JPS60109699A - 潤滑を監視する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、潤滑膜によって互いに絶縁されていて互いに
相対運動する互いに異なる導電性材料から成る２つの部
材、たとえば回転軸と滑り軸受けとの間の接触個所にお
ける潤滑を監視する方法及び装置に関する。

従来の技術 たとえば船舶用ディーゼル機関におけるクランク軸受け
のような、とりわけ大型機械における軸受は個所を監視
するばあい、軸受は損傷が始まる前にすでにただちに潤
滑の途切れが示され、かつ防止策がとられることが極め
て重要であり、このことによって軸受は及びクランク軸
を破壊せず、かつ周知の追従する損傷を伴う機械を中断
する。

軸の滑り軸受けのばあい、潤滑個所における接触する両
部材を、外側の接続線に設けられた電圧源を有する潤滑
個所から出ていく電流回路に位置させ、このばあい潤滑
膜の破損時に減少する電流回路抵抗を信号発生のために
使用することが公知である。

この場合外側の接続線に取付けられた従来の電圧源は、
電流回路内に潤滑個所を越えて流れる電流を生ぜしめる
。

このような公知の潤滑個所監視の場合には、良好の°潤
滑膜を流れるにもかかわらず、無傷でありかつ短時間だ
けだが、しかし軸と軸受けとの間に金属的な、かつそれ
故に低抵抗の接触が生じると、このことによって誤った
警報が鳴るという欠点がある。このような不都合な短時
間の低抵抗の接触は、複数の軸受は個所を同時に監視し
、かつ短時間の金属的な接触が静的に重ねられる場合に
は特にやっかいである。さらに化学的な添加物を含む潤
滑油は、それ自体ある程度の導電性を有することができ
、この導電性が、直接的な金属接触と、このような添カ
ロ物によって形成される導電性とを区別することを困難
にする。回転軸において、電流回路が１つのスリップリ
ングを介して接続されなけれはならず、かつこのスリッ
プリングにおける接触抵抗が高い量で揺れるので、この
ことによって測定はなお付加的に困難になる。

潤滑個所を監視するために、軸受は温度が種線の熱ツイ
ーンによって確認されて、許容できない程高くなる温度
の場合に警報を発生することも公知である。このような
熱ツイーンは温度を断続的にしか示さないので、及びこ
のＪ：うなツイーンを強さの理由から軸受けの表面には
十分に近づけることができないので、損傷個所からの熱
電流が熱ツイーンに達゛するまでの時間が遅れる。この
ことは、一般的に、軸受けにおいて局所的にのみ形成さ
れる損傷個所が熱ツイーンからひどく離れて位置する場
合には特に不都合である。

発明の課題 本発明の課題は、加熱により生じる潤滑の欠陥が、遅れ
ずに、発生時にすぐに確認されかつ誤った警報が確実に
排除されるような潤滑個所を監視する方法及び装置を提
供することである。

課題を解決するための手段 前述の課題を解決するために講じた方法の手段は、接触
個所における潤滑膜の破損時に、流れる摩擦熱によって
生じる熱起電力を、それだけで電圧源として使用するか
、あるいは軸受は個所の互いに異なる材料間のその他の
移行個所における熱電流によって生じる別の熱起電力と
関連させて電圧源として使用することである。

接触個所における信号規定さねた熱電対は、たとえば滑
り軸受けの場合には、鋼から成る軸と、軸受は半部に塗
付されていて、かつ一般的に軟鉄から成る滑り層とから
形成されており、この場合本発明による潤滑個所監視は
、誤った警報の発生を著しく阻止する。これは監視装置
が、−面では電流回路が潤滑膜破損の場合に生じる軸と
軟鉄軸受は層との金属的な接触により低抵抗になり、か
つ他面ではこの場合に生じる接触個所における摩擦熱が
同時に熱起電圧を生じる場合にしか応動しないからであ
る。このような両方の効果が一緒に生じることによって
、潤滑膜破損時に低抵抗になる電流回路内の電圧が降下
するさいにのみ警報信号をレリーズする熱電流が流れる
。

一般的に軸受けに及ぼされる極めて大きい力によって、
潤滑膜破損時には、熱が金属接触個所における発生点か
ら軸受けの接続する部分へ新しい熱が供給されると同じ
くしい速くは流れることができないので、大きな温度低
下を生じしめる著しく高い摩擦力が生じる。このような
温度低下により、生せしめられた熱起電力差ひいては低
抵抗の電流回路を流れる信号電流は相応して高くなり、
従って妨害時に強いかつはっきりした警報信号が発生す
る。信号発生は、点状の接触個所における潤滑膜破損の
瞬間にすぐに高い温度を生じ、この温度が電流回路の熱
起電力を衝撃的に惹起するので、遅れなしに行なわれる
。

本発明の場合、大きな面で接触する互いに異なる金属を
、一般的に実際には評価されな（・が利用できる電圧を
生じる熱電対として形成することができるということを
前提としている。なぜならば、このために、重なる部分
の面全体にわたって、熱信号を生せしめる温度を惹起し
なければならないからである。つまり、大きな面で接触
する種々の点における避けられない種々の温度のために
、種々の熱起電力が内部で短絡される。本発明により意
外な形式で、このことが軸受は個所で当てはまらないこ
とがわかった。

つまり、両方の互−・に異なる材料、たとえば軸と軸受
けとが大きな面で接触する場合にも、潤滑膜破損時の加
熱がまず１局所的にだけ生せしめられ、この場合、潤滑
膜の外側にはまずなお小さな熱区域が依然として存在し
ており、従って潤滑膜の絶縁作用によって、この熱区域
に生じる熱起電圧の電気的な短絡が阻止されるからであ
る。このことによって、潤滑個所監視のための熱起電力
が外方へ減少することができる。

監視個所において潤滑が申し分ない場合にも電流回路に
おいて妨害電圧が生じることがある。

この場合この妨害電圧はたとえば、潤滑媒体が互いに異
なる金属と一緒に導電性部材を形成することによって生
ぜしめられる直流的な電圧である。この妨害電圧が高抵
抗の電圧源に生じかつ熱起電圧の存在を偽る。この妨害
電圧を除去するために、有利な実施態様により、電流回
路を、低抵抗の抵抗を介して外側の接続線と短絡させて
、抵抗の抵抗値を、無傷の潤滑個所に存在する電気的な
接触抵抗より著しく小さくする。

電流回路内の高抵抗の電圧源から流れる電流は極めて小
さくかつそれ故に、外側の接続線の低抵抗の抵抗におい
て、妨害電圧としてはササいであるわずかな電圧降下し
か生じない。これに対して低抵抗の熱電対は潤滑膜破損
時に極めて高い信号電流を生ぜしめ、この信号電流が電
流回路の外側接続線において相応して高い電圧降下を惹
起し、このことによって妨害電圧に対する信号有効電圧
の比が極めて犬きくなる。

さらに有利な実施態様によれば、電流回路の外側の接続
線の電気抵抗における電圧降下を常に測定しかつ所定の
定格値を越えて上昇するさいに警報又は切換信号をレリ
ーズする。潤滑膜の破損が生じかつ生じた熱起電圧が所
定の定格値を越えて上昇すると、この場合に行なわれる
警報レリーズによって、効果的な軸受は半部が破れる前
に対策が講じられる。警報と同時に切換え信号によって
、軸受は個所における可動な部分のための駆動部が自動
的に押えられ又はスイッチオフされる。

別の実施態様によれば、短時間化じる電圧ピークによっ
て限界値を越えるさいに、振幅の上昇する傾向のある予
定の時間上のびん度が生じるまで警報発生を抑え、従っ
て両方の軸受は部分の短時間の、それ故に無害の金属的
な接触が熱起電圧を惹起する場合にも誤った警報を発生
しない。

さらに、共通の構成ユニット内に取付けられた潤滑個所
、たとえば多気筒機関のクランク軸の軸受は個所又はた
とえばモータ及び伝動装置のような別個の複数の軸受け
を同時に監視するために、全ての軸受けの共通の検出の
ため電流回路が、個々の潤滑個所から出ていく並列接続
の複数の分岐を有しており、かつ警報発生の後に警報を
レリーズする軸受けを、簡単な形式で測定及び個々の軸
受は温度の比較によって調査する。

個々の軸受は温度の連続する確認及び比較のために、定
置の軸受は部材とケーシングもしくは軸受は台との間に
それぞれ１つ取付けられた銅線を、熱電対−電流回路を
形成するために使用すると、検出が簡単な手段によって
可能であり、かつ警報をレリーズする軸受けの銅線にの
み別の軸受けに較べて著しく高い信号電流が流れ、この
信号電流が直接損傷個所の標示に使用される。

軸受けにおける潤滑個所を監視する場合、電流回路は一
般的に、回転する軸に当接するすり接触部材を介して外
側の接続線につながれている。このすり接触部材におい
て、とりわけ高い回転数によって、及び犬ぎな軸直径の
場合に不都合な摩擦が生じるので、さらに有利には電流
回路が、導電性の、かつ軸上に転動する段車を介して、
段車の犬ぎい段が軸の周面上を転動していてかつ小さい
段に電流回路の外側の接続線に接続されたする接触部材
が作用するように接続されている。このような導電性の
段車によって、すり接触部材における周速度が数倍だけ
減少され、従ってすり接触部材における摩耗、ひいては
生ぜしめられた電気的な抵抗変化が低く保持される。

測定効果を熱起電圧の極及びそれぞれの材料対の熱値と
は無関係にするために、さらに有利には電流回路に増幅
器が接続されており、該増幅器が、電流回路の極とは無
関係に正信号を発生するようになっている。

低抵抗の電流回路内に流れる熱電流は極めて犬ぎい値を
とるので、このような熱電流の磁界は測定効果として使
用することもできる。この目的のために、抵抗の代わり
に、リレーの一低抵抗のコイルが電流回路の外側の接続
線に組込まれている。このようなリレーは、規定の電流
の場合に応動するように調節されている。

実施例 第１図及び第２図に示された、以下には説明しない多気
筒−ピストンモータのためのクランク駆動装置のクラン
ク軸１が、滑り軸受は半部３．３’、３“を有する軸受
け２．２’、２″内に軸受けされている。良好な滑り特
性を得るために、滑り軸受は半部が、軸１に当接する側
において軟鉄層４．４’、４“で被われており、しかも
軟鉄層４と軸１との間に存在する潤滑個所５が軸受けの
過熱を阻止する。滑り軸受は半部３．３’。

３“が軸受は台６．６”、６“によって支持されており
、該軸受は台が共通のケーシング７と一体に形成されて
いる。

潤滑個所５を監視するために、滑り軸受は半部３及び軟
鉄層４及び軸１が、潤滑個所５かも出ていく電流回路８
内に位置しており、この電流回路は外側の接続線９を介
してその内に組込またれ低い抵抗の抵抗１０と短絡して
いる。外側の電気的な接続線９は、−面では導電性のケ
ーシング７に締付けられていて、かつ他面ではスリップ
リング１１を介して鋼製の軸１と導電的に接続される。

この場合軸受け２　、２’、　２″の全ての潤滑個所５
を同時に監視することができる。これは、電流回路８が
潤滑個所５を介して出ていく並列接続された複数の電律
分岐を有しており、この電流分岐が、金属製の滑り軸受
は半部３　、３’、　３″及び軟鉄層４．４’、４“を
有する種々の軸受は台６　、６’、　６″によって形成
されるからである。

潤滑個所５の１つにおける故障時に潤滑膜破損が生じる
と、電流回路は、この電流分岐内に生じる軸１及び軟鉄
層４の金属的接触のために低抵抗になりかつこの場合化
じる摩擦加熱により同時に、鋼から成る軸１と軸受け２
の軟鉄層４との間に高い熱起電圧が生じ、この熱起電圧
は大体において摩擦出力に比例する。熱起電圧は、軟鉄
層４と、別の金属材料から成る軸受は半部３との間の移
行個所１２において、及び軸受は半部３と、材料におい
て異なる軸受は台６との間の移行個所１３において生じ
る熱起電圧によっても、熱流及び材料対に関連して助成
される。

生ぜしめられた熱起電圧によって低抵抗にされる電流回
路８内で熱電流■が流れ、この熱電流は抵抗１０におい
て電圧降下Ｕを引起こす。

このシグナルが増幅器１４を介して指示装置１５へ送ら
れ、この指示装置が、限界を越えるさいに警報信号を、
かつ場合によってはモータのための切換信号を与える。

どの軸受けが警報装置をレリーズしたかを確認するため
に、第６図に示された軸受け２．２’。

２″に銅線１６．１６’、１６“が設けられており、銅
線がひずみ計１７，１１′、１７“を有している。

銅線１６が、−面では別の材料から成る軸受は半部３に
、かつ他面では潤滑個所５かも離れて位置するケーシン
グγに締付けられており、要するに熱電対−電流回路を
形成する。今や、警報装置をレリーズする軸受けの銅線
にだけ、温度差により定格の比較的高い信号電流が流れ
、この信号電流が損傷個所を直接指示する。

第４図による実施例の場合には、大きな段１９を有する
段車１８が軸１の周面で転動し、かつ弾性的に支承され
たすり接触部材２１が作用する小さな段２０を支持して
いる。すり接触部材２１が、電流回路８の外側の接続線
９に接続されており、かつ軸１に対する導電接続が、軸
上を転動する犬ぎな段１９の周面を介して行なわれる。

第５図に示された軸受は個所の電流回路内で測定された
熱電流についての線図から判るように、軸受は個所にお
いて潤滑膜が申し分ない場合には電流回路８においては
、障害電圧の原因：になるような電流２２は全く流れな
い。軟鉄層４と軸１との間の短時間の、それ故に無害の
金属接触が生じるさいには、このことによってレリーズ
された短時間の電流ピーク２３は定格値２４を越えた場
合にも抑えられる。これに対して潤滑膜がやぶれると、
電流ピーク及び熱電流が重なって、特性曲線区分２５に
示すように著しく上昇し、従って今や定格値２４を越え
ることによって警報装置がレリーズされる。

軸受は個所において講じた構成によって別の熱発生が阻
止されると、熱起電圧もしくは熱電流は極めて迅速に減
少し、このことによって潤滑の正常が簡単に監視される
。実験の結果、軸受は温度が高くなっても、著しい熱起
電力が生じないことが判った。

発明の効果 本発明によって得られる利点は、誤った警報の発生を著
しく阻止することである。さらに警報信号の発生は、潤
滑膜破損の瞬間にすぐに高い温度を生じ、この温度が電
流回路の熱起電力を衝撃的に惹起するので、遅れなしに
行なわれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は外側の接続線を介して接続された電流回路を有
する多気筒機関のクランク軸軸受けの縦断面図、第２図
は第１図による軸受は個所の拡大図、第６図は欠陥のあ
る軸受けを検出するためにそれぞれ１つの銅線を有する
軸受けの概略図、第４図は本発明の監視装置の別の実施
例を示す斜視図、第５図は熱電流の線図である。 １・・クランク軸、２．２’、２“・・・軸受け、３゜
３Ｌ、３１Ｌ・・・滑り軸受は半部、４　、４’、　４
”・・・軟鉄層、５・・・潤滑個所、６．６’、６“・
・・軸受は台、７・・・ケーシング、８・・・電流回路
、９・・・接続線、１０・・・抵抗、１１・・・スリッ
プリング、１２．１３・・・移行個所、１４・・・増幅
器、１５・・・指示装置、１６゜１６’、１６“・・・
銅線、１７．１７’、１７“・・・ひずみ計、１８・・
・段車、１９．２０・・・段、２１・・・すり接触部材
、２２・・・電流、２３・・・電流ピーク、２４・・・
定格値、２５・・・特性曲線区分。 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　潤滑膜によって互いに絶縁されていて互いに相対
   運動する互いに異なる導電性材料から成る２つの部材の
   間の接触個所における潤滑を監視する方法であって、前
   記両方の部材を電圧源及び外側の接続線を有し潤滑個所
   自体から出ていく電流回路内に位置させ、かつ潤滑膜の
   破損時に減少する電流回路抵抗を信号発生のために使用
   する形式のものにおいて、接触個所における潤滑膜の破
   損時に、流れる摩擦熱によって生じる熱起電力を、それ
   だけで電圧源として使用するか、あるいは軸受は個所の
   互いに異なる材料間のその他の移行個所における熱電流
   によって生じる別の熱起電力と関連させて電圧源として
   使用することを特徴とする潤滑を監視する方法。 ２、　電流回路を、低抵抗の抵抗を介して外側の接続線
   と短絡させて、抵抗の抵抗値を、無傷の潤滑個所に存在
   する電気的な接触抵抗より著しく小さくする特許請求の
   範囲第１項記載の方法。 ６、　電流回路の外側接続線の電気抵抗における電圧降
   下を常に測定しかつ所定の定格値を越えて上昇するさい
   に警報及び／又は切換信号を特徴とする特許請求の範囲
   第２項記載の方法。 ４、　短時間生じる電圧ピークによって限界値を越える
   さいに、振幅の上昇する傾向のある予定の時間上のびん
   度が生じるまで警報発生を抑える特許請求の範囲第３項
   記載の方法。 ５、共通の構成ユニット内に又は別個に配置された複数
   の潤滑個所を同時に監視するようになっており、電流回
   路が、個々の潤滑個所から出ていく並列接続の複数の分
   岐を有しており、警報信号をレリーズする軸受けを、測
   定及び個々の軸受は温度の比較によって調査する特許請
   求の範囲第１項から第４項までの（・ずれか１項記載の
   方法。 ６．　潤滑膜によって互いに絶縁されていて互いに相対
   運動する互いに異なる導電性材料から成る２つの部材の
   間の接触個所における潤滑を監視するさいに、両方の部
   材を、電圧源及び外側の接続線を有し潤滑個所自体から
   出ていく電流回路内に位置させ、かつ潤滑膜の破損時に
   減少する電流回路抵抗を信号発生のために使用すること
   によって潤滑を監視する方法を実施するための装置にお
   いて、潤滑個所（５）の定置の軸受は部材（３，４）と
   、潤滑個所から離れて位置するケーシング（γ）もしく
   は軸受は台との間に、電圧降下を測定するための電気抵
   抗あるいはυ・ずみ計（１７）を備えた、軸受は部材の
   材料とは異なる材料から成るそれぞれ１つの線材（１６
   ）が取付けられていることを特徴とする潤滑を監視する
   装置。 Ｚ　電気回路（８）が導電性の段車（１８）を介して接
   続されており、段車の犬ぎい段（１９）が軸（１）の周
   面上を転動していてかつ小さい段（２０）に電流回路の
   外側の接続線（９）に接続されたすり接触部材（２１）
   が作用するようになっている特許請求の範囲第６項記載
   の装置。 ８　電流回路（８）に増幅器（１４）が接続されており
   、該増幅器が、電流回路の極とは無関係に正信号を発生
   するようになっている特許請求の範囲第６項記載の装置
   。 ９　電流回路（８）の外側の接続線（９）に、リレーの
   低抵抗のコイルが組込まれている特許請求の範囲第６項
   記載の装置。