachung der im Kolben einer Kolbenbrennkraftmaschine eingebauten Kolbenringe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (13) eine nichtmagnetisierbare Füllung (15) aus Bronze aufweist.