NL8502876A

NL8502876A - Inrichting voor het meten van de effectieve viscositeit van een smeermiddel.

Info

Publication number: NL8502876A
Application number: NL8502876A
Authority: NL
Original assignee: Skf Ind Trading & Dev
Priority date: 1985-10-22
Filing date: 1985-10-22
Publication date: 1987-05-18
Also published as: JPS62100636A; US4888976A; EP0219913B1; EP0219913A1; DE3669781D1; ES2015257B3

Description

NL 33094-dV/kvn

Inrichting voor het meten van de effectieve viscositeit van een smeermiddel.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het meten van de effectieve viscositeit van een smeermiddel, voorzien van een motor, een door de motor aandrijfba-re sensor, waaraan het te meten smeermiddel kan worden toege-5 voerd, en een meeteenheid, die een parameter van de motor meet, waarvan de waarde overeenkomt met de viscositeit van het smeermiddel.

Bij een bekende inrichting van deze soort bestaat de sensor uit een cilindrische, door de motor aandrijfbare 10 rotor, die is opgehangen in een vat, waarin het te meten smeermiddel zich bevindt. Tussen de rotor en de binnenwand van het vat is een relatief grote ruimte aanwezig. De viscositeit wordt bepaald door het vermogen te meten, dat aan de motor moet woren toegevoerd voor het verkrijgen van een be-15 paald motortoerental. Met deze bekende inrichting kan alleen een gemiddelde viscositeit van het smeermiddel worden gemeten, hetgeen voor het bepalen van de kwaliteit van het smeermiddel voor lagertoepassingen volstrekt onvoldoende is, aangezien bij lagers in het algemeen slechts een smeermid-20 delfilm met een dikte, die kleiner is dan een /im, aanwezig is. In het smeermiddel aanwezige deeltjes, die een afmeting van 0 tot 30-50 /om kunnen hebben, en gassen zullen op de viscositeit van het smeermiddel in een dergelijke smeermid-delfilm een zeer grote invloed hebben, terwijl zij op de 25 gemiddelde viscositeit, die met de bekende inrichting wordt gemeten, nauwelijks een invloed hebben.

De uitvinding beoogt een inrichting te verschaffen, waarbij de genoemde bezwaren op eenvoudige, doch niettemin doeltreffende wijze zijn ondervangen.

30 Hiertoe heeft de inrichting volgens de uitvinding het kenmerk, dat de sensor bestaat uit een lager met twee ten opzichte van elkaar beweegbare lagerdelen, waarvan een lagerdeel door de motor aandrijfbaar is, en dat een regel-eenheid is aangebracht voor het zodanig regelen van het mo-35 tortoerental, dat tijdens het aandrijven door de motor geen ruwheidscontacten tussen de onderdelen van het lager optre- ;/ ά * s 5 7 s ·- ^ ·.· ij .

- 2 - den waarbij de meeteenheid het motortoerental bepaalt en dit toerental als viscositeitsmeetwaarde afgeeft.

Op deze wijze wordt een inrichting verkregen, waarmede de viscositeit van het smeermiddel onder in het 5 lager optredende omstandigheden kan worden gemeten, zodat een tijdige signalering wordt verkregen, wanneer de viscositeit van het smeermiddel een ontoelaatbare waarde bereikt.

De werking van de inrichting volgens de uitvinding berust op het inzicht, dat bij afwezigheid van ruw-10 heidscontacten tussen de onderdelen van het lager, de zogenaamde filmparameterΛ een constante waarde (3) heeft, zodat uit de lagerconstante C, die een functie is van de viscositeit en tevens afhankelijk is van X door het zodanig variëren van het motortoerental, dat geen ruwheidscon-15 tacten optreden, uit dit motortoerental de viscositeit kan worden afgeleid.

Volgens een eenvoudige uitvoeringsvorm van de uitvinding is de regeleenheid voorzien van een meetorgaan voor het meten van het percentage contacttijd van het lager, 20 een vergelijkingsorgaan, dat het percentage contacttijd vergelijkt met een voorafbepaalde referentiewaarde en een mo-torstuurorgaan, dat in afhankelijkheid van het uitgangssignaal van het vergelijkingsorgaan het motortoerental regelt zodanig, dat het percentage contacttijd gelijk blijft aan de 25 voorafbepaalde referentiewaarde.

De uitvinding wordt hierna nader toegelicht aan de hand van de tekening, waarin een blokschema van een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding is weergegeven.

30 De inrichting voor het meten van de viscositeit van een smeermiddel is voorzien van een motor 1, die is gekoppeld met een as 2. Een sensor 3 is gemonteerd in een huis 4 met een inlaat 5 en een uitlaat 6 voor het te meten smeermiddel, dat in dit geval uit olie bestaat. De sensor 3 is 35 uitgevoerd als wentellager 7, waarvan de binnenloopring 8 de as 2 ondersteunt, terwijl de buitenloopring 9 met het huis 4 is verbonden; de as 2 kan natuurlijk ook door twee of meerdere lagers ondersteund worden. Het wentellager 7 omvat voorts de gebruikelijke kogels 10.

li l 2 3 7 6 - 3 -

Door de olie, waarvan de effectieve viscositeit moet worden gemeten om de kwaliteit van de olie te bewaken, via de inlaat 5 en de uitlaat 6 door het huis 4 te voeren wordt het lager 7 door deze olie gesmeerd en kan de visco-5 siteit onder de in een lager vigerende omstandigheden, zoals deze ook zullen optreden in de machine of dergelijke, waaruit de olie afkomstig is, worden bepaald.

Het meten van de viscositeit van de olie berust op het volgende.

10 Het is bekend, dat bij een rollend contact in een lager voor de filmparameter λ geldt: v h λ = (1> waarin h = centrale oliefilmdikte O η 2 {f = r^ + r2 , d.w.z. de RMS-waarde van de 15 samengestelde oppervlakteruwheid van de tegenover elkaar liggende oppervlakken.

Voorts is bekend dat voor hQ geldt: hQ = C x n0'7 (2) waarin C = een bij constante viscositeit constante waarde, 20 die afhankelijk is van het lager n = rotatiesnelheid in toeren/minuut.

Voorts is het bekend, dat bij afwezigheid van ruw-heidscontacten tussen de tegenover elkaar liggende gesmeerde oppervlakken geldt, dat λ = 3, zodat uit vergelijking (1) 25 volgt dat hrt = 3 (3)

<T

De afwezigheid van ruwheidscontacten kan worden vastgesteld met een meetorgaan 11 voor het meten van het percentage contacttijd van het lager 7, welk meetorgaan op zich-30 zelf bekend is (zie bijvoorbeeld Nederlandse octrooiaanvrage 81.01310). Uit proefnemingen is gebleken, dat X 3 bij een percentage contacttijd gelijk aan 10%, welk percentage contacttijd goed gedefinieerd is in de contacttijd/toerental-ka-rakteristiek.

35 Zoals hierboven reeds werd aangegeven, is de lager- constante C een functie van de viscositeit, zodat geldt 3'· 02-57« ι Ύ_ .rv - 4 - C = K.j(V) (4) waarin V = viscositeit.

Indien derhalve wordt zorggedragen dat = 3 geldt, volgt uit de vergelijkingen (1), (2) en (4) 5 3(f= K.[0/).n°'7 (5) zodat voor n geldt 3·^ -JP7 n = —ΤΤΓ ' (6) K.f (V)

Uit de formule (6) blijkt, dat wanneer het percentage contacttijd constant wordt gehouden, het toerental een 10 maat is voor de viscositeit van de olie. Door derhalve het toerental van het lager ofwel van de motor te meten bij afwezigheid van ruwheidscontacten wordt op eenvoudige wijze de viscositeit )/ gemeten. Bij de beschreven inrichting wordt dit als volgt gerealiseerd.

15 De uitgang van het meetorgaan 11 voor het meten van het percentage contacttijd is verbonden met een vergelijkings-orgaan 12, dat het percentage contacttijd vergelijkt met een voorafbepaalde referentiewaarde vref/ die gelijk is aan 10% contacttijd. Het uitgangssignaal van het vergelijkingsorgaan 12 20 wordt toegevoerd aan een motorstuurorgaan 13, waarvan het uitgangssignaal het motortoerental zodanig regelt, dat het percentage contacttijd, dat door het meetorgaan 11 wordt gemeten altijd gelijk blijft aan de voorafbepaalde referentiewaarde.

Op de motor 1 is een meeteenheid 14 aangesloten, 25 die het toerental van de motor 1 bepaalt en uit dit toerental aan de hand van formule (6) de viscositeit bepaalt. Het uitgangssignaal van de meeteenheid 14 kan worden toegevoerd aan een comparator 15, die bij het overschrijden van een voorafbepaalde drempelwaarde een alarmsignaal afgeeft.

30 Uit het voorgaande zal duidelijk zijn, dat de uit vinding een bijzonder eenvoudig uitgevoerde inrichting ver- ’ schaft, waarmede de effectieve viscositeit van smeermiddelen onder omstandigheden, zoals deze zich in een lager voordoen, kan worden gemeten.

35 De uitvinding is niet beperkt tot het in het voor- 5332373 - 5 - gaande beschreven uitvoeringsvoorbeeld, dat binnen het kader der uitvinding op verschillende manieren kan worden gevarieerd.

* ΐ " .'7$

Claims

7 ..- -- *-· - 6 -

1. Inrichting voor het meten van de effectieve viscositeit van een smeermiddel, voorzien van een motor (1), een door de motor aandrijfbare sensor (3), waaraan het te meten smeermiddel kan worden toegevoerd, en een meeteenheid (14), 5 die een parameter van de motor meet, waarvan de waarde overeenkomt met de viscositeit van het smeermiddel, met het kenmerk, dat de sensor (3) bestaat uit een lager (7) met twee ten opzichte van elkaar beweegbare lagerdelen (8, 9), waarvan een lagerdeel (8) door de motor (1) aandrijfbaar is, 10 en dat een regeleenheid (11, 12, 13) is aangebracht voor het zodanig regelen van het motortoerental, dat tijdens het aandrijven door de motor geen ruwheidscontacten tussen de onderdelen van het lager optreden waarbij de meeteenheid (14) het motortoerental bepaalt en dit toerental als viscositeitsmeet-15 waarde afgeeft.

2. Inrichting volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat de regeleenheid (11, 12, 13) is voorzien van een meetorgaan (11) voor het meten van het percentage con-tacttijd van het lager (7), een vergelijkingsorgaan (12), dat 20 het percentage contacttijd vergelijkt met een voorafbepaalde referentiewaarde (vref) en een motorstuurorgaan (13), dat in afhankelijkheid van het uitgangssignaal van het vergelijkingsorgaan het motortoerental regelt zodanig, dat het percentage contacttijd gelijk blijft aan de voorafbepaalde referentie-25 waarde.

3. Inrichting volgens conclusie 2, m e t het kenmerk, dat de referentiewaarde (V ^) gelijk is aan 10% contacttijd.

4. Inrichting volgens conclusie 1, 2 of 3, m e t 30 het kenmerk, dat de meeteenheid (14) de viscositeits-meetwaarde levert aan een comparator (15), die bij het overschrijden van een voorafbepaalde drempelwaarde een alarmsignaal afgeeft.

5. Inrichting volgens één der voorgaande conclu-35 sies, met het kenmerk, dat het lager (7) bestaat uit een wentellager, dat is gemonteerd in een huis (4) met een inlaat (5) en een uitlaat (6) voor het te meten smeermiddel, :; - 3 7 0 - 7 - waarbij de binnenloopring (8) van het wentellager een door de motor (1) aandrijfbare as (2) ondersteunt. V' *2 876