EP0868645A1 - Verfahren und vorrichtung zur messung des abstandes bzw. der bewegung zwischen zwei durch eine dichtung getrennten maschinenteilen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur messung des abstandes bzw. der bewegung zwischen zwei durch eine dichtung getrennten maschinenteilen

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EP0868645A1
EP0868645A1 EP96943072A EP96943072A EP0868645A1 EP 0868645 A1 EP0868645 A1 EP 0868645A1 EP 96943072 A EP96943072 A EP 96943072A EP 96943072 A EP96943072 A EP 96943072A EP 0868645 A1 EP0868645 A1 EP 0868645A1
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EP
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seal
capacitor
distance
movement
machine parts
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Bernd Mahr
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Forschungsinstitut fur Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart
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Forschungsinstitut fur Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart
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Publication date
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    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
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    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/24—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance
    • G01D5/241—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance by relative movement of capacitor electrodes
    • G01D5/2417—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance by relative movement of capacitor electrodes by varying separation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F11/00—Arrangements of sealings in combustion engines 
    • F02F11/002—Arrangements of sealings in combustion engines  involving cylinder heads
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/14—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring distance or clearance between spaced objects or spaced apertures

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for measuring the distance or the movement between two machine parts separated by a seal of the type mentioned in the preamble of claim 1 or 6 and 8.
  • machine parts must be connected to one another in a sealed manner by means of a seal.
  • a typical example of this is the connection between the engine block and the cylinder head of an internal combustion engine, between which a cylinder head gasket is arranged.
  • the seal must, for example, seal the cooling water, the lubricating oil and the gases in the combustion chamber.
  • the seal must compensate for vertical and horizontal movements of the cylinder head relative to the engine block, despite the strong thermal stresses, and must adapt to machining inaccuracies of the surfaces sealed against one another.
  • the sealing and adaptation effect achieved is largely determined by the properties of the seal in connection with the contact pressure exerted on the seal by the machine parts.
  • the invention has for its object to provide a method and an apparatus of the type mentioned that a simple measurement of the distance or the movement of two machine parts separated by a seal with little effort and high useful signal strength with good signal noise -Distance allowed.
  • the sealing effect of the seal between the machine parts is in no way impaired, and the high pretensioning forces do not impair the signal-to-noise ratio of the useful signal.
  • the capacitor coatings are supplemented inside or outside the seal by a coil to form a resonant circuit, or the flat coils are supplemented outside of the seal to form a resonant circuit, so that the measurement of the distance or the movements can be carried out on the basis of a resonance frequency measurement of the resonant circuits thus formed.
  • capacitor coatings and / or the flat coil coils can be produced in a very simple manner using customary production techniques, since metal inserts are used in many areas in such seals anyway during production.
  • FIG. 1 shows a schematic view of a cylinder head / engine block combination with a seal arranged between these parts according to an embodiment of the invention
  • Fig. 5 shows a fifth embodiment of the seal according to the invention.
  • a seal 3 is arranged between the cylinder head 1, which is only shown schematically, and the engine block 4 of an internal combustion engine, the section of the seal shown here only serving to seal the combustion chamber and, of course, also in practice, for example Can extend over water and oil channels and seals them.
  • the seal 3 consists of a base body 5, for example in the form of a soft material seal with elastomer elements, the area of the seal surrounding the combustion chamber being provided with a metallic border 7. Such metallic enclosures can also be used on other sealing areas.
  • capacitor coverings are embedded in the seal at a plurality of locations, which together form a capacitor, the capacitance of which is evaluated.
  • the capacitor coatings are connected to the ends of an oscillating circuit, that the capacitance measurement is converted to a frequency measurement and that the influence of interference signals is significantly reduced.
  • FIG. 1 two different forms of embedding such capacitor coverings are shown as an example in the left and right halves of the illustration separated by a dash-dotted center line.
  • FIG. 1 Another embodiment is shown in the right half of FIG. 1, in which the metallic border 7, which is essentially C-shaped in cross section, is supplemented by a further capacitor covering 11 to form a capacitor, this capacitor covering being divided into the open end of the C-shaped skirt extends.
  • the change in the capacitance of the capacitor formed by the elements 7, 11 is a function of the distance d between the cylinder head 1 and the engine block 4. Therefore, for example, by the movements caused by the combustion pressure in the combustion chamber 6 of the engine are measured by measuring this capacitance, which, in addition to determining the operating behavior of the seal, also enables conclusions to be drawn about the course of combustion in the combustion chamber 6.
  • the measurement of the change in capacitance can also be used to determine misfires and combustion anomalies and enable a permanent diagnosis of the operating behavior of an internal combustion engine.
  • This evaluation can be used, for example, in an electronic motor control.
  • the capacity measurement can also be used in an advantageous manner when installing the seal to correctly select and check the tightening torques of the cylinder head screws (or other fastening means that pretension the two machine parts connected to one another via the seal).
  • the dielectric of the capacitor is formed by the sealing material itself.
  • connections a, b are shown in FIG. 1 as if they lead directly out of the motor.
  • connections a, b are shown in FIG. 1 as if they lead directly out of the motor.
  • inductance not shown
  • the inductance can either be embedded in the seal 3 or arranged in the evaluation electronics itself.
  • FIG. 2 shows a second embodiment of a seal which consists of two outer material layers 21, 22 and a spring-elastic layer 23 arranged between them, which forms a bead on certain sealing areas in order to achieve predetermined prestressing effects.
  • the resilient layer can in turn be embedded in a soft sealing material layer 20 or be arranged in an air gap. If the resilient layer consists of non-metallic material, capacitor layers 13, 14 can be arranged on this layer 23 on both sides of the bead, which capacitor forms a capacitor, the capacitance of which changes greatly when the bead is deformed. It should be pointed out that all the figures are not true to scale, but are shown in a highly distorted manner to improve clarity, so that, for example, the transverse Measurements of the bead and thus the distance between the capacitor coverings 13, 14 can be very small in practice.
  • the third embodiment according to FIG. 3 differs from that according to FIG. 2 in that capacitor coverings 13, 14 and 15 are arranged on both sides of the spring-elastic layer 23 in the region of the bead.
  • FIGS. 4 and 5 also have a spring-elastic insert layer 23 arranged between two outer sealing material layers 21, 22, but in which a half bead is arranged, in the area of which capacitor coatings 16, 17 and 18, 19 are in turn arranged.
  • these capacitor coverings 16, 17 are arranged on opposite surfaces of the insert layer 23 in the region of the half bead, while in FIG. 5 one cover 18 is arranged on the insert layer 23, while the other capacitor cover 19 is spaced apart of the capacitor covering 18 is arranged on the inside of one of the outer sealing material layers 22.
  • the insert layer 23 can also consist of metal.
  • capacitor coatings embedded in the seal have been dealt with above, it is understandable that, in the same way, in addition to the capacitor coatings or in their place, flat coils made of thin metal sheet or other material with their main plane parallel to the plane of the seal and can be embedded in this, preferably outside the seal by a
  • Capacity are added to a resonant circuit.
  • the inductance changes when the machine parts approach the flat coil, and this change in inductance can in turn be evaluated.

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Messung des Abstandes bzw. der Bewegung zwischen zwei durch eine Dichtung getrennten Maschinenteilen wird in die zumindest teilweise aus nichtmetallischem Material bestehende Dichtung zumindest ein kapazitives und/oder induktives Impedanzelement derart eingebettet, daß sich bei einer Änderung des Abstandes der Maschinenteile eine Änderung des Impedanzwertes des bzw. der Impedanzelemente(s) ergibt, wobei die Änderung des Impedanzwertes zur Bestimmung des Abstandes bzw. der Bewegung gemessen wird.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Messung des Abstandes bzw. der Bewegung zwischen zwei durch eine Dichtung getrennten Maschinenteilen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrich¬ tung zur Messung des Abstandes bzw. der Bewegung zwischen zwei durch eine Dichtung getrennten Maschinenteilen der im Oberbe- griff des Anspruchs 1 bzw. 6 und 8 genannten Art.
Maschinenteile müssen in vielen Fällen über eine Dichtung abge¬ dichtet miteinander verbunden werden. Ein typisches Beispiel hierfür ist die Verbindung zwischen dem Motorblock und dem Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors, zwischen denen eine Zylinderkopfdichtung angeordnet ist. Die Dichtung muß hierbei beispielsweise das Kühlwasser, das Schmieröl und die Gase im Brennraum abdichten. Hierbei muß die Dichtung trotz der starken thermischen Beanspruchungen vertikale und horizontale Bewegungen des Zylinderkopfes gegenüber dem Motorblock ausgleichen und eine Anpassung an Bearbeitungsungenauigkeiten der gegeneinander abge¬ dichteten Flächen ergeben. Die erzielte Dicht- und Anpassungs¬ wirkung wird in großem Ausmaß von den Eigenschaften der Dichtung in Verbindung mit der auf die Dichtung von den Maschinenteilen ausgeübten Anpreßkraft bestimmt.
Die Messung der von den beiden Maschinenteilen auf die Dichtung ausgeübten Vorspannkraft, der Verformung der Dichtung und der im laufenden Betrieb der Maschinenteile auftretenden Bewegungen ist sehr schwierig, da die Vorspannkräfte sehr groß sind.
Es wurde bereits versucht, die im Betrieb der Maschinenteile auftretenden Bewegungen mit Hilfe von Lichtleitern, Lasertechnik und Ultraschall zu messen, die senkrecht zu den Dichtstellen eingebracht werden müssen. Bei Verwendung dieser Meßtechniken sind aufwendige Änderungen beispielsweise im Zylinderkopf oder dem Motorblock erforderlich, wobei diese Meßstellen die Dicht¬ wirkung beeinträchtigen können. Aufgrund der geringen Bauhöhe der Dichtung ist auch die Verwendung von den Dehnmeßstreifen nicht möglich. Die Verwendung von Piezoquarzen führt aufgrund der hohen Vorspannkräfte und der vergleichsweise kleinen Bewe¬ gungen zu geringen Nutzsignalen mit ungünstigen Signal-Rausch- Abständen. Auch induktive Meßverfahren können aufgrund des geringen zur Verfügung stehenden Raumes nicht verwendet werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, das bzw. die eine einfache Messung des Abstandes bzw. der Bewegung zweier durch eine Dichtung getrennter Maschinenteile mit geringem Aufwand und hoher Nutzsignalstärke mit gutem Signal- Rausch-Abstand ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen 1 bzw. 6 und 8 angegebenen Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Verfahens bzw. der Vorrichtung wird die Dichtwirkung der Dichtung zwischen den Maschinenteilen in keiner Weise beeinträchtigt, und die hohen Vorspannkräfte beeinträchtigen den Signal-Rausch-Abstand des Nutzsignals nicht.
Da die kapazitive Messung des Abstandes bzw. der Bewegung lediglich in die Dichtung eingebettete Kondensatorbeläge und/oder Flachspulen erfordert, kann eine Vielzahl derartiger Meßpunkte über die Dichtung verteilt angeordnet sein, ohne daß die Dichtwirkung beeinträchtigt wird. Dies ermöglicht eine Kontrolle der Arbeitsbedingungen an einer Vielzahl von über die Fläche der Dichtung verteilten Stellen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Kondensatorbeläge jeweils innerhalb oder außerhalb der Dichtung durch eine Spule zu einem Schwingkreis ergänzt, bzw. die Flach¬ spulen außerhalb der Dichtung zu einem Schwingkreis ergänzt, so daß die Messung des Abstandes bzw. der Bewegungen auf der Grund¬ lage einer Resonanzfrequenzmessung der so gebildeten Schwing¬ kreise erfolgen kann. Hierdurch ergibt sich eine besonders große Unempfindlichkeit gegenüber elektrischen Störsignalen.
Weiterhin sind die Kondensatorbeläge und/oder die Flachspulen Spulen in sehr einfacher Weise unter Verwendung üblicher Fertigungstechniken herstellbar, da in derartige Dichtungen ohnehin bei der Fertigung an vielen Bereichen Metalleinlagen eingesetzt werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen noch näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Zylinderkopf- Motorblock-Kombination mit einer zwischen diesen Teilen ange¬ ordneten Dichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 2 ein zweites Ausfuhrungsbeispiel der Dichtung gemäß der Erfindung,
Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel der Dichtung gemäß der Erfindung,
Fig. 4 ein viertes Ausführungsbeispiel der Dichtung gemäß der Erfindung,
Fig. 5 ein fünftes Ausführungsbeispiel der Dichtung gemäß der Erfindung.
Im folgenden werden Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Dichtung beispielsweise in Fig. 1 unter spezieller Betrachtung einer Zylinderkopfdichtung eines Verbrennungsmotors betrachtet, obwohl die Dichtung in keiner Weise auf die Verwendung als Zylinderkopfdichtung beschränkt ist sondern beliebige Dichtungen umfassen kann. In Fig. 1 ist eine Dichtung 3 zwischen dem nur schematisch dargestellten Zylinderkopf 1 und dem Motorblock 4 eines Ver¬ brennungsmotors angeordnet, wobei der hier dargestellte Ab- schnitt der Dichtung lediglich zur Abdichtung des Brennraums dient und sich in der Praxis selbstverständlich auch beispiels¬ weise über Wasser- und Ölkanäle erstrecken kann und diese ab¬ dichtet.
Die Dichtung 3 besteht aus einem Grundkörper 5, beispielsweise in Form einer Weichstoffdichtung mit Elastomerelementen, wobei der den Brennraum umgebende Bereich der Dichtung mit einer metallischen Einfassung 7 versehen ist. Derartige metallische Einfassungen können auch an anderen Dichtungsbereichen einge- setzt werden.
Um die erforderliche Dichtfunktion zu erzielen, ist ein geringes Setzvermögen der Dichtung 3 zur Anpassung der Dichtung an die Einbaustellen erforderlich, jedoch sollte sich im Betrieb unter Beanspruchung ein möglichst geringer Setzbetrag ergeben.
Um einen Aufschluß über die Größe der Flächenpressung und die Relativbewegungen im gesamten Dichtungsbereich zu erzielen, sind in die Dichtung an einer Vielzahl von Stellen Kondensatorbeläge eingebettet, die zusammen einen Kondensator bilden, dessen Kapazität ausgewertet wird. Zu dieser Auswertung ist vorzugs¬ weise vorgesehen, daß die Kondensatorbeläge mit den Enden eines Schwingkreises verbunden sind, daß die Kapazitätsmessung auf eine Frequenzmessung überführt wird und der Einfluß von Stör- Signalen wesentlich verringert ist.
In Fig. 1 sind in der linken und rechten, durch eine strich¬ punktierte Mittellinie getrennten Hälften der Darstellung zwei verschiedene Formen der Einbettung derartiger Kondensator- beläge als Beispiel gezeigt.
In der linken Hälfte der Fig. 1 sind zwei Kondensatorbeläge 9, 10 in die Dichtung eingebettet und über Leitungen a, b mit der Außenseite des Motors verbunden. Bei einer Verformung der Dichtung senkrecht zu ihrer Ebene, d.h. in Richtung des die Dicke der Dichtung angebenden Pfeils d, ändert sich die Kapazität des zwischen den Kondensatorbelägen 9, 10 gebildeten Kondensators, wobei diese Kapazitätsänderung ein direktes Maß für die Verformung der Dichtung zwischen dem Zylinderkopf 1 und dem Motorblock 4 ist.
In der rechten Hälfte der Fig. 1 ist eine andere Ausführungs- form dargestellt, bei der die metallische Einfassung 7, die im Querschnitt im wesentlichen C-förmig ist, durch einen weiteren Kondensatorbelag 11 zu einem Kondensator ergänzt ist, wobei sich dieser Kondensatorbelag in das offene Ende der C-förmigen Einfassung erstreckt. Da die äußeren Schenkel der Einfassung 7 einer Bewegung des Zylinderkopfes 1 gegenüber dem Motorblock 4 folgen, ist die Änderung der Kapazität des durch die Elemente 7, 11 gebildeten Kondensators eine Funktion des Abstandes d zwischen dem Zylinderkopf 1 und dem Motorblock 4. Daher können beispielweise durch den Verbrennungsdruck in dem Brennraum 6 des Motors hervorgerufene Bewegungen durch Messung dieser Kapazität gemessen werden, was neben der Ermittlung des Betriebsverhaltens der Dichtung auch Rückschlüsse auf den Verbrennungsverlauf in dem Brennraum 6 ermöglicht.
Die Messung der Kapazitätsänderung kann damit bei entsprechender Auswertung auch zur Feststellung von Zündaussetzern und Verbren¬ nungsanomalien verwendet werden und eine dauernde Diagnose des Betriebsverhaltens eines Verbrennungsmotors ermöglichen. Diese Auswertung kann beispielsweise in einer elektronischen Motor- Steuerung verwendet werden.
Die Kapazitätsmessung kann auch in vorteilhafter Weise bereits beim Einbau der Dichtung dazu verwendet werden, die Anzugsmomen¬ te der Zylinderkopfschrauben (oder anderer Befestigungsmittel, die die beiden über die Dichtung verbundenen Maschinenteile gegeneinander vorspannen) richtig zu wählen und zu überprüfen. Bei der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform ist das Dielek¬ trikum des Kondensators durch das Dichtungsmaterial selbst gebildet. Es ist jedoch auch möglich, den Raum zwichen den Kondensatorbelägen mit einem anderen Isoliermaterial mit ent- sprechenden, gegebenenfalls besseren Dielektrizitäteigenschaften auszufüllen.
Weiterhin sind in Figur 1 die Anschlüsse a, b so dargestellt, als ob sie direkt aus dem Motor herausführen. Wie bereits ein- gangs erwähnt wurde, kann es zur Verbesserung des Störabstandes zweckmäßig sein, diese Anschlüsse mit den Anschlüssen einer nicht dargestellten Induktivität zur Bildung eines Schwing¬ kreises zu verbinden, dessen Resonanzfrequenz dann in nachge¬ schalteten Auswerteschaltungen ausgewertet werden kann.
Die Induktivität kann entweder in die Dichtung 3 eingebettet oder in der Auswerteelektronik selbst angeordnet sein.
Da die einzelnen Kondensatoren mit geringem Aufwand in die Dichtung eingebettet werden können, ohne daß die Dichtwirkung beeinträchtigt wird, ist es möglich, eine große Anzahl der so gebildeten Sensoren über die Fläche der Dichtung zu verteilen, so daß ein dichtes Netz von Meßpunkten erzielt wird.
In Figur 2 ist eine zweite Ausführungsform einer Dichtung ge¬ zeigt, die aus zwei äußeren Materiallagen 21, 22 und einer zwischen diesen angeordneten federelastischen Schicht 23 besteht, die an bestimmten Dichtungsbereichen eine Sicke bildet, um vorgegebene Vorspanneffekte zu erzielen. Die federelastische Schicht kann ihrerseits in einer weichen Dichtungsmaterial¬ schicht 20 eingebettet oder in einem Luftspalt angeordnet sein. Wenn die federelastische Schicht aus nichtmetallischem Material besteht, können an dieser Schicht 23 auf beiden Seiten der Sicke Kondensatorbeläge 13, 14 angeordnet sein, die einen Kondensator bildet, dessen Kapazität sich bei einer Verformung der Sicke stark ändert. Es sei darauf hingewiesen, daß alle Figuren nicht Ttaßstäblich sind, sondern zur Verbesserung der Klarheit stark verzerrt dargestellt sind, so daß beispielsweise die Querab- messungen der Sicke und damit der Abstand zwischen den Konden¬ satorbelägen 13, 14 in der Praxis sehr klein sein können.
Die dritte Ausführungsform nach Figur 3 unterscheidet sich von der nach Figur 2 dadurch, daß auf beiden Seiten der federelasti¬ schen Schicht 23 im Bereich der Sicke Kondensatorbeläge 13, 14 und 15 angeordnet sind.
Auch die Ausführungsformen nach den Figuren 4 und 5 weisen eine zwischen zwei äußeren Dichtungsmateriallagen 21, 22 angeordnete federelastisch Einlageschicht 23 auf, in der jedoch eine Halbsicke angeordnet ist, in deren Bereich wiederum Konden- storbeläge 16, 17 bzw. 18, 19 angeordnet sind.
In Figur 4 sind diese Kondensatorbeläge 16, 17 auf entgegenge¬ setzten Oberflächen der Einlageschicht 23 im Bereich der Halb¬ sicke angeordnet, während in Figur 5 ein Belag 18 an der Ein¬ lageschicht 23 angeordnet ist, während der andere Kondensator¬ belag 19 mit Abstand von dem Kondensatorbelag 18 auf der Innen- seite einer der äußeren Dichtungsmateriallagen 22 angeordnet ist. In diesem Fall kann die Einlageschicht 23 auch aus Metall bestehen.
Obwohl vorstehend lediglich auf den Fall von in die Dichtung eingebetteten Kondensatorbelägen eingegangen wurde, ist es verständlich, daß in gleicher Weise zusätzlich zu den Kondensa¬ torbelägen oder an deren Stelle aus dünnen Metallblech oder anderem Material gefertigte Flachspulen mit ihrer Hauptebene parallel zur Ebene der Dichtung und in diese eingebettet sein können, die vorzugsweise außerhalb der Dichtung durch eine
Kapazität zu einem Schwingkreis ergänzt sind. Die Induktivität ändert sich bei einer Annäherung der Maschinenteile an die Flachspule, wobei diese Induktivitätsänderung wiederum ausge¬ wertet werden kann.

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Messung des Abstandes bzw. der Bewegung zwischen zwei durch eine Dichtung getrennten Maschinenteilen, dadurch gekennzeichnet, daß in die zumindest teilweise aus nichtmetallischem Material bestehende Dichtung zumindest ein kapazitive und/oder induktive Impedanzelement derart eingebettet ist, daß sich bei einer Änderung des Abstandes der Maschinen¬ teile eine Änderung des Impedanzwertes des bzw. der Impedanzele- mente(s) ergibt, und daß die Änderung des Impedanzwertes zur Bestimmung des Abstandes bzw. der Bewegung gemessen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Impedanzelement durch zumindest zwei einen Kondensator bildende Kondensatorbe¬ läge gebildet ist, die derart in die Dichtung eingebettet sind, daß sich bei einer Änderung des Abstandes der Maschinenteile eine Änderung der Kapazität des mindestens einen Kondensators ergibt, und daß die Kapazität des Kondensators zur Bestimmung des Abstandes bzw. der Bewegung gemessen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Impedanzelement durch eine in die Dichtung eingebettete Induktivität in Form einer Flachspule gebildet ist, deren Hauptebene in der Ebene der Dichtung liegt und deren Induktivität sich bei einer Änderung des Abstandes der Maschinenteile ändert, und daß die Induktivi¬ tätsänderung der Flachspule zur Bestimmung des Abstandes bzw. der Bewegung gemessen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einen Kondensator bildenden Kondensatorbeläge mit einer Induktivität zur Bildung eines Schwingkreises verbunden werden und die Resonanzfrequenz des Schwingkreises gemessen und zur Bestimmung des Abstandes bzw. der Bewegung gemessen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Kondensatoren über die Fläche der Dichtung verteilt angeordnet wird.
6. Vorrichtung zur Messung des Abstandes bzw. der Bewegung zwischen zwei durch eine Dichtung getrennten Maschinenteilen, dadurch gekennzeichnet, daß in die zumindest teilweise aus nichtmetallischem Material bestehende Dichtung (3) zumindest eine eine Induktivität bildende Flachspule mit ihrer Hauptebene in der Ebene der Dichtung derart eingebettet ist, daß sich ihr Induktivitätswert bei einer Änderung des Abstandes (d) der Maschinenteile ändert und daß eine Meßschaltung zur Messung des Induktivitätswertes der zumindest einen Induktivität und damit zur Bestimmung des Abstandes bzw. der Bewegung vorgesehen ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Flachspule aus dünnem Metallblech ausgestanzt ist.
8. Vorrichtung zur Messung des Abstandes bzw. der Bewegung zwischen zwei durch eine Dichtung getrennten Maschinenteilen, dadurch gekennzeichnet, daß in die zumindest teilweise aus nichtmetallischem Material bestehende Dichtung (3) zumindest zwei einen Kondensator bildende Kondensatorbeläge (7,11; 9,10; 13,14,15; 16,17; 18,19) derart eingebettet sind, daß sich ihr Abstand bei einer Änderung des Abstandes (d) der Maschinenteile ändert und eine Kapazitätsänderung des mindestens einen Konden¬ sators ergibt, und daß eine Meßschaltung zur Messung der Kapazi¬ tät des zumindest einen Kondensators und damit zur Bestimmung des Abstand des bzw. der Bewegung vorgesehen ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die einen Kondensator bildenden Kondensatorbeläge (7,11; 9,10; 13,14,15; 16,17; 18,19) mit einer Induktivität zur Bildung eines Schwingkreises verbunden sind, und daß die Meßschaltung die Resonanzfrequenz des Schwingkreises mißt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Induktivität in die Dichtung benachbart zu dem jeweils zugeordneten Kondensator eingebettet ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Dielektrikum des mindestens einen Kondensators durch das Material der Dichtung gebildet ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Dielektrikum des mindestens einen Kondensators durch ein von dem Material der Dichtung abweichende Isoliermaterial gebildet ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, bei dem die Dichtung eine innenliegende federelastische Schicht ein¬ schließt, die an vorgegebenen Bereichen mit wellenförmigen Vorsprüngen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Kondensatorbelag (13, 14,15; 16,17; 18,19) im Bereich eines Vorsprungs angeordnet ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kondensatorbelag (7) durch eine in der Dichtung vorgesehene metallische Einfassung (7) einer Durchbrechung in der Dichtung gebildet ist.
EP96943072A 1995-12-18 1996-12-10 Verfahren und vorrichtung zur messung des abstandes bzw. der bewegung zwischen zwei durch eine dichtung getrennten maschinenteilen Withdrawn EP0868645A1 (de)

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