DE2639839A1

DE2639839A1 - Ausruestung zur beurteilung des schmierzustandes zwischen einem stationaeren und einem beweglichen maschinenteil durch messen des elektrischen widerstandes zwischen den maschinenteilen

Info

Publication number: DE2639839A1
Application number: DE19762639839
Authority: DE
Inventors: Kai Emil Dipl Ing Fursund
Original assignee: Burmeister and Wains Motorog Maskinfabrik AS
Current assignee: Burmeister and Wains Motorog Maskinfabrik AS
Priority date: 1976-09-03
Filing date: 1976-09-03
Publication date: 1978-03-09

Description

Ausrüstung zur Beurteilung des Schmierzustandes zwischen einem
stationären und einem beweglichen Maschinenteil durch Messen des elektrischen Widerstandes zwischen der'Maschinenteilen.
Die Erfindung betrifft eine Ausrüstung zur Beurteilung des Schmierzustandes zwischen einem stationären und einem beweglichen Maschinenteil, insbesondere zwischen einer Zylinderbuchse und einem Kolben mit zugehörigen Kolbenringen in einer Brennkraftmaschine, mit Hilfe eines Messgerätes, das den elektrischen Widerstand zwischen den beiden Maschinenteilen misst.
In einem Aufsatz von M. F. Clover und F. A. Lynn mit dem Titel Faktors affecting piston ring scuff ing during running-in", Seite 45-59 im Bericht von der Conference on.Piston Ring Scuff ing, die von The Institution of Mechanical Engineers am 13.-14. Mai 1975 in London abgehalten wurde, ist beschrieben, wie man mit Hilfe einer derartigen Messausrüstung die Schmierverhältnisse für einen Motorkolben in einem Zylinder studieren kann. Ein.Messgerät iSt mit der Zylinderbuchse und mit einem der Kolbenringe verbunden, so dass es ein Messsignal erzeugt, das den elektrischen Widerstand zwischen der Zylinderbuchse und dem betreffenden Kolbenring zeigt. Bei Vorhandensein eines angemessenen Olfilms zwischen dem Kolbenring und der Buchse ist der Widerstand hoch, und falls der Widerstand auf einen niedrigen Wert absinkt, zeigt dies an, dass die Stärke des ölfilm zu klein ist bzw. dass zwischen den metallischen Flächen oder zwischen eventuellen Metalloxydbelägen auf den Flächen direkter Kontakt besteht. Das Verfahren lässt sich somit dazu benutzen, Fresserscheinungenzwischen den Flächen oder einen Zustand festzustellen, in dem ein Fressen bald zu erwarten ist.
Die bekannte Messausrüstung erfordert eine bewegliche Leitung zwischen dem Kolbenring und dem Messgerät, und zu diesem Zweck beschreibt der Aufsatz Leitungen an der Pleuelstange und an einem System von schwenkbaren Armen sowie eine Feder, die die Bewegungen zwischen dem Kolben und der Pleuelstange aufnehmen kann. Eine derartige Leitungsverbindung ist kostspielig und hat eine beschränkte mechanische Lebensdauer, so dass sie in der Praxis nur für relativ kurzzeitige Versuchsmessungen anwendbar ist. Ausserdem ist eine elektrische Isolation des Kolbenringes in bezug auf den Kolben erforderlich, was auch ausschliesst, dass die Ausrüstung zu einer eigentlichen laufenden Uberwachung des Betriebszustandes einer Brennkraftmaschine Anwendung finden kann. Ein weiterer Mangel, mit dem die bekannte Messausrüstung behaftet ist, besteht darin, dass eine bewegliche Leitung zu jedem Kolbenring erforderlich ist, dessen Schmierverhältnisse studiert werden soll.
Die Erfindung bezweckt, eine Messausrüstung anzugeben, die einfacher, billiger und betriebssicherer ist als die bekannte und die bei Anwendung in Verbindung mit einer Brennkraftmaschine ein gleichzeitiges Überwachen der Schmierung sämtlicher Kolbenringe eines Kolbens ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das Messgerät an zwei stationäre Messstellen angeschlossen ist, von denen die eine Messstelle von einem Fühler aus elektrisch leitendem Material gebildet wird, der durch eine querverlaufende Bohrung im stationären Maschinenteil hindurchqeführt ist und mit Hilfe eines ihn umgebenden elektrischen Isolationsmaterials in der Bohrung festgehalten wird, während die zweite Messstelle vom stationären Maschinenteil gebildet wird.
Hierdurch wird erreicht, dass die Leitungsverbindungen zwischen dem Messgerät und den beiden Messstellen fest sein können, weil beide Messstellen stationär sind. Bei Benutzung der Ausrüstung zu Messungen an einem Zylinder einer Brrennkraftmaschine ist keine Isolation zwischen den Kolbenringen und dem Kolben erforderlich, und man erhält mit einem einzigen Fühler, der an einer Stelle der Zylinderwand angebracht ist, an dersich während eines Kolbenhubes sämtliche Kolbenringe vorbeibewegen, eine Reihe sukzessiver Messwerte für die einzelne Kolbenringe und somit für jeden Kolbenring eine Indikation dafür, ob dessen Schmierung zufriedenstellend ist oder ob ein beginnender direkter Kontakt zwischen dem Ring und der Zylinderwand besteht. Da die Anwendung der Ausrüstung keine Anderungen in der Konstruktion der Maschine voraussetzt, kann sie zur Überwachung des Schmierzustandes während des normalen Betriebes benutzt werden, z.B.
in Verbindung mit einem System, das bei unzulänglicher Schmierung automatisch Alarm schlägt.
Die Stirnfläche des Fühlers kann mit der Kontaktfläche des stationären Maschinenteils gegen das bewegliche Maschinenteil fluchten. Hierdurch wird ein Messwert erzielt, der den Widerstand in einem vom Fühler, dem Ölfilm zwischen dem Fühler und dem beweglichen Maschinenteil, diesem Maschinenteil selbst, dem Ölfilm zwischen dem beweglichen und dem stationären Maschinenteil sowie dem letztgenannten Teil gebildeten Kreis repräsentiert.
Bevorzugterweise besteht der Fühler bei dieser Ausführungsform aus einem Material mit im wesentlichen der gleichen Verschleissfestigkeit wie-das stationäre Maschinenteil,wodurch sichergestellt wird, dass.die beiden genannten ölfilm in allem wesentlichen dieselbe Stärke beibehalten, auch nachdem die Maschine für längere Zeit in Betrieb.gewesen ist.
Alternativ kann die Stirnfläche des Fühlers etwas über die Kontaktfläche des stationären Maschinenteils vorragen und als Spitze oder konvex abgerundete Fläche zur Herstellung eines Punktkontaktes mit dem beweglichen Maschinenteil ausgebildet sein. Hierdurch durchbricht das vordere Ende des Fühlers den Ölfilm, so dass eine direktere Messung des Widerstandes bzw. der Leitfähigkeit zwischen den beiden Maschinenteilen durchgeführt wird. Falls der Spalt zwischen den Teilen umlaufend ist, z.B. zwischen einer Zylinderbuchse und einem Kolbenring, kann man die Leitfähigkeit auf dem gesamten Umfang des Kolbenringes messen.
Bei dieser Ausführungsform kann die Stirnfläche des Fühlers von einer federbelasteten Kugel gebildet werden, wodurch der Kontakt zwischen dem Fühler und dem beweglichen Maschinenteil unabhängig von variierendem Verschleiss des Fühlers und der angrenzenden Fläche des stationären Maschinenteils aufrechterhalten wird. Ein dauerhafter direkter Kontakt zwischen dem Fühler und dem beweglichen Maschinenteil kann auch dadurch sichergestellt werden, dass der Fühler aus einem verschleissfesteren Material als das stationäre Maschinenteil gefertigt wird.
Als Isolationsmaterial zwischen dem Fühler und dem stationären Maschinenteil kann ein härtbares Epoxidharz Anwendung finden, da diese Materialien eine geeignet hohe mechanische Festigkeit besitzen, so dass sich der Fühler nicht so leicht durch eine vom beweglichen Maschinenteil ausgeübte Quelklaft löst.
Die Stärke der Isolationsmaterialschicht wird bevorzugterweise zu wenigstens 0,5 mm angesetzt, um zu verhindern, dass bei einem Fressen der Oberfläche des stationären Maschinenteils ein direkter, elektrisch leitender Kontakt zwischen dem Teil und dem Fühler geschaffen wird.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die schematische Zeichnung näher erklärt. Es zeigt: Fig. 1 einen Axialschnitt durch einen Teil eines Zylinders mit zugehörigem Kolben für eine Brennkraftmaschine, die mit einer erf-ndungsgemässen Messausrüstung versehen ist, und Fig. 2 in grösserem Massstab einen Ausschnitt der Zylinderwand, des Fühlers und des Kolbens nach Fig. 1.
Auf der Zeichnung ist 1 eine Zylinderbuchse in einem im übrigen nicht näher gezeigten Dieselmotor, während 2 den sich in der Zylinderbuchse hin- und herbewegenden Kolben bezeichnet, der mit einer Anzahl in umlaufenden Nuten 4 im Kolben montierten Kolbenringen 3 versehen ist. Die Kolbenstange ist mit 5 bezeichnet.
Durch die Zylinderbuchse 1 verläuft eine Querbohrung, in der ein Fühler 6 mit radialem Spielraum angebracht ist. Der genannte Spielraum ist nach Anbringung des Fühlers mit einemelektrisch isolierenden Material ausgefüllt, z.B. einem härtbaren Epoxidharz, das nach dem Härten eine isolierende Buchse 7 bildet, die gleichzeitig den Fühler 6 festhält.
Bei der dargestellten Ausführungsform fluchtet die dem Kolben zugekehrte Stirnseite des Fühlers 6 mit den angrenzenden Teilen der Lauffläche der Zylinderbuchse 1. Dies kann durch Feinschleifen (Honen) der Stirnfläche des Fühlers und der Lauffläche in ein und demselben Arbeitsgang oder alternativ durch das Einlaufen des Kolbens in der Zylinderbuchse sichergestellt werden.
Ein Messgerät 8, das elektrischen Widerstand messen kann, ist durch zwei Leitungen 9 und 10 mit dem Fühler 6 bzw. dem um denFühler herum befindlichen Teil der Zylinderbuchse 1 elektrisch verbunden. Während der Hin- und Herbewegung des Kolbens 2 in der Zylinderbuchse 1 bewegen sich die Kolbenringe 3 sukzessiv am Fühler 6 vorbei, der laufend den elektrischen Widerstand zwischen dem Fühler und der diesen umgebenden Zylinderbuchse registriert,und dieser Widerstand ist offensichtlich von der Stärke der normalerweise zwischen dem Kolben bzw. den Kolbenringen und der Wand der Zylinderbuchse befindlichen ölschicht abhängig. Solange die Stärke der 51-schicht oder des ölfilm einen einer zufriedenstellenden Schmierung entsprechenden Wert übersteigt, ist der Widerstand relativ hoch und variiert gleichzeitig nur wenig mit variierender Stärke des blfilms. Ist der Ölfilm sehr dünn oder fehlt er eventuell ganz, so dass beim Vorbeibewegen eines Kolbenringes 3 direkter Kontakt mit der Stirnfläche des Fühlers 6 und mit der Zylinderbuchse geschaffen wird, fällt der Widerstand schroff mit abnehmender Stärke des Ölfilms auf praktisch Null bei direktem Kontakt, und ein derartiger unerwünschter Zustand der Schmierverhältnisse verursacht somit ein sehr deutliches Signal im Messgerät 8.
Dieses Signal kann gegebenenfalls einem automatischen Alarmgeber und/oder einem Steuersystem zugeführt werden, das automatisch die Zufuhr von Schmieröl zur Zylinderwand erhöht.
Zwecks Überwachung des Schmierzustandes an verschiedenen Stellen der axialen Ausdehnung der Zylinderbüchse kann eine entsprechende Anzahl voneinander getrennter Fühler vorgesehen sein.
Es liegt auf der Hand, dass die beschriebene Ausrüstung zu Messungen zwischen anderen relativ zueinander bewegten Maschinenteilen, z.B. zwischen einer rotierenden Welle und einem stationären Wellenlager oder zwischen einem geradlinig verschieblichen Schlitten und einer Führung für den Schlitten, eingesetzt werden kann.

Claims

Patentansprüche (1.; zur zur Beurteilung des Schmierzustandes zwischen indem nem stationären und einem beweglichen Maschinenteil, insbesondere zwischen einer Zylinderbuchse und einem Kolben mit den zugehörigen Kolbenringen in einer Brennkraftmaschine, mit Hilfe eines Messgerätes, das den elektrischen Widerstand zwischen den beiden Maschinenteilen misst, dadurch gekennzeichnet, dass das Messgerät (8) an zwei stationären Messstellen angeschlossen ist, von denen die eine von einem Fühler (6) aus elektrisch leitendem Material gebildet wird, der durch eine querverlaufende Bohrung im stationären Maschinenteil (1) hindurchgeführt ist und mit Hilfe eines ihn umgebenden elektrischen Isolationsmaterials (7) in der Bohrung festgehalten wird, während die zweite Messstelle vom stationären Maschinenteil (1) gebildet wird.
2. Ausrüstung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnfläche des Fühlers (6) mit der den Fühler umgebenden Kontaktfläche des stationären Maschinenteils (1) gegen das bewegliche Maschinenteil (2, 3) fluchtet.
3. Ausrüstung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Fühler (6) aus einem Material mit im wesentlichen derselben Verschleissfestigkeit wie das stationäre Maschinenteil besteht.
4. Ausrüstung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnfläche des Fühlers (6) etwas über die Kontaktfläche des stationären Maschinenteils (1) vorragt und als Spitze oder konvex abgerundete Fläche zur Herstellung eines Punktkontaktes mit dem beweglichen Maschinenteil (2, 3) ausgebildet ist.
5. Ausrüstung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnfläche des Fühlers (6) von einer federbelasteten Kugel gebildet wird.
6. Ausrüstung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolationsmaterial (7) ein härtbares Epoxidharz ist.
7. Ausrüstung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Stärke des Isolationsmateriales wenigstens 0,5 mm beträgt.