DE3508342A1

DE3508342A1 - Verfahren und vorrichtung zur temperaturueberwachung

Info

Publication number: DE3508342A1
Application number: DE19853508342
Authority: DE
Inventors: Rune Kvevlax Westergård
Original assignee: Wartsila Oy AB
Current assignee: Wartsila Oy AB
Priority date: 1984-03-08
Filing date: 1985-03-08
Publication date: 1985-09-12
Also published as: FR2560946A1; GB2155678A; FI72186C; FI840934A; FI840934A0; FI72186B; GB8505881D0; JPS60208624A

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Temperaturüberwachung

,- Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 5.

Es hat sich als mühselig erwiesen, die Temperatur eines _ in Bewegung befindlichen Lagers zu überwachen, beispielsweise eines Lagers, welches in einer Brennkraftmaschine zwischen einer Verbindungsstange und der Kurbelwelle angeordnet ist. Als Überwachungsmethode ist eine Messung mit Hilfe eines Thermopaars angewandt worden, welches nach dem thermoelektrischen Prinzip arbeitet. Die schnelle Bewegung des Lagers macht es aber auf verschiedene Weise schwierig, die Messung durchzuführen. Die Messung mit Hilfe eines Thermoelements ist auch aus anderen Gründen ziemlich ungenau. Man hat sich auch darum bemüht, die Temperatur eines Lagers durch Messen der Temperatur des zum Schmieren benutzten Schmieröls zu überwachen. Aber auch das ist ein ungenaues Meßverfahren, weil die erhaltenen Meßergebnisse im wesentlichen von der Strömungsmenge des Öls abhängen. Die Temperatur eines Lagers ist auch bereits in-25

duktiv mit Hilfe einer in Verbindung mit dem Lager angeordneten Spule gemessen worden, wobei sich die Induktion der Spule mit der Temperaturänderung des Lagers ändert. Die Bewegungsbahn des Lagers ist so gelegt worden, daß sie zwischen zwei Meßspulen verläuft, mit deren Hilfe die Induktion in der Spule gemessen wird. Ein Nachteil dieser Anordnung besteht darin, daß das Meßergebnis von Verunreinigungen, zum Beispiel an der Oberfläche der Spulen haftendem öl beträchtlich beeinflußt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die die gewünschten Ergebnisse ohne Notwendigkeit für eine spezielle Messung der Temperatur des Lagers liefern.

Wenn die Temperatur ein Steuerniveau übersteigt, wird ein Signal ausgelöst, welches in an sich bekannter Weise einer zentralen Überwachungseinheit zugeleitet wird. Gemäß der Erfindung wird dies Übersteigen der Temperatur beziehungsweise eine dadurch verursachte Veränderung wahrgenommen.

Es soll auch eine Anordnung geschaffen werden, die Bitter fach und zuverlässig ist. Ferner soll ein Verfahren

und eine Einrichtung geschaffen werden, die auf dem Prinzip beruhen, daß eine zu hohe Temperatur eine Änderung des physikalischen Zustands oder eine anderweitige Bewegung einer mit dem Lager in Verbindung stehenden Auslösevorrichtung verursacht, die auf einfache 20

Weise festgestellt werden kann und vorzugsweise automatisch aufhebbar ist, um die Rückstellung der Überwachungseinrichtung zu erleichtern.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch 2b

das in Anspruch 1 gekennzeichnete Verfahren und die in Anspruch 5 gekennzeichnete Vorrichtung gelöst. Die einfache Wärmeauslösevorrichtung gemäß der Erfindung spricht an,wenn die Temperatur ein Steuerniveau übersteigt. Das Ansprechen beziehungsweise die Auswirkung 30

desselben wird von einer Beobachtungsvorrichtung wahrgenommen, von der ein die Beobachtung darstellendes Signal einer Warn- oder Steuervorrichtung zugeführt wird. So kann das Ansprechen entweder genau im Moment

des Auftretens festgestellt werden oder wenn das La-35

ger anschließend zu einer solchen Stelle seiner Bewe-

gungsbahn zurückkehrt, an der die Beobachtungsvorrichtung die Auswirkung der Betätigung der Wärmeauslösevorrichtung wahrnimmt.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung

ist die Wärmeauslösevorrichtung automatisch rückstellbar, wenn die Temperatur wieder unter das Steuerniveau sinkt. Die Rückstellbarkeit einer Wärmeauslösevorrich_in tung kann mittels einer Auslösevorrichtung erreicht werden, die zum Beispiel aus einem Bimetall oder einem ähnlichen Werkstoff besteht. Unter automatischer Rückstellbarkeit ist hier eine Eigenschaft der Wärmeauslösevorrichtung zu verstehen, die von der Temperatur abhängt. Das Ansprechen der Wärmeauslösevorrichtung

kann auf verschiedenerlei an sich bekannte Weise festgestellt werden, ohne daß zwischen der Auslösevorrichtung und der Beobachtungsvorrichtung mechanische Berührung besteht. Hierfür kann zum Beispiel ein induktiver oder kapazitiver, möglicherweise auch ein optischer Nahmeßfühler benutzt werden, dessen Beobachtungsentfernung am besten von 10 bis 20 mm beträgt. Es kann aber ebenso gut eine Wärmeauslösevorrichtung benutzt werden, die nicht auffällig anspricht. Die Größe

und/oder Richtung der Bewegung der Auslösevorrichtung 25

wird dann so eingestellt, daß jedes Übersteigen des Steuerniveaus der Temperatur zuverlässig wahrgenommen wird.

Die Auslösevorrichtung kann ein Federelement enthalten, welches das Ansprechen der Auslösevorrichtung verursacht, wenn eine Änderung des physikalischen Zustandes eines Halters erfolgt, der das Federelement zurückhält. Die Änderung des physikalischen Zustands kann

unmittelbar von der Temperatur abhängig sein. Zu den 35

geeigneten Werkstoffen gehört Wachs, Metall oder eine

Metalllegierung, die innerhalb eines schmalen Temperaturbereichs auf dem Steuerniveau schmilzt oder erweicht. Für das Ansprechen können auch andere wärmeempfindliche κ Werkstoffe benutzt werden, zum Beispiel eine kleine Pulverpatrone oder dgl.. Eine solche Auslösevorrichtung braucht nicht selbsttätig umkehrbar oder rückstellbar zu sein.

,_η Wenn die Auslösevorrichtung aus einem sogenannten Nachwirkungsmetall oder einem Metall oder einer Legierung mit Speichervermögen bei ausreichend hoher Temperatur besteht, so versucht die Vorrichtung ihre ursprüngliche Gestalt wieder zu erlangen, wenn die Temperatur das Steuerniveau übersteigt. Dabeisind natürlich das Rückstellvermögen eines solchen Werkstoffs und das gewünschte Steuerniveau aufeinander abgestimmt.

Im Folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften Einzelheiten anhand eines schematisch dargestellten Au

Ausführungsbeispiels näher erläutert, in den Zeichnungen zeigt:
Fig. 1 einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel der

Erfindung;
Fig. 2 einen Schnitt durch eine Einzelheit des Aus-

führungsbeispiels gemäß Fig. 1.

Das in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiel ist an einer Brennkraftmaschine vorgesehen, die einen

in einem Zylinder 1 beweglichen Kolben 2 und eine Ver-30

bindungsstange 8 aufweist, die mittels einer unteren Lagerdeckelschale 7 mit einem Kurbelwellenzapfen 6 drehbar verbunden ist. In die VerbLndungsstange 8 ist eine Öffnung 9 gebohrt, die bis zur Lagerschale eines

Kurbelwellenlagers 3 reicht. In dieser Öffnung ist 35

eine Wärmeauslösevorrichtung 10-13 angeordnet, die un-

ter dem Einfluß der Temperatur des Lagers 3 betätigbar ist (Fig. 2). Am Motorrahmen 5 ist als Nahmeßfühler eine Beobachtungsvorrichtung 4 befestigt, mittels der r- das Ansprechen der in der öffnung 9 angeordneten Wärmeauslösevorrichtung 10-13 wahrgenommen wird. Die Kurbelwelle dreht sich in Richtung eines Pfeiles 15. Wenn sich die Wärmeauslösevorrichtung 10-13 an der Spitze des Meßfühlers der Beobachtungsvorrichtung 4 befindet, beträgt der Abstand zwischen der Wärmeauslösevorrichtung und dem Meßfühler der Beobachtungsvorrichtung 4 von 10 bis 20 mm. Der Mittelpunkt des Hauptlagers der Kurbelwelle ist mit 16 bezeichnet.

In Fig. 2 ist die Anordnung des Ausführungsbeispiels 15

gemäß Fig. 1 in vergrößertem Schnitt gezeigt. In der öffnung 9 der Verbindungsstange 8 gemäß Fig. 1 ist ein Körper 11 der Wärmeauslösevorrichtung 10-13 festgeschraubt, der einen Meßfühler 13 enthält, welcher

durch die Temperatur des Lagers 3 unmittelbar beein-20

flußbar ist. Der Meßfühler 13 kann entweder am Lager oder an der Verbindungsstange 8 mittels eines wärmeempfindlichen, blockierenden Materials 12 befestigt sein, welches schmilzt, wenn die Temperatur das Steuerniveau erreicht. Der Körper 11 enthält ein hier nicht

gezeigtes Federelement, um einen beweglichen Anzeiger 10 vom Lager 3 radial nach außen zu bewegen. Die Stellung beziehungsweise die Änderung der Stellung des Anzeigers 10 wird vom Meßfühler der Beobachtungsvorrichtung 4 wahrgenommen, die dann ein Beobachtungssignal über einen Leiter 14 an die Überwachungseinrichtung gibt. Der Meßfühler 13 kann aus sogenanntem Nachwirkungsmetall bestehen, so daß eine das Steuerniveau übersteigende Temperatur den Meßfühler aus seiner Zwangslage befreit. Der Meßfühler 13 kehrt dann 35

in seinen ursprünglichen Zustand zurück, in dem er sich beispielsweise in Längsrichtung streckt und dadurch den Anzeiger 10 beeinflußt. Hier ist kein wärmeempfindliches Material 12 und kein Federelement im Körper 11 unbedingt nötig. Der Meßfühler 13 kann auch aus Bimetall bestehen, wobei dann im Körper 11 für ausreichend Raum p.esorjrt ist, damit sich der Meßfühler 13 dehnen und zusammenziehen kann. Die Arbeitsweise der Wärmeauslösevorrichtung 10-13 entspricht im Prinzip der Arbeitsweise einer in der Elektrotechnik bekannten automatischen oder Schmelzdrahtsicherung .

In einer Abwandlung der Erfindung ist als Teil der Wärmeauslösevorrichtung 10-13 eine kleine Pulverpatrone vorgesehen, die durch die vom Lager 3 über den Meßfühler 13 übertragene Wärmeenergie das Ansprechen verursacht. In diesem Fall sind entsprechende Fangelemente zwischen dem Anzeiger 10 und dem Körper 11 vorgesehen, um den Anzeiger 10 in seiner äußersten Stellung anzuhalten.

Claims

Zipse&HabersackRätentanwälte Kemnatenstraße 49, D-8000 München 19 beim Europäischen Patentamt Telefon (089) 17 0186, Telex (07) 81307 zugelassene Vertreter Oy Wärtislä Ab 8.3.198 FI-00101 Helsinki 10 WA 77 Patentansprüche

1. Verfahren zur Temperaturüberwachung eines sich bewegenden Lagers oder dergleichen mittels eines Signals, welches dadurch ausgelöst wird, daß die Temperatur ein bestimmtes Steuerniveau übersteigt und welches einer zentralen, den Betrieb des Lagers überwachenden Überwachungseinheit zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in Verbindung mit dem Lager (3) eine Wärmeauslösevorrichtung (10-13) angeordnet ist, die anspricht, wenn die Temperatur das Steuerniveau übersteigt, und daß in der Nähe der Bewegungsbahn des Lagers (3) eine Beobachtungsvorrichtung (4) angeordnet ist, die so ausgelegt ist, daß sie das Ansprechen und/oder die Auswirkung desselben wahrnimmt uid ein entsprechendes Signal an die zentrale Überwachungseinheit übermittelt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine umkehrbare Wärmeauslösevorrichtung (10-13) benutzt wird, die in ihre normale Lage zurückkehrt, wenn die Temperatur unter das Steuerniveau absinkt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Beobachtungsvorrichtung (4)benutzt wird, die ohne mechanischen Kontakt mit der Wärmeauslösevorrichtung (10-13) arbeitet.

4. Verfahren nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß ein induktiver oder kapazitiver Nahmessfühler als Beobachtungsvorrichtung (4) benutzt wird, der durch elektro-

magnetische Wechselwirkung betätigt wird.

5. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche bei der Überwachung der Temperatur eines sich bewegenden Lagers oder dergleichen mit einer den Betrieb des Lagers überwachenden, zentralen Überwachungseinheit, dadurch.gekennzeichnet, daß in Verbindung mit dem Lager (3) eine Wärmeauslösevorrichtung (10-13) angeordnet ist, die anspricht, wenn die Temperatur das Steuerniveau übersteigt, und daß eine Beobachtungsvorrichtung (4) in der Nähe der Bewegungsbahn des Lagers (3) angeordnet ist, die so ausgelegt ist, daß sie das Ansprechen der Wärmeauslösevorrichtung (10-13) und/oder die dadurch verursachte Änderung wahrnimmt und ein entsprechendes Signal an die zentrale Überwachungseinheit gibt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeauslösevorrichtung (10-13) automatisch umkehrbar ist, wenn die Temperatur unter das Steuerniveau absinkt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6,dadurch gekennzeichnet, daß der Betrieb des Temperaturmeßfühlers (13) der Wärmeauslösevorrichtung (10-13) auf den Eigenschaften eines Bimetalls, eines Metalls oder einer Legierung beruht, die auf Temperatur reagiert.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7,dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturmeßfühler (13) der Wärmeauslösevorrichtung (10-13) so angeordnet ist, daß er durch eine mindestens teilweise Änderung seines physikalischen Zustands auf die das Steuerniveau übersteigende Temperatur reagiert.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeauslösevorrichtung (10-13) so aus Metall oder einer Legierung gebildet ist, daß sie in ihren ungeschmeidigen Zustand zurückkehrt, wenn die Temperatur das Steuerniveau übersteigt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (11) der Wärmeauslösevorrichtung (10-13) ein verriegelndes Material (12) enthält, dessen Schmelzen oder Erweichen das Ansprechen der Wärmeauslösevorrichtung (10-13) hervorruft.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeauslösevorrichtung (10-13) einen unter Federspannung stehenden Teil aufweist, der das Ansprechen der Vorrichtung auslöst, wenn die Temperatur das Steuerniveau übersteigt.