JP2000065693A - 摩耗を監視するための摩耗モニタ - Google Patents

摩耗を監視するための摩耗モニタ

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JP2000065693A
JP2000065693A JP11215487A JP21548799A JP2000065693A JP 2000065693 A JP2000065693 A JP 2000065693A JP 11215487 A JP11215487 A JP 11215487A JP 21548799 A JP21548799 A JP 21548799A JP 2000065693 A JP2000065693 A JP 2000065693A
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wear
piston
support ring
sensor
antenna
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Peter Steinrueck
シュタインリュック ペーター
Wolfgang Zeppelzauer
ツェッペルツァウアー ヴォルフガンク
Franz Seifert
ザイフェルト フランツ
Alfred Pohl
ポール アルフレート
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Hoerbiger Ventilwerke GmbH and Co KG
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Hoerbiger Ventilwerke GmbH and Co KG
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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
    • G01D5/48—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 wave or particle radiation means
    • G01D5/485—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 wave or particle radiation means using magnetostrictive devices

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 公知の装置及び方法の欠点が回避され、簡単
な形式でピストン圧縮機の可動構成部材、例えば支持リ
ングの残余厚さ規定を行えるようにする。 【解決手段】 水平方向で作業するピストン圧縮機のピ
ストン（５）の支持リング（７）の摩耗を監視するのに
適した摩耗モニタは、支持リングの厚さを少なくとも間
接的に監視するセンサ（９）を有していて、該センサ
が、支持リングの領域で一緒に移動可能に配置されてい
てかつ評価ユニット（１８）に接続された定置の呼出し
ユニット（１６）を介して無接触式に呼出し可能であ
る。センサが、受動的な表面波・素子（２３）を有して
いて、該素子の音響的な反射特性が支持リングの摩耗に
依存する支持リング厚さに関連しており、前記エレメン
トが、一緒に移動可能なセンサアンテナ（１９）に接続
されており、呼出しユニットが、該呼出しユニットに連
結された呼出しアンテナ（２０）を有している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、定置の表面に圧着
されて該表面に対して相対的に摩擦運動する構成部材の
摩耗を監視するための、特にピストンリング等の摩耗を
監視するための摩耗モニタであって、可動な構成部材の
厚さを少なくとも間接的に監視する、評価ユニットに接
続されたセンサが設けられている形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】前記形式の装置は、極めて異なる関連性
で公知でありかつ通常、例えばガイドエレメント、シー
ルエレメント、制動エレメント等としての摩耗する構成
部材を有する装置をでき得る限り（つまり、通常実際の
客観的に与えられる摩耗限界まで）作動状態で維持し
て、摩耗した構成部材を交換するのに必要な停止時間を
装置のその他の作動時間に関連してできるだけ少なく維
持するために用いられる。例記した使用ケースでは、直
接的な、例えば視覚的な摩耗チェックは装置の停止及び
多くは装置の部分的な解体によってのみ可能であるが、
このことは、このように実施されるチェックのためにし
ばしば許容し得ない停止時間を必要とする。
【０００３】ピストンリング等の特別に要求された摩耗
監視に関連して、次のような例えばピストン圧縮機と関
連した基本的な問題点が生ずる。つまり、ピストン及び
大型機械が垂直方向で整列されていない場合には特にピ
ストンの重量は滑りガイドを介してシリンダライナに支
持される。このために、ピストンには通常支持リングが
設けられ、この支持リングは潤滑された圧縮機の場合
に、潤滑フィルムに沿って摺動する金属材料、有利には
軟質金属合金又はプラスチックから形成される。
【０００４】潤滑されない（乾式運転される）往復動ピ
ストン圧縮機の場合には事実上、特に有利な滑り特性を
有する非金属材料（特にプラスチック）から成る支持リ
ングのみが使用されるが、いずれにせよ支持リングはあ
る程度の摩耗にさらされる。シリンダライナ又はピスト
ン自体の障害を回避するために、前記支持リングは所定
の残余厚さまでのみ使用されかつ次いで交換されねばな
らない。従って、交換時点を確定するために、支持リン
グのその都度の残余厚さを検出することが重要である。
圧縮機の不必要な停止を回避するために、最適には圧縮
機作動状態で圧縮機シリンダを解体することなしに支持
リング摩耗の規定できるようにすることが所望される。
【０００５】例えばピストン圧縮機のシリンダ内部の上
述の支持リングのような摩耗にさらされる構成部材の残
余厚さの測定は、上述のように一般に対応する装置の作
動中に生ずる条件に基づき困難にのみしかも多くの場合
多額の費用をかけて可能にされるので、現在までそれぞ
れの構成部材の摩耗状態を間接的に規定するために種々
の方法及び装置が公知である。
【０００６】従って例えば、アメリカ合衆国特許第４９
８７７７４号明細書から公知の装置における記述の往復
動ピストン圧縮機の場合には、支持リングの残余厚さを
間接的に規定するためにピストンロッドの垂直方向のポ
ジションが利用される。ピストンロッドの沈みの測定は
例えば、外部から容易に接近可能な個所、例えばクラン
クケースに面したピストンロッドパッキング側で誘導式
の信号発生器によって行われる。この場合いずれにせ
よ、センサとピストンロッドとの間の測定される間隔が
多くのファクタによって影響されるという、問題が生ず
る。
【０００７】支持リングの本来重要な厚さ以外に、圧縮
機のクロスヘッドの垂直方向位置、ピストンロッドの撓
み、シリンダ内でのピストンの垂直方向の遊び及び支持
リングと測定点との距離は、最終的に正確に考慮すべき
重要性をもたない。更に測定結果には付加的に、許容誤
差、幾何学的な関係及び瞬間的なクランク角度位置並び
に作用する力の結果としての変形も影響を及ぼす。前記
の不都合な影響を排除するために、記述の公知の装置に
おいては既に、ピストンロッド沈みの規定を適当に選択
されたクランク角度の場合に周期的に実施することが提
案されており、これによって測定結果を誤らせる多くの
効果が排除されかつ支持リングの摩耗を比較的最適な近
似値で規定できる。このためにいずれにせよ機械回転数
と測定との同期化が必要であり、このためにはずみ車又
はクランク伝動装置の別の適当な個所に設けられる付加
的な信号発生器の信号が利用される。
【０００８】このような回転ポジションセンサのための
付加的な取付け費用を回避するために、更に既に、ピス
トンロッド沈みの時間的な経過をストロークに亘って記
録しかつ回転数に同期した信号を放棄して適当な数学的
な評価によって支持リングの摩耗を推論することが提案
されている。
【０００９】いずれの場合でも、ピストンロッドの磁気
的な特性に対する感度の点でピストンロッド沈みを誘導
式に規定することに付加的な欠点がある。それというの
も、ピストンロッドにはしばしば摩耗を抑制する被覆層
が備えられるからである。この被覆層は不均一な壁厚さ
を有しかつしばしば反磁性の特性を有するので、このよ
うな形式でピストンロッド沈みを規定することは場合に
よっては基本的なエラーを伴う。
【００１０】更に、例えばヨーロッパ特許公開第５３８
７７１号明細書によれば、可動な機械部分の摩耗を診断
するための方法が提案されていて、この場合、水平に作
業するピストン圧縮機の支持リングにおける摩耗測定と
関連して、ピストンロッドの沈みが空気力式の信号発生
器によって規定され、この信号発生器はノズル／バッフ
ル（nozzle baffle）・原理に従って作業しひいては誘
導式の測定法によって上述の困難性を回避する。この場
合にも摩耗規定の前記形式の別に記述の欠点が依然とし
て生ずる。
【００１１】特にピストン圧縮機の支持リングの摩耗を
監視するための上述の方法を更に改善するために、ピス
トンロッドの沈みを異なる２つのポジションで同時に測
定する機構が提案されている。適当な評価により瞬間的
なクランク角度を検出する際にクロスヘッドの垂直方向
位置の影響が排除される。しかしながら実地においては
理論的な利点は証明されていない。それというのも、両
測定の測定エラーが不都合な形式で重畳されるからであ
る。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は前述の
公知の装置及び方法の欠点が回避され、特に簡単な形式
でピストン圧縮機の前述の支持リングのような可動構成
部材の残余厚さの規定を行えるように、冒頭に述べた形
式の摩耗モニタを改良することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】前記課題は本発明によれ
ば、冒頭に述べた形式の摩耗モニターにおいて、センサ
が可動な構成部材の領域で該構成部材と一緒に移動可能
に配置されていてかつ評価ユニットに接続されている定
置の呼出しユニットを介して無接触式に呼出し可能であ
ることによって、解決された。
【００１４】
【発明の効果】このような本発明の構成によって、可動
な構成部材の厚さを監視するセンサは構成部材に密接し
て可動な構成部材自体にもしくは可動な構成部材と一緒
に移動可能な、構成部材の支持体に配置できる。これに
よって、公知の監視法における上述の幾何学的な障害フ
ァクタが初めから排除される。何らかの個所で外的に防
護して配置可能な呼出しユニットは、センサを連続的に
もしくは準連続的に又は例えば同様に規定のクランク角
度ポジションの場合に周期的に呼出すことでき、これに
よって常に、最早費用をかけて修正する必要のない摩耗
信号を得ることができる。
【００１５】原則的にセンサとして上述の関連性におい
てそれぞれ適当な無接触式に呼出し可能な厚さセンサが
考慮されるけれども、特に有利には本発明の構成では、
センサが受動的な表面波・素子を有していて、該素子の
音響的な反射特性が可動な構成部材の摩耗に依存する構
成部材厚さに関連しており、前記エレメントが、一緒に
移動可能なセンサアンテナに接続されており、この場合
呼出しユニットがこれと連結された呼出しアンテナを有
している。表面波・素子はマイクロエレクトロニクスの
公知の素子であり、この素子は、国際公開第９３／１３
４９５号明細書によれば、極めて種々の測定値を検出及
び伝達するためのセンサとしても構成できる。
【００１６】この場合、音響的な表面波を電気的に励起
するための及び表面波を電気的な交流電圧に戻し変換す
るための圧電効果が利用される。このために圧電式のサ
ブストレートには、通常互いに噛合する導体路、いわゆ
るインターデジタル変換器が取り付けられている。イン
ターデジタル変換器の１つは、無線式に呼出しアンテナ
を介して高周波パルスを供給されるアンテナに電気的に
接続されている。これによって前記インターデジタル変
換器において圧電効果によってＨＦ・信号が、互いに離
反する２つの部分波としてサブストレートに沿って拡散
する音響的な表面波に変換される。
【００１７】前記両部分波は、互いに無関係にサブスト
レートに設けられた別のインターデジタル変換器におい
て逆向きの圧電効果により再びＨＦ・信号に戻し変換さ
れるか又は供給・インターデジタル変換器に対して反射
される。この場合、サブストレートに対する種々の外的
な影響（機械的な負荷、温度等）は、音響的な表面波の
伝播時間に影響を及ぼしひいては別のインターデジタル
変換器の１つを介してもしくは供給・インターデジタル
変換器を介して再び放射される応答信号もしくはこの信
号の遅延により、所定の個所でサブストレートに作用す
る影響についての情報を得ることができる。
【００１８】更にこれに関連して国際公開第９６／３３
４２３号明細書から、表面波技術におけるラジオ伝送に
より呼出し可能なセンサが公知であり、この場合別のイ
ンターデジタル変換器の少なくとも１つが感知エレメン
トとしてのインピーダンスと組み合わされていて、この
インピーダンスが終端抵抗として前記インターデジタル
変換器に電気的に接続されている。この外的なインピー
ダンスはその大きさの点で監視された測定値によって変
えられひいては接続されるインターデジタル変換器の音
響的な反射特性を規定する。特に、例えば外的なインピ
ーダンスを介して短絡されたインターデジタル変換器
は、音響的な表面波を最小限のみ反射する。センサとし
て作用するこのインピーダンスの種々の実現により、極
めて種々の測定及び監視課題を実施することができる。
この場合、上記公知の明細書では、容量式のポジション
／行程センサ、湿度センサ、誘導式の変位／ポジション
信号発生器等が述べられている。
【００１９】ピストン圧縮機（特に垂直方向で作業しな
いピストン圧縮機）のピストンのプラスチック・支持リ
ングの摩耗を監視するために、本発明の特に有利な構成
では有利には、呼出しアンテナがピストン圧縮機のシリ
ンダ室の内側の制限部に配置されていてかつ圧力密な接
続部を介して呼出し及び評価ユニットに接続されてお
り、この場合、表面波・素子のセンサアンテナは有利に
は、ピストン運動時にセンサアンテナが周期的に呼出し
アンテナに密接するように、ピストンに配置されてい
る。
【００２０】これによって極めて簡単な装置が得られ、
この装置においては、初めから両アンテナ相互の位置決
めにより規定の位置（例えばピストン運動の死点の１
つ）における測定値の測定もしくは伝達が行われる。こ
の場合当然両アンテナは極めて密接しているので、外乱
の影響を受けずに確実な監視を行うことのできる小さな
信号強さで十分である。アンテナを介したラジオ伝送の
代わりに、容量式の又は誘導式の連結により公知の形式
で無線式の信号伝達を行うこともできる。
【００２１】本発明の別の有利な構成ではセンサは、支
持リングとは無関係に支持リングの近くでピストン、有
利にはピストンの下面に配置された摩耗エレメントを有
していて、該摩耗エレメントは、支持リングと同じよう
に又は支持リングよりも容易に摩滅可能でありかつ摩耗
エレメントの半径方向の厚さを表面波・素子及び呼出し
及び評価ユニットを介して呼出し可能である。この構成
は特に、このような支持リングがしばしばピストンに対
して相対的に自由回転可能にピストン（通常溝に）支承
されていているために、有利であり、従って、両アンテ
ナ相互の不変な整列は、表面波・素子がセンサアンテナ
と共に支持リング自体に配置される場合にのみ付加的な
手段によって保証される。
【００２２】更に前記構成は支持リングの製作に関し利
点をもたらし、この場合、表面波・素子用の圧電式のサ
ブストレートを包括する必要はない。表面波・素子及び
所属のセンサアンテナのサイズには、これらエレメント
が支持リングの近くで別個の摩耗エレメントに配置され
る場合には、基準はない。
【００２３】本発明の別の有利な構成では前記の別個の
摩耗エレメントは、表面波・素子の反射・インターデジ
タル変換器に接続されたプレートコンデンサの誘電体を
形成し、プレートコンデンサのピストン側のプレートは
摩耗エレメントの伝導性の電極又はピストンによって形
成されかつ別のプレートはシリンダ室の伝導性の内側の
制限部によって形成されていてかつ両プレートの間隔に
よって規定されたプレートコンデンサのキャパシタンス
は表面波・素子を介してセンサ信号を供給する。これに
よって、反射・インターデジタル変換器のための上述の
推論の簡単かつ頑丈な構成が生ぜしめられ、インターデ
ジタル変換器は、摩耗に関して監視される支持リングの
残余厚さに直接関連して、残余厚さが表面波・素子の応
答信号において容易に規定できるようにように、変化す
る。
【００２４】上述の関連性において特に有利には本発明
の構成によれば、プレートコンデンサのキャパシタンス
は（インターデジタル変換器に対する）プレートコンデ
ンサの接続導路のインダクタンスと協働して反射・イン
ターデジタル変換器のためにその都度の直列共振の近く
でインピーダンスを形成する。これによってほぼ、イン
ピーダンスが進行する摩耗の結果として変化しない限
り、音響的な表面波を最小限のみ反射する反射・インタ
ーデジタル変換器の既述の短絡が達成される。この構成
は共振の近くでインピーダンスを変化させるための極め
て敏感な測定回路を生ぜしめる。この場合、直列共振近
くの極めて急勾配のインピーダンス変化が摩耗プロセス
の測定のために利用される。
【００２５】本発明の別の構成では摩耗エレメントは、
厚さが減少するにつれて変化する抵抗及び／又は対応し
て変化するインダクタンスを有し、該インダクタンス
は、表面波・素子の反射・インターデジタル変換器に接
続されている。種々の使用にとって極めて有利な前記構
成は、それ自体で共振回路を有する上述の構成とは異な
って絶対的な反射最小値を生ぜしめず、これによって、
測定値の分解能は相応に小さくなる。前記インダクタン
スが例えば一定のキャパシタンスと組合わされて振動回
路を形成する場合には、これに関連して上述した利点が
再び得られる。
【００２６】本発明の別の有利な構成ではセンサは、支
持リングとは無関係に支持リングの近くでピストンに配
置された滑り片を有していて、該滑り片の摩耗度は支持
リングの摩耗度に比してごく少量であり、前記滑り片
は、シリンダの内壁に弾性的に圧着されかつ機械的に表
面波・素子に作用する。これによって、例えば片側で緊
締されたサブストレートの撓みによるサブストレートの
機械的な影響とサブストレートに沿って伝播する表面波
との関連性が本来のセンサ信号を得るために利用され、
これによって、外乱の影響を受け難い極めて頑丈な装置
が得られる。
【００２７】本発明の別の有利な構成では表面波・素子
は、厚さに関連して影響を及ぼされる反射・インターデ
ジタル変換器に付加的に、可動な構成部材の厚さとは無
関係な音響的な反射特性を有する少なくとも１つの別の
反射・インターデジタル変換器を備えている。これによ
って例えば、前記反射の温度関連性によって本来の摩耗
監視の温度関連性が補償されるか又は例えば温度又は湿
度の別の測定も実施できる。
【００２８】
【発明の実施の形態】従来技術を図示した第１図では、
概略的に水平方向で作業するピストン圧縮機の一部が図
示されている。クランク伝動装置１及びクロスヘッド２
を介してクランク軸３の回転運動は、ピストン５を含め
たピストンロッド４の往復運動に変換され、これによっ
てピストンはシリンダ６（及び図示しない流入弁及び流
出弁）と協働して、流入導路（同様に図示せず）を介し
て供給される媒体を圧縮して流出導路（同様に図示せ
ず）に搬送する。この場合、通常シリンダ６内でシール
を行うピストンリング（図示せず）を備えたピストン５
の、シリンダ６に対して相対的な支持は、ピストン５の
中央に設けられた支持リング７を介して行われ、この支
持リングは、潤滑されずに作動する圧縮機の場合には通
常特に有利な滑り特性を有する（種々のプラスチック）
非金属材料から形成されかつそれ故作動中にある程度の
摩耗を受ける。
【００２９】圧縮機が作動している場合にシリンダ６を
開放せずに支持リング７の摩耗状態に関する情報が与え
られるようにするために、シリンダ６内へのピストンロ
ッド４の貫通部でシールパッキン８の領域にセンサ９が
設けられていて、このセンサは、例えば誘導式にシリン
ダ６に対して相対的なピストンロッド４の沈みを監視し
かつ評価ユニット（図示せず）に知らせる。センサ９の
信号がピストンロッド４の大抵は経験的に検出される限
界沈みを表示した場合には、圧縮機が停止されかつ所要
の部分解体により支持リングが交換され、前記限界沈み
以降は支持リング７はピストン５とシリンダ６の内壁と
の間の接触を最早確実に阻止しない。
【００３０】シリンダ６内でのピストン５のガイドの結
果として及びガイド（図示せず）に沿ったクロスヘッド
２のガイドの結果として並びに圧縮機作動中に支持リン
グ７から可変な間隔をおいてセンサ９を配置した結果と
して、センサ９の信号を冒頭に述べた形式の支持リング
７の実際の摩耗に関連させる場合に困難性が生じ、これ
によって最終的に安全性の理由から大抵は、支持リング
の実際の摩耗が支持リング交換をまだ必要としないにも
拘わらず、支持リングが交換されねばならなくなる。
【００３１】第２図では、本発明によるピストン圧縮機
の第１図でみて右側の領域のみを詳細に図示している。
この場合ピストン５は、外側に位置する２つの支持リン
グ７を介してシリンダ６の内壁に対して支持されてい
て、この場合両支持リング７の間に別個の３つのピスト
ンリング１０が設けられている。ピストン５は、ナット
１１を用いてピストンロッド４に固定されていて、この
ピストンロッドは、シールパッキン８を介して外部に案
内されていてかつ（図示しない形式で）第１図の図示に
相応してクロスヘッドを介して駆動される。
【００３２】更にこの場合、このような圧縮機の場合に
一般的であるように自動的に構成されている両側に配置
された圧力弁１２並びに両側に設けられた吸込み弁１３
が図示されている。この場合吸込み弁１３は、図示の実
施例においてアンローダ１４を備えていて、このアンロ
ーダは公知の形式で（詳述しない）圧縮機の搬送出力を
調整することができる。
【００３３】この場合、支持リング７の摩耗を間接的に
監視するためにセンサ９は、シリンダ６のカバー１５の
側で該カバー側に設けられた支持リング７の領域に支持
リングと一緒に移動可能に配置されていてかつカバー１
５の領域に定置に配置された呼出しユニット１６を介し
て無接触式に呼出し可能であり、この呼出しユニットは
導路１７を介して評価ユニット１８に接続されている。
このためにセンサ９は、第３図乃至第８図で詳述するよ
うに、受動的な表面波・素子を有していて、この素子の
音響的な反射特性は、支持リング７の摩耗に依存する支
持リング厚さに関連していて、前記表面波・素子は該素
子と一緒に移動するセンサアンテナ１９に接続されてい
る。
【００３４】呼出しユニット１６は、これに接続された
呼出しアンテナ２０を有していて、この呼出しアンテナ
は、圧縮機のシリンダ室６の内側制限部に配置されてい
てかつ圧力密な接続部２１を介して呼出し及び評価ユニ
ット１８に接続されている。センサアンテナ１９は、該
アンテナがピストン運動時に周期的に、この場合ピスト
ン５の上死点の領域で、呼出しアンテナ２０の近くに来
るように、ピストン５に配置されている。
【００３５】第２図のセンサ８の機能もしくはセンサの
呼出しは、以下に第３図乃至第５図に基づき説明する。
【００３６】圧電式のサブストレート２２には、公知の
表面波・素子２３を形成するために互いに噛合する導体
路として構成されたインターデジタル変換器（IDT 1-ID
T 3）が形成されていて、このインターデジタル変換器
のうちインターデジタル変換器IDT 1 は、センサアンテ
ナ１９に電気的に接続されている。呼出しユニット１６
の呼出しアンテナ２０からは、導路１７を介して供給さ
れる高周波パルスが放射される（第４図で符号２４で図
示）。この高周波パルスは無接触式にセンサアンテナ１
９に供給されかつインターデジタル変換器IDT 1 を介し
てサブストレートの圧電効果により音響的な表面波に変
換される。
【００３７】この表面波自体は、２つの離反する部分波
の形状でサブストレート２２に沿って伝播し、この場合
左向きに進む部分波は、サブストレート２２の縁部で吸
収器（詳細に図示せず）において消滅する。右向きに進
む部分波は、別に設けられた各インターデジタル変換器
IDT ２，IDT ３（多数設けることもできる）において音
響的な表面波として反射する。それというのも、これら
インターデジタル変換器IDTにおいてまず音響的な表面
波がＨＦ・信号に戻し変換され（逆向きの圧電効果に基
づき）ひいては再び正規の圧電効果に基づき反射波の励
起が行われるからである。
【００３８】反射する部分波は、インターデジタル変換
器IDT 1 における数マイクロ秒のその都度の音響的な伝
播時間後に再びＨＦ・パルスに戻し変換されかつセンサ
アンテナ１９を介して呼出しアンテナ２０に戻し伝達さ
れる（対応するパルスは第４図で符号２５及び２６で図
示）。
【００３９】サブストレート２２が例えば熱作用によっ
て又は外的な力による機械的な変形によって影響を及ぼ
された場合には、表面波の伝播特性が変化する。従って
表面波・素子２３は、呼出しユニット１６もしくは評価
ユニット１８においてインターデジタル変換器IDT間の
表面波の伝搬時間が規定されることによって、直接セン
サ９として使用できる。従って無線式に例えば温度、変
形及びこの値に変換可能な全ての物理的な影響が、ラジ
オ伝送により供給される呼出し信号以外に別のエネルギ
源を必要としないセンサ９で測定されかつ広範の温度及
び圧力領域で再現可能な結果が得られる。
【００４０】つまりこのような簡単な形式で既にセンサ
９は第２図による配置形式において支持リング７の摩耗
を監視するため使用され、この場合、サブストレート２
２は例えば、（直接的に又はレバー偏向手段等を介し
て）支持リング７の厚さが減少した場合にサブストレー
トが機械的に湾曲するように、ピストン５に配置されて
いて、このような湾曲は、記述の形式で監視もしくは無
接触式に呼出しできる。
【００４１】第５図の実施例では、第３図の実施例とは
異なって、インターデジタル変換器IDT 3 （インターデ
ジタル変換器IDT ２又は別のインターデジタル変換器ID
Tであってもよい）は、外部の終端インピーダンスＺに
接続されていて、この終端インピーダンスは、インター
デジタル変換器IDT 3 の音響的な反射特性を規定しかつ
例えば第６図に図示の形式で支持リング摩耗によって影
響を及ぼされる。
【００４２】インターデジタル変換器IDT 1 を介して呼
出しアンテナ２０によってラジオ伝送されたされた表面
波・パルスが励起され、インターデジタル変換器IDT 3
において記述の形式で反射されかつＨＦ・パルスとして
呼出しユニット１６に戻しラジオ伝送された場合には、
インターデジタル変換器IDT 1 とインターデジタル変換
器IDT 3 との間の表面波の２倍の伝搬時間だけ遅延され
た応答信号の振幅及び位相関係が終端インピーダンスに
関連して変化する。特に例えば短絡されるインターデジ
タル変換器IDT 3 は表面波を最小限のみ反射する。
【００４３】インターデジタル変換器IDT 3 の短絡は、
終端インピーダンスＺがコネクションインダクタンス及
び寄生キャパシタンスと協働して共振的な直列振動回路
を形成することによって、得られる。つまり、直列共振
の近くでは終端インピーダンスＺは、表面波・遅延区間
と関連して終端インピーダンスＺを変化させるための極
めて敏感な測定回路を形成する。このことを度外視し
て、インターデジタル変換器IDT 3 に終端インピーダン
スＺを備えた直列振動回路を形成する代わりに、支持リ
ング７の摩耗によって変化するオーム抵抗又は相応に変
化するインダクタンスを接続でき（第７図参照）、この
場合、共振回路を備えた構成とは異なって、インターデ
ジタル変換器IDT 3 において絶対的な反射最小値は得ら
れず（付加的な手段によって再び共振条件が満たされな
い限り）かつこれに相応して測定値の分解能も小さくな
る。
【００４４】第６図では、センサ９の相応の構成により
上述の直列共振にアプローチするための可能性が図示さ
れている。この場合センサ９は、支持リング７とは無関
係に支持リングの近くでピストン５に、有利にはピスト
ンの下面に配置された摩耗エレメント２４を有してい
て、この摩耗エレメントは支持リング７と同じように又
は支持リングよりも容易に摩滅可能でありかつ摩耗エレ
メントの半径方向厚さを表面波・素子２３及び呼出し及
び評価ユニット（図示せず）を介して呼出し可能であ
る。
【００４５】このために、摩耗エレメントは、シリンダ
の壁部に面した領域で、表面波・素子２３の反射・イン
ターデジタル変換器（第５図 IDT 3）に接続されるプレ
ートコンデンサ２６の誘電体２５を形成している。この
場合、プレートコンデンサのピストン側のプレート２７
は、摩耗エレメント２４の別個の伝導性の電極によって
かつ別のプレートはシリンダ６の伝導性の内側の金属的
な制限部によって形成されている。
【００４６】摩耗エレメント２４の適当な構成では、ピ
ストン側のプレート２７は例えばピストン自体によって
又は摩耗エレメント２４のピストン側端部の被覆層によ
って形成できる。従って、両プレートの間隔ひいては隣
接する支持リングの摩耗によって規定されるプレートコ
ンデンサ２６のキャパシタンスは、表面波・素子２３を
介してセンサ信号を供給する。既述のようにプレートコ
ンデンサのキャパシタンスは、（第５図のインターデジ
タル変換器IDT 3 に対する）接続導路のインダクタンス
と協働してインターデジタル変換器IDT 3のために直列
共振の近くでインピーダンスＺが形成されるように、設
計されている。
【００４７】支持リング７と共に摩耗エレメント２４が
摩耗した場合には、インターデジタル変換器IDT 3 用の
インピーダンスひいては記述の形式でインターデジタル
変換器の音響的な反射特性が変化する。この場合測定の
高い感度は、直列共振の近くで極めの急勾配のインピー
ダンス変化が摩耗プロセスの測定のために利用されるよ
うに、調節されている。
【００４８】第７図によれば、コンデンサの代わりに可
変な抵抗２８が表面波・素子２３（もしくは第５図のイ
ンターデジタル変換器IDT 3）に接続されていて、これ
によって、同様にインターデジタル変換器IDT 3 の反射
特性の変化が生ずる。この場合、絶対的な反射最小値は
得られずかつこれに相応して測定値の分解能が小さくな
る。付加的に、相応に軟質の金属性のストッパコンタク
ト２９（例えば銅から成る）を最大限許容される摩耗を
警報するために設けることができる。
【００４９】第８図による実施例では、摩耗しない又は
適当に僅かに摩耗する滑り片３０又はこれに連結される
鉄心３１が設けられていて、この鉄心は、支持リング７
の厚さが減少した場合にばね３２の力に抗してコイル３
３内に押し込まれひいては矢張り表面波・素子２３（も
しくは表面波・素子のインターデジタル変換器IDT 3）
に接続されたコイル３３のインダクタンスを摩耗に関連
して変化させる。
【００５０】第９図によれば、同様に支持リング７とは
無関係に支持リング近くでピストン５に配置された滑り
片３４が設けられていて、この滑り片は矢張り支持リン
グ７の摩耗度に比してごく少量の摩耗度を有していてか
つばね３２を介して支持されてピストン５の適当な切欠
き内で半径方向で案内されている。マンドレル３５を介
して滑り片３４は、例えば左側で片側を緊締された表面
波・素子２３に矢印３６の方向で作用し、これによっ
て、表面波・素子２３のサブストレートに沿って伝播す
る音響的な表面波は、記述の形式で支持リング７の摩耗
に関連して影響を及ぼされる。
【００５１】ラジオ伝送チャンネル及びその他の伝達経
路とは無関係に、例えば終端インピーダンスＺによって
規定されてインターデジタル変換器IDT 3 において反射
する表面波・パルスの振幅を評価できるようにするため
に、第５図によればサブストレート２２に、摩耗とは無
関係な音響的な反射特性を有する少なくとも１つの別の
反射式インターデジタル変換器IDT（IDT2）が設けられ
ている。これによって、インターデジタル変換器IDT 3
及びインターデジタル変換器IDT 2 において反射する音
響的なパルスの比形成によって測定効果が規定可能であ
る。
【００５２】更に、表面波・サブストレートの温度も個
々の反射間の音響的な伝搬時間から規定可能であり、こ
れによって、例えば第２図による配置形式と関連して所
属の圧力弁１２の領域での極めて有利な温度測定が可能
になる。このような温度測定は摩耗測定に対する温度変
化の作用を補償するために使用される。同様に、支持リ
ング７の摩耗の対称性を検出するために又は圧力、温
度、ガス組成等のような物理的な値を別個に規定するた
めに、多数の別個の表面波・エレメントを使用すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術の、往復動ピストン圧縮機の支持リン
グの摩耗監視手段を概略的に示す図。
【図２】本発明による摩耗モニタを備えた水平方向で作
業する往復動ピストン圧縮機のシリンダ領域の部分的な
断面図。
【図３】センサとしての無接触式に呼出し可能な受動的
な表面波・素子の原則的な配置形成を示した図。
【図４】第３図の配置形式における呼出しパルス及び応
答パルスを概略的に示した図。
【図５】センサエレメントとしての外側に位置するイン
ピーダンスを有する反射・インターデジタル変換器の１
つが直列振動回路を形成する構成を示した、第３図に相
応する図。
【図６】第２図による往復動ピストン圧縮機に設けられ
た本発明による摩耗モニタの拡大部分断面図。
【図７】第２図による往復動ピストン圧縮機に設けられ
た本発明による摩耗モニタの拡大部分断面図。
【図８】第２図による往復動ピストン圧縮機に設けられ
た本発明による摩耗モニタの拡大部分断面図。
【図９】第２図による往復銅ピストン圧縮機に設けられ
た本発明による摩耗モニタの拡大部分断面図。
【符号の説明】
５ ピストン ６ シリンダ ７ 支持リング ９ センサ １６ 呼出しユニット １８ 評価ユニット １９ センサアンテナ ２０ 呼出しアンテナ ２１ 接続部 ２３ 表面波・素子 ２４ 摩耗エレメント ２５ 誘電体 ２６ プレートコンデンサ ２７ プレート ２８ 抵抗 ３３ インダクタンス ３４ 滑り片 IDT 1,2,3 インターデジタル変換器 Ｚ インピーダンス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｂ 21/00 Ｇ０１Ｂ 21/00 Ｗ (72)発明者 ヴォルフガンク ツェッペルツァウアー オーストリア国 ウィーン ヒュッターガ ッセ 23アー (72)発明者 フランツ ザイフェルト オーストリア国 ウィーン ノイヴァルデ ッガーシュトラーセ 47 (72)発明者 アルフレート ポール オーストリア国 ミステルバッハ ノイシ ュティフトガッセ 45

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 定置の表面（６）に圧着されて該表面に
    対して相対的に摩擦運動する構成部材（７）の摩耗を監
    視するための、特にピストンリング等の摩耗を監視する
    ための摩耗モニタであって、可動な構成部材（７）の厚
    さを少なくとも間接的に監視する、評価ユニット（１
    ８）に接続されたセンサ（９）が設けられている形式の
    ものにおいて、センサ（９）が可動な構成部材（７）の
    領域で該構成部材と一緒に移動可能に配置されていてか
    つ評価ユニット（１８）に接続されている定置の呼出し
    ユニット（１９）を介して無接触式に呼出し可能である
    ことを特徴とする、摩耗を監視するための摩耗モニタ。
  2. 【請求項２】 センサ（９）が、受動的な表面波・素子
    （２３）を有していて、該素子の音響的な反射特性が、
    可動な構成部材（７）の摩耗に依存する構成部材厚さに
    関連しており、前記表面波・素子が、一緒に移動可能な
    センサアンテナ（１９）に接続されており、呼出しユニ
    ット（１６）が、該呼出しユニットに連結された呼出し
    アンテナ（２０）を有している、請求項１記載の摩耗モ
    ニタ。
  3. 【請求項３】 ピストン圧縮機のピストン（５）のプラ
    スチック・支持リング（７）の摩耗を監視するために、
    呼出しアンテナ（２０）が、ピストン圧縮機のシリンダ
    室（６）の内側の制限部に配置されていてかつ圧力密な
    接続部（２１）を介して呼出し及び評価ユニット（１
    ６，１８）に接続されており、表面波・素子（２３）の
    センサアンテナ（１９）が有利には、ピストン運動時に
    センサアンテナが周期的に呼出しアンテナ（２０）に密
    接するように、ピストン（５）に配置されている、請求
    項２記載の摩耗モニタ。
  4. 【請求項４】 センサ（９）が、支持リング（７）とは
    無関係に支持リングの近くでピストン（５）、有利には
    ピストンの下面に配置された摩耗エレメント（２４）を
    有していて、該摩耗エレメントが、支持リング（７）と
    同じように又は支持リング（７）よりも容易に摩滅可能
    でありかつ摩耗エレメントの半径方向の厚さが、表面波
    ・素子（２３）並びに呼出し及び評価ユニット（１６，
    １８）を介して呼出し可能である、請求項３記載の摩耗
    モニタ。
  5. 【請求項５】 摩耗エレメント（２４）が、表面波・素
    子（２３）の反射・インターデジタル変換器（IDT 3）
    に接続されたプレートコンデンサ（２６）の誘電体（２
    ５）を形成しており、プレートコンデンサのピストン側
    のプレート（２７）が、摩耗エレメント（２４）の伝導
    性の電極又はピストン（５）によって形成されかつ別の
    プレートが、シリンダ室（６）の伝導性の内側の制限部
    によって形成されており、両プレートの間隔によって規
    定されたプレートコンデンサのキャパシタンスが、表面
    波・素子（２３）を介してセンサ信号を供給するように
    なっている、請求項４記載の摩耗モニタ。
  6. 【請求項６】 プレートコンデンサ（２４）のキャパシ
    タンスが、プレートコンデンサの接続導路のインダクタ
    ンスと協働して、反射・インターデジタル変換器（IDT
    3）のためにその都度の直列共振の近くでインピーダン
    ス（Ｚ）を形成するようになっている、請求項４記載の
    摩耗モニタ。
  7. 【請求項７】 摩耗エレメント（２４）が、厚さが減少
    するにつれて変化する抵抗（２８）及び／又は対応して
    変化するインダクタンス（３３）を有していて、該イン
    ダクタンスが、表面波・素子（２３）の反射・インター
    デジタル変換器（IDT 3）に接続されている、請求項４
    から６までのいずれか１項記載の摩耗モニタ。
  8. 【請求項８】 センサ（９）が、支持リング（７）とは
    無関係に支持リングの近くでピストン（５）に配置され
    た滑り片（３４）を有していて、該滑り片の摩耗度が、
    支持リングの摩耗度に比してごく少量であり、前記滑り
    片が、シリンダ（６）の内壁に弾性的に圧着されていて
    かつ機械的に表面波・素子（２３）に作用している、請
    求項３記載の摩耗モニタ。
  9. 【請求項９】 表面波・素子（２３）が、厚さに関連し
    て影響を及ぼされる反射・インターデジタル変換器（ID
    T 3）に付加的に、可動な構成部材の厚さとは無関係な
    音響的な反射特性を有する少なくとも１つの別の反射・
    インターデジタル変換器（IDT 2）を備えている、請求
    項２から８までのいずれか１項記載の摩耗モニタ。
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