DE102004003559B4

DE102004003559B4 - Einrichtung zur Überwachung von Metallabrieb im Schmieröl einer Maschine, insbesondere einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102004003559B4
Application number: DE200410003559
Authority: DE
Inventors: Andreas Dr. Rumpf
Original assignee: MTU Friedrichshafen GmbH
Current assignee: Rolls Royce Solutions GmbH
Priority date: 2004-01-23
Filing date: 2004-01-23
Publication date: 2006-12-28
Anticipated expiration: 2024-01-24
Also published as: DE102004003559A1

Abstract

Einrichtung zur Überwachung von Metallabrieb im Schmieröl einer Maschine, insbesondere einer Brennkraftmaschine, mit einer von dem Schmieröl von einem ersten Bereich zu einem zweiten Bereich durchströmten Kammer (1) und einer in der Kammer (1) vorgesehenen Detektoranordnung (2), wobei die Detektoranordnung (2) einen den ersten Bereich der Kammer (1) von dem zweiten Bereich trennenden, flächig ausgedehnten, aus einem elektrisch nicht leitenden Material bestehenden Träger (3) mit einer Anzahl von von dem Schmieröl durchströmten Öffnungen (4) und durch auf der stromaufwärtigen Seite des Trägers (3) voneinander beabstandet angeordnete Leiterbahnen (5, 6), zwischen denen die von dem Schmieröl durchströmten Öffnungen (4) befindlich sind, gebildete erste und zweite Elektroden enthält, so dass bei Anlagerung von Metallabrieb an den von dem Schmieröl durchströmten Öffnungen (4) ein elektrischer Kontakt zwischen den ersten und zweiten Leiterbahnen (5, 6) hergestellt wird, der mittels einer elektrischen Auswerteschaltung detektierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass an dem flächig ausgedehnten Träger (3) eine...

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Überwachung von Metallabrieb im Schmieröl einer Maschine, insbesondere einer Brennkraftmaschine, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Zur Früherkennung von Lagerschäden bei einer Maschine, insbesondere bei einer Brennkraftmaschine ist die Überwachung des Schmieröls auf Metallabrieb eine geeignete Maßnahme. Es sind bereits verschiedene Detektoranordnungen bekannt, welche auf elektrischem Wege das Auftreten von Metallabrieb im Schmieröl überwachen, um ein entsprechendes Warnsignal abzugeben. So sind aus der US 3 422 417 und der US 5 402 113 Detektoranordnungen bekannt, welche in einer von dem Schmieröl durchströmten Kammer angeordnet sind und einen flächig ausgedehnten, aus einem elektrisch nicht leitenden Material bestehenden Träger mit einer Anzahl von von dem Schmieröl durchströmten Öffnungen und durch voneinander beabstandet angeordnete Leiterbahnen, zwischen denen die von dem Schmieröl durchströmten Öffnungen befindlich sind, gebildete erste und zweite Elektroden umfassen. Bei Ablagerung von Metallabrieb an den von dem Schmieröl durchströmten Öffnungen wird ein elektrischer Kontakt zwischen den Leiterbahnen der ersten und zweiten Elektroden hergestellt, der mittels einer elektrischen Auswerteschaltung detektierbar ist. Weiterhin ist aus der EP 0 398 800 B1 eine Einrichtung zur Überwachung von Metallabrieb im Schmieröl einer Maschine bekannt, bei der ein einen Permanentmagneten enthaltender zylindrischer Stopfen in den Ölkreislauf der Maschinen eintaucht. An der Oberfläche des magnetischen Stopfens sind zwei durch einen ringförmigen Zwischenraum voneinander getrennte Elektroden angeordnet, zwischen denen bei Anlagerung von Metallabrieb an dem magnetischen Stopfen ein elektrischer Kontakt hergestellt wird. Dieser wird bei der bekannten Einrichtung durch Erfassung der Induktivitätsveränderung einer mit den Elektroden gekoppelten Spulenanordnung im Sinne der Erzeugung eines Warnsignals erfasst.

Aus der US 5 457 396 geht eine Einrichtung zur Detektion von Metallpartikeln als bekannt hervor, die in einem Öltank schweben. Einander gegenüberliegende, auf einem Träger aufgebrachte feine Metallstreifen bilden eine Elektrodenstruktur. Bei Anlegen einer Spannung wird zwischen den gegenüberliegenden Elektroden ein elektrisches Feld erzeugt. Durch das vom elektrischen Feld erzeugte Magnetfeld sammeln sich zwischen den Elektroden Metallpartikel an, die aneinandergereiht eine elektrisch leitende Brücke zwischen den Elektroden darstellen. Die dadurch erzeugte Impulsspannungsamplitude kann detektiert werden und daraus auf Durchmesser und Dichte der Metallpartikel geschlossen werden.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung der vorausgesetzten Art mit hoher Nachweisempfindlichkeit und Zuverlässigkeit zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Einrichtung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Durch die Erfindung wird eine Einrichtung zur Überwachung von Metallabrieb im Schmieröl einer Maschine, insbesondere einer Brennkraftmaschine geschaffen, die eine von dem Schmieröl von einem ersten Bereich zu einem zweiten Bereich durchströmte Kammer und eine in der Kammer vorgesehene Detektoranordnung umfasst. Die Detektoranordnung enthält einen den ersten Bereich der Kammer von dem zweiten Bereich trennenden, flächig ausgedehnten, aus einem elektrisch nicht leitenden Material bestehenden Träger mit einer Anzahl von von dem Schmieröl durchströmten Öffnungen und durch auf der stromaufwärtigen Seite des Trägers voneinander beabstandet angeordnete Leiter bahnen, zwischen denen die von dem Schmieröl durchströmten Öffnungen befindlich sind, gebildete erste und zweite Elektroden. Bei Anlagerung von Metallabrieb an den von dem Schmieröl durchströmten Öffnungen wird ein elektrischer Kontakt zwischen den Leiterbahnen der ersten und zweiten Elektroden hergestellt, der mittels einer elektrischen Auswerteschaltung detektierbar ist. Erfindungsgemäß ist an dem flächig ausgedehnten Träger eine Magnetanordnung vorgesehen, durch welche der Metallabrieb an den Leiterbahnen der Detektoranordnung angehäuft wird.

Vorzugsweise ist die Magnetanordnung an der den Leiterbahnen entgegengesetzten Seite des flächig ausgedehnten Trägers vorgesehen.

Vorzugsweise enthält die Magnetanordnung mindestens einen Permanentmagneten.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der flächig ausgedehnte Träger eben.

Vorzugsweise ist der Träger rechteckig oder quadratisch.

Vorzugsweise sind die Leiterbahnen der beiden Elektroden fingerförmig gegeneinander verschachtelt abwechselnd angeordnet.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Magnetanordnung über einen Bereich von mehreren Leiterbahnen ausgedehnt.

Vorteilhafterweise enthält die Magnetanordnung scheibenförmige Permanentmagnete.

Vorzugsweise ist die von dem Schmieröl durchströmte Kammer zylindrisch und der Träger ist auf der Längsachse der Kammer oder parallel dazu angeordnet.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bestehen die Leiterbahnen selbst aus einem magnetisierbaren oder einem magnetischen Material.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert.
Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht einer Einrichtung zur Überwachung von Metallabrieb im Schmieröl einer Maschine, insbesondere einer Brennkraftmaschine, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 und 3 weitere perspektivische Ansichten der in 1 gezeigten Einrichtung unter anderen Blickwinkeln, wobei ein an der Oberseite befindlicher Verschlussstopfen abgenommen ist, um den Blick auf eine im Inneren einer Kammer der Einrichtung befindliche Detektoranordnung freizugeben;
4 eine weitere perspektivische Ansicht auf die Einrichtung von 1, wiederum mit abgenommenem Verschlussstopfen, wobei außerdem die Detektoranordnung aus der Kammer entfernt ist; und
5a) und b) Draufsichten auf die Vorderseite bzw. die Rückseite der aus der Kammer entnommenen Detektoranordnung des dargestellten Ausführungsbeispiels.
1 zeigt eine äußere Ansicht einer Einrichtung zur Überwachung von Metallabrieb im Schmieröl einer Maschine, insbesondere einer Brennkraftmaschine. Die Einrichtung umfasst ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse 11, an welchem ein Schmierölzulauf 12 zur Zuführung des zu überwachenden Schmieröls und ein Schmierölablauf 13 zu dessen Abführung vorgesehen sind. An der Oberseite ist das Gehäuse 11 mittels eines Verschlussstopfens 10 abgeschlossen, die Unterseite ist mit einem weiteren Verschlussstopfen 17 abgeschlossen. Die Verschlussstopfen 10 und 17 sind mittels Gewinden in das Gehäuse 11 eingeschraubt. An dem unteren Verschlussstopfen 17 befindet sich eine elektrische Anschlusseinrichtung 16.
Wie die 2 und 3 zeigen, bei denen der obere Verschlussstopfen 10 entfernt ist, ist im Inneren des Gehäuses 11 eine ebenfalls im Wesentlichen zylindrische Kammer 1 ausgebildet, in welcher sich eine Detektoranordnung 2 befindet. Diese Detektoranordnung 2 umfasst einen Träger 3, der aus einem flächig ausgedehnten, elektrisch nicht leitenden Material mit einem rechteckigen Umriss besteht und die Kammer 1 in einen ersten Bereich und in einen zweiten Bereich trennt. Der erste Bereich steht mit dem Schmierölzulauf 12 in Verbindung und bildet damit die stromaufwärtige Seite bezüglich des Schmierölstroms durch die Kammer 1, der zweite Bereich steht mit dem Schmierölablauf 13 in Verbindung und bildet somit die stromabwärtige Seite der Detektoranordnung 2.
Wie 4 zeigt, ist am Umfang der Kammer 1 ein Schlitz 9 ausgebildet, durch welchen der Träger 3 der Detektoranordnung 2 drehfest, stabil und im Wesentlichen schmieröldicht geführt ist. Der Träger 3 ist auf der Längsachse der Kammer 1 angeordnet.
Die Detektoranordnung 2 ist, wie die 5a) und b) zeigen, mit einer Anzahl von von dem Schmieröl durchströmbaren Öffnungen 4 versehen, welche dem Schmieröl einen Durchtritt von dem ersten Bereich der Kammer 1 in den zweiten Bereich der Kammer 2 gestatten, wenn dieses durch die Überwachungseinrichtung fließt.
Auf der stromaufwärtigen Seite des Trägers 3, welche in 5a) gezeigt ist, sind erste und zweite Elektroden ausgebildet, die durch voneinander beabstandet angeordnete Leiterbahnen 5, 6 gebildet sind. Die Leiterbahnen 5, 6 der beiden Elektroden sind fingerförmig gegeneinander verschachtelt abwechselnd angeordnet, wobei die von dem Schmieröl durchströmten Öffnungen 4 in entsprechender Weise in den Zwischenräumen zwischen den die beiden Elektroden bildenden Leiterbahnen 5, 6 angeordnet sind. Durch fingerförmige Verschachtelung der Leiterbahnen 5, 6 der beiden Elektroden gegeneinander ergibt sich somit die in 5a) ersichtliche meanderförmige Anordnung der von dem Schmieröl durchströmbaren Öffnungen 4.
An einer Seite des Trägers 3 sind Anschlussbereiche 18, 19 der beiden Elektroden vorgesehen, welche in jeweilige Anschlusskontakte 20, 21 eingesetzt werden können, die im Boden der Kammer 1 vorgesehen sind, siehe 4.
Die durch die Leiterbahnen 5, 6 gebildeten ersten und zweiten Elektroden sind dafür vorgesehen, dass bei Auftreten von Metallabrieb in dem Schmieröl, wie er etwa im Falle eines Lagerschadens der Maschine verstärkt anfällt, ein elektrischer Kontakt zwischen den beiden Elektroden 5, 6 hergestellt wird, der über die Anschlusskontakte 20, 21 mittels einer in den Figuren nicht näher gezeigten, über ein Kabel an die Anschlusseinrichtung 16 angeschlossenen elektrischen Auswerteschaltung detektierbar ist.
An der den Elektroden 5, 6 entgegengesetzten, also beim Betrieb der Einrichtung bezüglich des Schmierölstroms stromabwärtigen Seite, die in 5b) gezeigt ist, ist eine durch zwei Permanentmagnete 7, 8 gebildete Magnetanordnung vorgesehen, die auch in der perspektivischen Darstellung der 3 zu sehen ist. Diese führt bei Auftreten von Metallabrieb in dem Schmieröl zu einer Anhäufung desselben und damit zu einem frühen und deutlichen Auftreten eines elektrischen Kontakts zwischen den Leiterbahnen 5, 6 der beiden Elektroden.
Wie aus 5b) ersichtlich ist, sind die Magneten 7, 8 über einen Bereich von mehreren Leiterbahnen 5, 6 angeordnet, so dass bei Ansammlung von Metallabrieb, wie für den Permanentmagnet 7 gezeigt, an mehreren Stellen die Möglichkeit eines elektrischen Kontakts und damit einer Detektierung desselben wahrscheinlich ist.
Die Leiterbahnen 5, 6 können aus einem nichtmagnetischen Material wie Kupfer, oder aus einem magnetisierbaren oder magnetischen Material, wie beispielsweise aus ST 37, hergestellt sein.

1: Kammer
2: Detektoranordnung
3: Träger
4: Öffnungen
5: Leiterbahn
6: Leiterbahn
7: Magnet
8: Magnet
9: Schlitz
10: Verschlußstopfen
11: Gehäuse
12: Schmierölzulauf
13: Schmierölablauf
16: Anschlusseinrichtung
17: Verschlußstopfen
18: Anschlussbereich
19: Anschlussbereich
20: Anschlusskontakt
21: Anschlusskontakt

Claims

Einrichtung zur Überwachung von Metallabrieb im Schmieröl einer Maschine, insbesondere einer Brennkraftmaschine, mit einer von dem Schmieröl von einem ersten Bereich zu einem zweiten Bereich durchströmten Kammer (1) und einer in der Kammer (1) vorgesehenen Detektoranordnung (2), wobei die Detektoranordnung (2) einen den ersten Bereich der Kammer (1) von dem zweiten Bereich trennenden, flächig ausgedehnten, aus einem elektrisch nicht leitenden Material bestehenden Träger (3) mit einer Anzahl von von dem Schmieröl durchströmten Öffnungen (4) und durch auf der stromaufwärtigen Seite des Trägers (3) voneinander beabstandet angeordnete Leiterbahnen (5, 6), zwischen denen die von dem Schmieröl durchströmten Öffnungen (4) befindlich sind, gebildete erste und zweite Elektroden enthält, so dass bei Anlagerung von Metallabrieb an den von dem Schmieröl durchströmten Öffnungen (4) ein elektrischer Kontakt zwischen den ersten und zweiten Leiterbahnen (5, 6) hergestellt wird, der mittels einer elektrischen Auswerteschaltung detektierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass an dem flächig ausgedehnten Träger (3) eine Magnetanordnung (7, 8) vorgesehen ist, durch welche der Metallabrieb an den Leiterbahnen (5, 6) der Detektoranordnung (2) angehäuft wird.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetanordnung (7, 8) an der den Leiterbahnen (5, 6) entgegengesetzten Seite des flächig ausgedehnten Trägers (3) vorgesehen ist.
Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetanordnung (7, 8) mindestens einen Permanentmagneten enthält.
Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der flächig ausgedehnte Träger (3) eben ist.
Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (3) rechteckig oder quadratisch ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnen (5, 6) der beiden Elektroden fingerförmig gegeneinander verschachtelt abwechselnd angeordnet sind.
Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetanordnung (7, 8) über einen Bereich von mehreren Leiterbahnen (5, 6) ausgedehnt ist.
Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetanordnung scheibenförmige Permanentmagnete (7, 8) enthält.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die von dem Schmieröl durchströmte Kammer (1) zylindrisch ist und dass der Träger (3) auf der Längsachse der Kammer (1) oder parallel dazu angeordnet ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnen (5, 6) selbst aus einem magnetisierbaren oder einem magnetischen Material bestehen.