DE2650503A1

DE2650503A1 - Verfahren und vorrichtung zur ueberwachung des abbaues von oel

Info

Publication number: DE2650503A1
Application number: DE19762650503
Authority: DE
Inventors: Peter A Hochstein
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-11-04
Filing date: 1976-11-04
Publication date: 1977-05-12
Also published as: GB1569605A; FR2331025B1; US4007629A; IT1121687B; JPS5258593A; GB1569609A; CA1071433A; GB1569608A; JPS6037895B2; GB1569607A; GB1569606A; FR2331025A1; GB1569610A

Description

Dipl.-lng. W.

DipUng. H.-]. Lippert A 2. November 1976

Patentanwälte

Frankenforster Straße 137 · D/K

5060 Bensberg-Rafrath

Peter A. Hochstein

Sterling Heights, Michigan, USA

" Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung des Abbaues von Öl "

- 1a -

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung des Olabbaues und ist im besonderen dazu geeignet, den Abbau von Schmieröl, wie es in Verbrennungsmotoren von .Kraftwagen verwendet wird, zu überwachen, obzwar, wie dies auch später erläutert wird, die Erfindung zur Überwachung von Veränderungen in Materialien geeignet ist, die einen durch Hitze bewirkten, exponentiellen Prozess durchlaufen, in dem die Rechengrösse des Exponenten die Grundzahl des Systems der natürlichen Logarithmen darstellt.

Obzwar die Erfindung weitere Anwendungsbereiche ermöglicht, wurde sie besonders dafür entwickelt, ein Problem im Zusammenhang mit dem Schmieröl ₇wie es in den Verbrennungsmotoren von Kraftwagen verwendet wird, zu lösen. Es ist allgemein bekannt, dass die Kraftwagenfabrikanten dem Kraftwagenbesitzer die Zeitspanne nahelegen,nach der das Öl gewechselt werden soll. Gewöhnlich wird dies nach einer Anzahl gefahrener Kilometer oder nach Ablauf einer gewissen Zeit geschehen. Die empfohlenen Zeitspannen sind auf Grund von Durchschnittsfahrern festgelegt. Es gibt jedoch eine erhebliche Anzahl von Kraftwagenbenützern, deren Fahrbedingungen nicht den von den Kraftfahrzeugfabrikanten angegebenen Kenngrössen entsprechen. Ein Fahrer führt z.B. einen Kombiwagen mit einem 6m langen Anhängewagen mit einem Boot 16 Stunden und legt nur tausenddreihundert (1300) km zurück. Die Motortemperatur war trotzdem hoch genug, die Ölqualitat derart herabzusetzen, dass das Öl schon nach diesen sechzehn (16) Stunden gewechselt werden sollte. Dauernder Betrieb dieses Motors ohne Ölwechsel könnte diese Maschine schon

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lange vor Erreichen der vom Fabrikanten zum Ölwechsel anempfohlenen Distanz,ausser Betrieb setzen. Am anderen Ende des Spektrums gibt es den Fahrer, der seinen Wagen ständig unter Bedingungen fährt, bei denen das Öl noch weit von dem Abbaupunkt entfernt· ist, obzwar der Wagen die vom Erzeuger zum Ölwechsel anempfohlene Distanz bereits zurückgelegt hat. Es ist klar, dass für den Fabrikanten bedeutende Garantieprobleme hinsichtlich des Ölwechsels bestehen. Dies gilt besonders in Bezug auf grosse Lastkraftwagenmotoren, die in Dauerbetrieb arbeiten und/oder unter schweren Bedingungen, z.B. mit voller Belastung,durch Wüstengebiete fahren müssen. Ausserdem werden viele Millionen Liter Öl verschwendet, da das Öl gewechselt wurde, obwohl es noch durchaus brauchbar war.

Es gibt im Fache bekannte Vorrichtungen, welche durch ein-Signal anzeigen, dass das Öl gewechselt werden soll. Die meisten dieser Vorrichtungen zeigen an, dass das Öl nach einer gewissen Zahl von Motorarbeitsstunden, nach einer gegebenen Anzahl von Motorumdrehungen allein oder kombiniert mit der Arbeitstemperatur, gewechselt werden soll. Allerdings überwachen diese Vorrichtungen nicht den Abbau des Öles selbst und sind dem Ölwechsel nach einer gewissen Anzahl von durchfahrenen Kilometern, oder nach gewissen Zeitspannen, nur wenig überlegen. Mehr fortgeschrittene Systeme sind bekannt, doch sind dies kostspielige elektronische Systeme, die den Abbau des Öles nur angenähert bestimmen. Solche Vorrichtungen können praktisch nur bei grossen, teuren Lastkraftwagen angewandt werden, wo die Kosten durch die Vermeidung kostspieliger Reparaturen gerechtfertigt sind.

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Vorrichtungen, die den Abbau des Motorschmieröles durch direkten Kontakt mit dem Öl überwachen und auf die zwei Komponenten des Gesamtölabbaues ansprechen, sind bisher nicht •bekannt.

Die erste Komponente im Abbau des Schmieröles ist die Oxidierung des Öles, eine exponentielle Funktion der Öltemperatur und der bei dieser Temperatur verbrachten Zeit. Es ist natürlich klar, dass die Oxidierung des Öles die Viskosität des Öles und die Viskosität ihrerseits den Motorverschleiss beeinflusst. Die Oxidierung des Öles und somit auch die Viskosität nimmt mit der Zeit zu, wie dies ausführlich in einem Artikel von R. H. Kabel (Society of Automotive Engineers, S. A. E. Trans.79(3) 1888 (1970)), diskutiert wird. Die Oxidierung des Öles erhöht die Anzahl der festen Teilchen im Öl, welche ihrerseits den Motc-rverschleiss beeinflussen. Es wird gezeigt, dass ein unter spezifischen Prüfbedingungen betriebener Motor* ein Öl mit nominell 20% festen Teilchen und hundertfach erhöhter Viskosität ergibt. Die durch die Oxidierung entstandenen festen Teilchen hatten einen Durchmesser von 5 bis 8 μτα und waren in einer, nominell zu 34% oxidierten Ölphase verteilt. Gebräuchliche Filter konnten diese festen Teilchen natürlich nicht ausfiltrieren. Ausserdem wurden für das Öl, beziehungsweise für die festen Teilchen die Säurezahlen 11 and 64 gemessen. Der hohe Säurewert der festen Teilchen ist natürlich für den Motor schädlich. Diese Proben wurden ausführlich im Artikel von J. A. Spearot in der Veröffentlichung der American Chemical Society unter dem Titel "Industrial and Engineering Chemistry

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Product Research and Development" Band 13, Nr.4 (1974J diskutiert.

Die Zunahme des Öles an Oxidierung und Viskosität ist naturlich eine exponentielle Funktion der Temperatur und der Zeit; auch hat das Erscheinen der Einrichtungen zur Verminderung der Umweltverschmutzung, magere Vergasung, nicht-ideale Vorzündung und steigende Temperaturen unter der Motorhaube, wesentlich zur Erhöhung der durchschnittlichen Olarbeitstemperaturen beigetragen, als auch die höhere, durchschnittliche Fahrgeschwindigkeit und längere Fahrtdauer, die das Temperaturproblem noch veiter erschweren. Siehe auch, E. Gallopoulos, Society of Automotive Engineers, Vortrag Nr.7, 00506 (1970).

Kenngrössen für die Funktionsfähigkeit von· Öl bei hohen Temperaturen wurden durch das American Petroleum Institute und die American Society for Testing Materials festgelegt. Ein typisches hochwertiges Öl mit der A.P.I. Bezeichnung "SE" darf vorschriftmässig, nach 48 Stunden eines ASTM Serie III C Motorprobelaufes, nicht 400% der Anfangsviskosität überschreiten. Die vierfache Erhöhung der Viskosität wird als betriebssicherer Zeitpunkt zum Ölwechsel in Kraftfahrzeugen angesehen.

Es gibt jedoch keine hinreichende Uberwachungsvorrich^ tung, die es ermöglicht das Motoröl zu prüfen, um feststellen zu können, wann das Öl hinreichend, durch Oxidation abgebaut ist, um die Viskosität bis zu dem Punkte zu erhöhen bei dem ein Ölwechsel vorzusehen ist.

Die zweite Komponente des vollständigen Abbaues des Öles, ist die Verschmutzung des Öles durch Wasser, Säuren und

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Schlamm. Wasser-, Säure- und Schlammbildung erfolgt vor allem durch Undichtigkeiten in den Kolbenringen und den Ventilführungen. Das Problem der Wasser-, Säure- und Schlammbildung wurde durch den Zusatz von Korrosionsschutzmitteln zum Öl und/ oder durch die Anwendung wirksamer ölfilter etwas vermindert. Wenn ein Automobilmotor nur über relativ kurze Zeitspannen, wie z.B. bei Fahrten über kurze Distanzen arbeitet, kann das Öl nur selten eine genügend hohe Temperatur erreichen, um das Wasser und die flüchtigen Säuren, welche eine übermässige Korrosion der inneren Motorteile verursachen, zu verdampfen. Dies konnte die Lebensdauer des Motors stark herabsetzen. Ständiger Kurzfahrtendienst eines Automobilmotors würde es notig machen, das Schmieröl nach einer wesentlich kürzeren Zeitspanne, als der vom Fabrikanten festgelegtai oder anempfohlenen, zu wechseln. Als kurze Fahrten können solche von weniger als fünf Kilometer angesehen werden. Dies ist die Entfernung die notwendig ist das Schmieröl auf eine Temperatur von ungefähr 10O⁰C zu bringen. Diese Temperatur würde dazu hinreichen das Wasser und die flüchtigen Säuren oder Verschmutzungen im Schmieröl zu verdampfen.

Die vorliegende Erfindung sieht eine Methode und Vorrichtung zum Überwachen des Ölabbaues vor, indem sie die Öltemperatur und die Zeit erfasst, in der das Öl der Temperatur ausgesetzt ist, um ein auf die Oxidierung bezogenes, exponentielles Ausgangssignal hervorzurufen, während sie gleichzeitig die Anzahl der Ölerhitzungen erfasst, bei denen das Ol zwar erhitzt wird ohne jedoch die vorausbestimmte Temperatur zu erreichen,

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die notwendig ist, um die Verschmutzungsbestandteile zu verdampfen und die zwei Ausgangssignale summiert um so den gesamten Ölabbau anzuzeigen.

Der Erfindungsgegenstand, wie oben angedeutet, ist besonders geeignet den Abbau von Öl zu überwachen, hat jedoch auch weitere Anwendungsgebiete und Merkmale, wie z.B. die Überwachung von Veränderungen in einem Material, welches einem thermisch hervorgerufenen Prozess ausgesetzt ist und einer exponentiellen Kurve folgt, die Temperatur und Zeit mit einem Dehnungsmaterial verbindet, welches seine physikalische Abmessung exponentiell mit der Einwirkung von Hitze ändert, sobald es einer konstanten Kraft unterworfen ist, wobei das Dehnungsmaterial, in thermischem Kontakt mit dem zu überwachenden Material, einer konstanten Kraft und Spannung ausgesetzt wird. -:"■ Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden sofort klar, sobald dieselbe durch Bezugnahme auf die folgende, ausführliche Beschreibung, zusammen mit den beiliegenden Abbildungen, besser verständlich wird, wobei: ·

Abbildung 1. eine teilweise weggebrochene Seitenansicht und den Querschnitt einer Vorrichtung in Übereinstimmung mit dem Erfindungsgegenstand, in Verbindung mit einem Ölfilter darstellt;

Abbildung 2. eine vergrö'sserte, teilweise im Querschnitt gezeigte Seitenansicht, der in Übereinstimmung mit dem Erfindungsgegenstand konstruierten Vorrichtung darstellt}

Abbildung 3. eine Querschnittsansicht entlang der Linie 3 - 3 in Abbildung 2. darstellt;

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Abbildung 4. eine teilweise im Querschnitt gezeichnete Perspektivansicht darstellt, welche die Verbindung der verschiedenen Teile der Vorrichtung in den Abbildungen 2. und 3. zeigt;

Abbildung 5. eine Perspektivansicht eines der in Abbildungen 2. und 3. gezeigten Teiles der Vorrichtung darstellt;

Abbildung 6. einen typischen Schaltkreis zeigt, welcher ein Signal von der in den Abbildungen 2. und 3. dargestellten Vorrichtung vorsieht.

Abbildung 7. eine Seitenansicht einer alternativen Ausfuhrungsform eines der Teile, der in Abbildungen 2. und 3. gezeigten Vorrichtung darstellt;

Abbildung 8. eine Kurve zeigt, welche die exponentielle Änderung in der physikalischen Abmessung eines, der Hitze und konstanten Kraft oder Spannung ausgesetzten Dehnungsmaterials darstellt;

Abbildung 9. eine Kurve zeigt, welche die Änderung der Viskosität eines typischen Schmieröles bei einer gewissen Temperatur darstellt.

Eine Vorrichtung zur Überwachung des Abbaues von Ol gemass des Erfindungsgegenstandes ist im allgemeinen unter Position 10 gezeigt. In Abbildung 1. ist die 01überwachungsvorrichtung 10 im Verbund mit dem Gehäuse 12 einer Olfiltereinheit, einschliesslich einer auswechselbaren Olfilterpatrone 14, dargestellt. Die 01überwachungsvorrichtung 10 ist eine auswechselbare Einheit, welche erneuert werden kann sooft das 01 gewechselt wird und/oder die Filterpatrone 14 gewechselt wird, wie es spater hier erläutert wird. Die Oluberwachungsvorrichtung ist auf

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diese Weise in dem, das Filtergehäuse 12 durchfliessenden Ol untergebracht. Es ist aber verständlich, dass die Ölüberwachungsvorrichtung auch in ihrem eigenen Gehäuse, oder gar innerhalb des Motors selbst untergebracht werden kann.

Die Vorrichtung 10 umfasst ein erstes Abfühlmittel, verallgemeinert in 16 dargestellt, das seine physikalische Abmessung als Auswirkung der Öltemperatur und der Zeit ändert während es dieser Temperatur ausgesetzt war, um einen exponentiellen Ausgangswert, der den Ölabbau anzeigt, zu liefern. Sie enthält gleichfalls ein zweites Abfühlmittel, verallgemeinert in 18 dargestellt, welches dazu dient einen zusätzlichen Ausgangswert zu liefern, welcher angibt wie oft das Öl erhitzt wurde, ohne eine zureichend hohe Temperatur zu erreichen, die eine Dispersion des Wassers, der Sauren und des Schlammes, die das -Öl verunreinigen, gewahrleistet. Die Vorrichtung enthält auch zusätzliche Mittel zur Bildung der Summe der Ausganswerte des ersten und zweiten Abfühlmittels.

Das in Abbildung 6. dargestellte Schaltungsschema bildet einen Teil des Signalisierungsmittels, welches ein Signal hervorruft wenn die Summe der Ausgangssignale der Abfühlmittel 16 und 18 einen vorausbestimmten Grenzwert erreichen.

Das erste Abfühlmittel 16 umfasst ein Dehnungsmittel oder Material, mit der Nummer 20 gekennzeichnet, welches seine physikalische Abmessung unter Einwirkung von Wärmeenergie oder Temperatur ändert, wenn es einer konstanten Kraft oder Spannung unterworfen ist. Der Teil 20 ist im allgemeinen U-förmig ausgeführt, wie dies aus Abbildung 3 ersichtlich ist. Er enthält ei-

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ne Grundplatte 22 und aufwärtsgebogene Schenkel 24. Die oberen, entfernten Enden der Schenkel 24 umfassen die Schultern 26, und das erste Abfühlmittel 16 enthält ferner Kraftmittel, durch die Feder 28 gekennzeichnet, welche die Schenkel 24 des Dehnungsgliedes unter weitgehend konstante Zugspannung oder Kraft versetzt.

Eine Alternative dieser Bauteile ist in Abbildung 7. gezeigt, in welcher ähnliche Teile mit den gleichen Nurtunern, jedoch mit Strich bezeichnet werden. Sie alle werden später nä'her beschrieben.

Die Vorrichtung 10 umfasst auch Stützmittel, im allgemeinen mit 30 gekennzeichnet, welche das erste und zweite Abfühlmittel unterstützen. Das Stützmittel 30 ist mit einem Bügel versehen, der durch den Bügelteil 32 umschrieben ist. Der Bügelteil 32 ist im allgemeinen U-förmig, mit einer Grundplatte

34 "und nach unten reichenden Schenkeln 36, ausgeführt. Die unteren, entfernten Enden der Schenkel 36 haben Schulterteile und nach aussen reichende Flanschen 40. Die Flanschen kennzeichnen Mittel zur Befestigung der Bügel 32 des Stützmittels in einem Olfilterzusanunenbau. Das Stützmittel 30 umfasst ebenfalls eine Stützflache, im allgemeinen mit 42 bezeichnet, zur Unterstützung des Dehnungsgliedes 20 und der Feder 28, welche das Kraftmittel festlegt und beweglich durch den Bügel 32 gehalten wird. Die- Feder 43 wirkt zwischen der Grundplatte 34 des Bügels 32 und der Stützfl'äche 42, nur um eine Aufw'artsbewegung der Stützfläche infolge von Vibrationen, Erschütterungen oder ähnlichen Wirkungen zu vermeiden, d.h. die Feder 43 übt eine sehr leichte Abwärtsbewegung auf die Stützflache 42 aus.

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Genauer gesagt enthalt die Stützfläche 42 eine Platte mit einer rechteckigen Öffnung 46. Die Platte ist aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt, das heisst aus einem Material, welches den elektrischen Strom nicht leitet, wie zum Beispiel, einem Phenolharz. Die Stützfläche enthalt auch einen metallischen Führungsteil 48, welcher die Enden der Platte 44 unterstützt. Wie die in Abbildung 4. klar dargestellt ist, hat jeder Führungsteil 48 einen aufwärts reichenden Teil, der mit Armen 50 versehen ist, welche die Schenkel 36 des Bügels 32 umfassen, wodurch die Führungsteile 48 gleitbar und bewglich von den Schenkeln 36 des Bügels 32 unterstützt werden. Jedes Führungsglied 48 ist auch mit einem waagerecht hervorragenden unteren Teil52 zur Unterstützung der Platte 44 versehen, welcher mit über die Platte 44 gebogenen Halteklammern 54, diese Platte 44 an dem Führungsglied 48 festhält. Jedes Führungsglied 48 ist auch mit einem, durch die Mitnehmer 56 gekennzeichneten Anschlag versehen, welcher es gestattet die Stützfläche 42 relativ zu dem Bügel 32, jedoch nur nach aufwärts zu bewegen. Die Mitnehmer 56 sind durch den rückwä'rtsgebogenen waagerechten Teil 52 geformt und sind an ihren Enden zugespitzt um sich in die Innenfläche der Schenkel 36 eingraben zu können. Auf diese Weise können sich die Führungsglieder 48 aufwärts, relativ zu den Schenkeln 36 des Bügels 32 bewegen. Sie sind jedoch durch das Eingraben der Mitnehmer 56 in die Innenflache der Schenkel 36 daran verhindert, sich in die Abwärtsrichtung zu bewegen.

Es ist begreifbar, dass sich die Feder 28 mit einem

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Ende auf die Platte 44 stützt, während das andere Ende mit der Schulter 26 des Dehnungsgliedes 20 derart in Eingriff steht, dass sie das Dehnungsglied 20 einer konstanten Kraft oder Zugspannung unterwirft.

Das zweite Abfühlmittel 18 umfasst ein Verschiebungsmittel, zur Aufwärtsbewegung der Stützfläche 42, relativ zum Bügel 32 sobald das Öl erhitzt wird ohne die vorausbestimmte Temperatur zu erreichen. Das Verschiebungsmittel ist durch das Stabmittel oder den Stab 58 gegeben, der durch die Stützfläche 42 und durch die Grundplatte 34 des Bügels 32 hindurchragt. Ein elektrisch isolierendes Führungsglied 60 ist in der Öffnung der Grundplatte 34 des Bügels 32 gehalten und umschliesst das obere Ende des Stabes 58. Das Isolationsglied 60 verhindert den Fluss des elektrischen Stromes zwischen Stab58 und Bügel 32» der Zweck dies.er Unterbrechung wird später klar werden. Das Verschiebungsmittel umfasst auch das Membranmittel oder die Membran 62, welche mittels eines elektrisch isolierenden Gliedes 64 mit dem Stab 58 in Verbindung steht, so dass sich der Stab 58 in Abhängigkeit des Öldruckes bewegt. Der äussere, kreisförmige Umfang der Membran 62 kann mit Klebstoff oder anderen Mitteln an die Flanschen 40 des Bügels 32 befestigt werden. Der kreisförmige Umfang der Membran 62 ist in abdichtender Weise an dem 01-filtergehäuse 12,. durch den U-förmigen Falz 66 festgehalten. Das heisst, der U-förmige Falz 66 ist kreisförmig ausgeführt und dichtet die Membran 62 in dem Filetrgehäuse ab. Es ist jedoch klar, dass die Membran 62 durch den Bügel 32 und in abdichtender Weise durch das Filtergehäuse, in verschiedenen Ausführ-

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ungsmöglichkeiten gehalten werden kann. Das Verschiebungsmittel umfasst auch temperaturempfindliche Mittel in allgemeiner Form in Position 68 der Abbildung 5 klar, dargestellt. Das' temperaturempfindliche Mittel 68 verhindert die Bewegung der Stützflache 42 relativ zum Bügel 32, sobald das Öl die vorausbestimmte Temperatur erreicht. Das temperaturempfindliche Mittel 68 verbindet die Stutzflache 42 und den Stab 58 derart, dass der Stab 58 unter der vorausbestimmten Temperatur des Öles gefasst wird und über der vorausbestimmten_vTemperatur freigeggeben wird, wodurch der Stab über der vorausbestimmten Temperatur frei beweglieh ist, ohne die Stützflache zu bewegen. Spezifisch, umfasst

• 5 ti-.*-',

das temperaturempfindliche Mittel 68 ein metallisches Rahmfetielement 70 mit einer Öffnung 72 für den Durchgang des Stabes 58. Das Rahmenelement 70 ist in der Öffnung 46 innerhalb der Platte 44 angeordnet und enthalt sich seitwärts erstreckende Nasen 74, die mit der unteren Fläche der Platte 44 im Eingriff stehen. Die Grundplatte 22 des Dehnungseiemetes 20 erstreckt sich unter den Bodenteil -des Rahmenelementes 70, wodurch das Dehnungselement 20 das Rahmenelement 70 nach oben treibt, um die Nasen 74 mit der Platte 44 in Eingriff zu erhalten, wodurch die Feder 28 zwischen dem Dehnungselement 20 und der Platte 44 zur Wirkung kommt. Die sich nach oben erstreckenden Seiten 76 des Rahmens 70 halten das den Stab erfassende Element 78. Das den Stab erfassende Element ist durch Schlitze in den Seiten 76 und Ansätze im erfassenden Element, mit den Seiten 76 verbunden. Das den Stab erfassende Element 78 hat klemmende Mitnehmer 80, welche sich normalerweise in Klemmstellung mit dem Stabe 58 be-

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finden. Der Teil 78 ist vorzugsweise aus einem Metall oder Bimetall hergestellt, so dass die Mitnehmer, sobald dieselben einer vorausbestimmten Temperatur ausgesetzt werden, sich abbiegen oder nach unten biegen und sich auf diese Weise aus der klemmenden Verbindung mit dem Stabe 58 fortbewegen. Die Klemmenden Mitnehmer können als bimetallische Elemente umschrieben werden.

Nach dem Start eines Automobilmotors, erreicht der Öldruck im Betrieb einen Betriebszustand und dieser Druck herrscht im Ölfiltergehäuse 12 und wirkt auf die Membran 62, um dieselbe nach unten zu bewegen, wie dies aus den Abbildungen 1 bis 3 ersichtlich ist. Die sich abwärts bewegende Membran 62 bewegt den Stab 58 unbehindert abwärts, da die klemmenden Mitnehmer 80 eine freie Abwärtsbewegung des Stabes 58 zulassen. Im Falle,dass das 'Motorschmi-^röl keine genügend hohe vorausbestimmte Temperatur zur Dispersion der das Öl verschmutzenden Verunreinigungen, wie Wasser, Säuren und Schlamm, erreicht, verbleiben die klemmenden Mitnehmer 80 in klemmender Verbindung mit dem Stabe 58. Wenn daher das Öl die voraus bestimmte Temperatur nicht erreicht und der Motor gestopt wird, so kehrt die Membran 62 in die dargestellte Lage zurück und bewegt den Stab 58 aufwärts; da sich jedoch die klemmenden Mitnehmer 80 in klemmender Verbindung mit dem Stab befinden, wird die ganze Stützfläche 42 aufwärts bewegt, wobei die Führungselemente 48 aufwärts entlang der Schenkel 36 des Bügels 32 gleiten. Dies ist die Betriebsbedingung im kalten Zustand und es ist diese Stellung im kalten Zustand, welche die Stützfläche aufwärts bewegt. Es ist naheliegend, dass die klemmenden

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Mitnehmer 80 aus einem Werkstoff hergestellt werden, welcher die erwünschte Biegung oder Bewegung vollzieht, sobald das Öl die vorausbestimmte Temperatur erreicht, die genügend hoch erscheint, um die Zerstäubung und/oder Verteilung der Verschmutzungsstoffe einzuleiten. Die Mitnehmer 56 gestatten eine Aufwärtsbewegung der Stützfläche, verhindern jedoch eine Abwärtsbewegung der Stützflache 42 aus der angenommenen Stellung. Jede kalte Betriebsbedingung, bei welcher der Motor die vorausbestimmte Temperatur nicht erreicht, wird daher die Stützfläche 42 stufenweise aufwärtsbewegen. Die klemmenden Mitnehmer 80 können dabei aus Metall hergestellt und derart konstruiert werden, dass sie sich von dem klemmenden Eingriff mit dem Stabe 58 lösen, sobald die Öltemperatur 100⁰C erreicht, die Temperatur die notwendig ist um die Verschmutzungsstoffe zu zerstäuben und/oder zu verteilen und solange die Temperatur 100⁰C nicht erreicht, würde die Stützfläche 42, in der bevorzugten Ausführung, 0,0635 mm entlang dem Bügel 32 aufwärts bewegt, sobald der Motor abgeschaltet wird und der Öldruck auf Null geht. Wenn die Öltemperatur lOOOc erreicht, lösen sich die Mitnehmer 80 von ihrem Eingriff mit dem Stabe 58 ab, wodurch die Stützfläche 42 beim Abschalten des Motors nicht bewegt wird. Während des Stillstandes der Maschine kUhlt sich das Öl ab und die Mitnehmer 80 kehren in ihre klemmende Eingriffstellung mit dem Stabe 58 zurttck.

Im Falle, dass die öltemperatur die vorausbestimmte Temperatur überschreitet, das heisst 100⁰C wie im oben genannten Beispiel, wird das Dehnungselement 20 durch die Feder 28 einer konstanten Kraft unterworfen und wird sich daher in sei-

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ner Länge exponentiell verlängern, wobei der Operant des Exponenten durch die Grundzahl der natürlichen Logarithmen und der Exponent durch die Öltemperatur und die bei dieser Temperatur verbrachten Zeit gegeben ist. Das Dehnungselement 20 ist mit der Stützfläche 42 verbunden und erstreckt sich von derselben zu den entfernten Enden der Schenkel 24 und das, in der Bewegungsrichtung der Stützfläche 42 in Bezug zu dem Bügel 32, wobei die Änderung der physikalischen Abmessung des Dehnungselementes 20 gleichbedeutend ist mit einer Verlängerung der Schenkel 24 desselben, zwischen der Stützfläche 42 und den oberen," entfernten Enden der Schenkel 24. Sowie sich das Dehnungselement 20 verlängert, verbleibt es bei dieser vergrösserten Länge und sowie sich das Dehnungselement 20 verlängert, befinden sich die entfernten Enden desselben naher zu der Grundfläche 34 oder zu dem-oberen Ende des Bügels 32.

Die in Abbildung 6. dargestellten Signalisierungsmittel umfassen Mittel,die es ermöglichen festzustellen, wann die entfernten Enden des Dehnungseiemenres 20 sich in eine, relativ zum Bügel 32, vorausbestimmte Stellung bewegt haben und spezifisch, wann die entfernten Enden des Dehnungselementes 20 mit der Grundfläche 34 des Bügels 32, als Ergebniss der Längenänderung des Dehnungselementes 20 und/oder der Bewegung der Stützflache 42 in Bezug zum Bügel 32 in Verbindung treten. Spezifisch wird elektrische Energie von einer Batterie 84 durch einen normalerweise geschlossenen Schalter 86 durch eine Leuchte oder Anzeigevorrichtung 88, an das untere Ende des Stabes 58 geliefert. Es besteht ein elektrischer Stromkreis durch den Stab 58, durch

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die klemmenden Mitnehmer 80, durch das Rahmenelement 72 zum Dehnungselement 20. Das Gehäuse 12 des Filteraggregates ist an dem Punkt 90 geerdet und dies erdet seinerseits den Bügel 32. Wenn daher die entfernten Enden der Schenkel 24 des metallischen Dehnungselementes 20 mit der Grundflache 34 des Bügels 32 in Verbindung treten, wird ein Stromkreis geschlossen der die Leuchte oder Anzeigevorrichtung aufleuchten lässt oder mit Energie versorgt. Die Signalisierungsmittel umfassen auch einen normalerweise offenen Schalter 92, welcher mechanisch mit dem Schalter 86 gekoppelt ist und als Prüfschalter dient, wobei sich der Schalter 86 bei Schliessen des Schalters 92 Öffnet und ein Strom zur Masse oder Erde zum Prüfen der Leuchte oder Anzeigevorrichtung 83, hergestellt wird.

Die Einwirkung der Öltemperatur auf die Änderung der Viskosität ist in der Kurve in Abbildung 9. dargestellt und veranschaulicht ein typisches Hochleistungsöl mit einer Anfangs-Viskosität von 45 centistoke Nennwert. Wie oben dargelegt wurde, ist es wünschenswert, dass das Öl nach einer 400 prozentigen Erhöhung der Viskosität gewechselt werden soll; diese 400%-ige Erhöhung entspricht einer Viskosität von 180 es, wie dies aus der Kurve zu ersehen ist. Es ist zu bemerken, dass das Öl die 180 es Viskosität als Funktion der Betriebstemperatur erreicht, dass jedoch das 0% diese Viskosität bei verschiedenen Temperaturen nach verschieden langer Zeit erreicht. Bei 160⁰C sollte das Öl, zum Beispiel, nach sechzehn (16) Stunden gewechselt werden, wohingegen das Öl bei einer Temperatur von 143°C nur nach fUnfundneunzig (95) Stunden gewechselt werden muss. Es ist er-

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sichtlich, dass die Kurven in Abbildung 9. exponentielle Kurven sind, welche der in der Formel t.e" ausgedrückten grundsatzlichen Funktion folgen. Hierbei ist t die Zeit in Sekunden, die das Öl bei einer gegebenen Temperatur verbringt, e die Grundzahl der natürlichen Logarithmen, das heisst 2,7183, E die Aktivierungsenergie, die nötig ist um das in Frage stehende Schmieröl zu oxidieren - sie ist in Kalorien pro Mol gegeben, R ist die "Gaskonstante·¹ zu 1,987 Kalorien pro Mol pro Grad Kelvin und T ist die absolute Temperatur des Öles in Grad Kelvin. In dem in der Abbildung 9. dargestellten Beispiel ist das Verhältniss E zu R in dem gegebenen Schmieröl 18 600 K. Ein Diagramm, das die Versuchsdaten des Dehnungsver-

haltens der, einer konstanten Spannung von 1448 N/cm unterworfenen superplastischen NJZ 400 Legierung veranschaulicht, ist in Abbildung 8. dargestellt. Die Legierung ist ein elektrochemisches Material und ist eine 22%-ige Aluminium-Zink-Legierung. Die Legierung ist korrosionsanfällig und wird weggefressen wenn sie den in dem Öl enthaltenen Säuren ausgesetzt wird. Dies liefert ein weiteres Zeit-Korrosion Funktionsglied, da die Konzentration der ätzenden Bestandteile im Öl das Dehnungselement 20 ihrer Einwirkung unterwirft und damit Material wegfrisst. Dies ermöglicht eine schnellere Verlängerung des Dehnungselementes 20. Dies bedeutet auch, dass im Falle, dass der Motor nie in Betrieb gesetzt wurde, die Säuren und korrodierenden Bestandteile sich ansammeln wurden, was zur Folge haben könnte, dass das Dehnungselement 20 genügend weggefressen würde um die Verlängerung hervorzurufen, die das Signal zum Ölwechsel auslö-

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sen könnte.

Es wird eine geeignete Feder 28 gewählt, um eine im Wesentlichen konstante Änderung der physikalischen Abmessung oder der Länge des Dehnungselementes 20 bei einer gegebenen Temperatur aufrechtzuerhalten. Die Kraftverformungscharakteristik der Feder ist typisch parabolisch. Im idealen System, in welchem die Längenänderung eine" lineare Funktion der Spannung ist, kann die Feder durch die Formel

F F (Al + L)"²
n~ ο L

charketrisiert werden, in welcher L die ursprüngliche Länge der Schenkel 24 des Dehnungselementes 20 bedeutet, während AL die Zunahme der Länge des Dehnungselementes 20 ist, nachdem es der Kraft der Feder 28 ausgesetzt war; F ist die ursprüngliche Kraft, die von der Feder 28 auf das Dehnungs element 20 ausgeübt wird und F die auf das jetzt L-w^L lange Dehnungselement 20 einwirkende Kraft der Feder 28.

Ein alternatives Dehnungselement 20' ist in Abbildung 7. dargestellt. An Stelle gerader Schenkel sind diese Schenkel 24· dieser Ausführungsform wellenförmig, wobei sich diese Wellen,unter der Einwirkung der Kraft der Feder 28·, als Reaktion zur exponentiellen Zeit- Temperaturfunktion, glätten, wobei der Hauptunterschied darin liegt, dass die Wellenform die Schenkel 24·, an Stelle von Längenänderung einer Biegespannung aussetzen. Die Feder 28· übt trozdem eine Kraft aus, welche ihrerseits eine konstante Biegespannung an das Dehnungselement 20' anlegt. Das Dehnungselement 20* ist auch vorzugs\^eise aus der gleichen Legierung vie das Dehnungs·

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element 20 hergestellt.

Das Dehnungselement 20 kann ζ. Β. unter Zugspannung, zwischen den Schultern 26 und der Grundfläche 22, eine effektive Länge von 7,6 mm und eine zulässige Endl'änge von 30,5 mm haben. Dies ist eine 400%-ige Streckung, proportional zur 400%-igen Zunahme der OlviskositSt. Die Anfangsnominalspan-

nung von 1448 N/cm wird durch Anwendung einer, auf eine Fläche von 0.0155 cm wirkenden Anfangskraft (F ) von 22,4 N erreicht. Es kann errechnet werden, dass die SpannungsSnderung des Dehnungselementes 20 bei 160⁰C, einen Nennwert von 24% hat, so dass das Dehnungselement 20 nach ungefähr sechzehn Stunden seine errechnete Streckgrenze von 30,5 mm erreicht haben wird. Wenn daher dieses Material, aus welchem das Dehnungselement hergestellt ist, der Einwirkung einer konstanten Spannung und einer Temperatur von 160⁰C ausgesetzt wird, so nähert sich sein Verhalten der Kurve für 16Ö°C, wie sie in Abbildung 9. veranschaulicht ist. Es soll hinzugefügt werden, dass sich das Dehnungselement 20 bei einer Temperatur von 143,5 C um 4,2% pro Stunde streckt, so dass ungefähr fünfundneunzig (95) Stunden notwendig sind bis das Element die errechnete Streckgrenze von 30,5 mm erreicht und sich derart der 143,4°C-kurve in Abbildung 9. nähert.

Die Kurve in Abbildung 8. ist ebenfalls exponentiell und folgt gleichfalls der Grundgleichung t.e ^ , die weiter oben angeführt wurde und die einen thermisch aktivierten Prozess beschreibt. Darum ist es bloss nötig die Kurven der superplastischen Legierung, wie sie in Abbildung 8. dargestellt sind, jenen Kurven anzupassen, welche den thermisch aktivierten, im Öl

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auftretenden Prozess beschreiben und aus Abbildung 9. zu ersehen sind.

Genauer ausgedrückt, fühlt die. Abfühlvorrichtung 16, den durch Oxidation hervorgerufenen Ölabbau ab und dies gemäss der Integralgleichung

T

-E/RT nt.e dT wobei

1 _mJ

T
mm

D. der durch Oxidation verursachte Ölabbau ist, T die hoch-

J. ΙΠ3.Λ

ste vom Öl erreichte Temperatur, T . die niedrigste Oltemperatur, η eine durch die Eigenschaften des untersuchten Schmieröles bestimmte Oxidationskonstante, t die vom Öl bei einer bestimmten Temperatur verbrachte Zeit in Sekunden, e die die Grundzahl der natürlichen Logarithmen, E diezur Oxidation eines bestimmten Öles nötige Aktivierungsenergie, in Kalorien pro Mol, R die "Gaskonstante" und T die Temperatur in Kelvingraden, angibt.

Des Weiteren ändert sich das Dehnungselement 20 in seiner physikalischen Abmessung oder in seiner Länge unter konstanter

dl — U/RT Spannung in einem Maasse, welches der Gleichung -rr-=ce ' folgt in der -r^ die Längenänderung oder änderung der physikalischen Abmessung pro Zeiteinheit, in Sekunden angibt, während c eine Konstante ist, welche die physikalische. Abmessung des Dehnungselementes 20 in Kombination mit der Grosse der durch die Feder 28 gelieferten Spannung, angibt, e ist die Grundzahl der natürlichen Logarithmen, U ist eine Konstante, welche die zur Längenänderung des Dehnungselementes 20 nötige Aktivierungsenergie darstellt. Die Konstante U gleicht im Wesentlichen der Konstanten E, wie früher erläutert, so dass die Kurve in Abbildung 8., mit einer entsprechend gewählten Kurve in Abbildung 9. für eine jeweilig

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gegebene Temperatur übereinstimmen würde. Die Kurve in Abbildung 9. ist auf, von K. H. Kabel entwickelten, Daten gegründet, wie sie in S.A.E. Transactions, Band 79(3), Seite 1888 (1970) berichtet wurden.

Die zweite Abfühlvorrichtung erfasst den Ölabbau auf Grund der Verunreinigung, gemäss der Gleichung D~=mS , wobei D₂ der Ölabbau der durch Wasser, S'äuren und Schlamm verursachten Verunreinigung darstellt. Die Öleigenschaften legen die Korrosionskonstante m fest, während S die Zahl der Erhitzungen bedeutet, bei denen das Öl die zur Zerstäubung bezw. Verteilung des Wassers, der Säuren und des Schlammes genügend hohe vorausbestimmte Temperatur, nicht erreichen konnte.

Die Vorrichtung 10 umfasst ein Summierungsmittel, welches durch passende Anordnung der Bestandteile innerhalb derselben,· die Teilwerte D. und D~ zur Summe D vereinigt, welche den gesamten Schmierölabbau angibt.

Es ist verständlich, dass das erste Abfühlmittel 16 zur Überwachung eines Materials angewandt werden kann, welches einem thermisch bewirkten Prozess, entlang einer exponentiellen Kurve folgt in welcher die Rechengrösse des Exponenten die Grundzahl e der natürlichen Logarithmen ist und wobei die exponentiel· Ie Kurve der Zeit und der Temperatur Rechnung tragt, da. das Abfühlmittel ein Dehnungsmittel umfasst, welches seine physikalische Abmessung auf exponentielle Weise, unter der Einwirkung von thermischer Energie ändert, sobald es einer konstanten Kraft unterworfen wird, die dem Dehnungsmittel durch ein, eine Feder 28 enthaltendes Kraftmittel, mitgeteilt wird.

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26Ü05Ü3

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Es ist auch klar, daß die Anordnung 10 eine Methode der Ölabbauüberwachung ausübt, welche die Schritte der Öltemperaturerfassung und der Abfege der Zeitdauer umfaßt, in der das Öl der Temperatur ausgesetzt ist, um ein exponentielles Ausgangssignal hervorzurufen und auch um die Zahl der Begebenheiten abzufragen, bei denen das Öl erhitzt wurde ohne eine vorausbestimmte Temperatur zu erreichen, um damit die Summe der zwei Ausgangssignale in ein gemeinsames Ausgangssignal zu vereinigen.

Weiters kann die obenerwähnte Formel für den Abbau D^ in dem Abfüilmittel 16 angewandt werden, um die Veränderung eines, einem thermisch aktivierten Prozess unterworfenen Materials zu überwachen, wobei diese Materialien jedes hitzehärtendes plastisches Harz einschließen würden, indem das elektrochemisch wirksame Material des Dehnungsmittels 20 unter konstanter Spannung dem zu überwachenden Material thermisch ausgesetzt würde.

Weiters kann die Vorrichtung 10 die Methode der Überwachung der Änderung eines Materials ausüben, welches einem thermisch aktivierten Prozess unterworfen ist und welches einer exponentiellen Kurve folgt, die mit Temperatur und Zeit eines Dehnungsmaterials funktionsweise verbunden ist, wobei sich dieses Dehnungsmaterial in Kontakt mit dem Überwachungsmaterial ändert und das Dehnungsmaterial unter konstante Kraft versetzt.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Überwachen des Ölabbaues, gekennzeichnet durch einen Meßfühler zur Erzeugung eines exponentiellen Ausgangssignales in Abhängigkeit von der Öltemperatur und der Zeit, während der das Öl der Temperatur ausgesetzt war, einen zweiten Meßfühler zur Erzeugung eines zusätzlichen Ausgangssignales, das die Zahl der Ölerhitzungen in Betracht zieht, bei welchen das Öl eine vorbestimmte Temperatur nicht erreichte, und durch Summierungsmittel zur Bildung der Summe der genannten Ausgangssignale.

2. Vorrichtung zum Überwachen des Ölabbaues, gekennzeichnet durch einen Meßfühler zur Änderung einer physikalischen Abmessung in Abhängigkeit von der Öltemperatur und der Zeit, während der das Öl dieser Temperatur ausgesetzt war, um ein exponentielles Ausgangssignal zu liefern, das den durch Oxidation verursachten Ölabbau angibt, einen zweiten Meßfühler zur Lieferung eines zusätzlichen Ausgangssignales, das die Zahl der Ölerhitzunggn in Betracht zieht, bei welchen das Öl eine zur Verteilung des das Öl verunreinigenden Wassers bzw. der Säure bzw.des Schlammes ausreichende Temperatur nicht erreichte, und durch Summierungsmittel zur Bildung der Summe der genannten Ausgangssignale.

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709819/0782 GaiGiNAL inspected

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3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder, gekennzeichnet durch ein Signalisierungsmittel, das ein Signal liefert, sobald die Summe der genannten Ausgangssignale einen vorausbestimmten Grenzwert erreicht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Meßfühler einen Dehnungskörper zur Änderung einer physikalischen Abmessung umfaßt, welche sich bei Erhitzung unter Spannung ändert, sowie ein Kraftmittel, um den genannten Dehnungskörper unter Spannung zu setzen.

5. Vorrichnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Kraftmittel den genannten Dehnungskörper unter praktisch konstante Spannung versetzt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daßder Dehnungskörper eine Dehnungsänderungsgeschwindigkeit der physikalischen Abmessung unter konstanter Spannung aufweist, die der Gleichung

dl —U/RT

■tt = c.e ' folgt, wobei dl die Änderung der physikalischen Abmessung des genannten Dehnungskörpers, dt die Zeit der Änderung der physikalischen Abmessung, c eine Konstante der physikalischen Abmessung des genannten Dehnungskörpers in Verbindung mit der Größe der konstanten

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Spannung, e die Basis der natürlichen Logarithmen und U eine Konstante ist, die die Aktivierungsenergie darstellt, die notwendig ist, um in dem genannten Dehnungskörper eine Änderung der physikalischen Abmessung zu verursachen, während R die ßaskonstante und T die Temperatur des genannten Dehnungsmittels ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch temperaturempfindliche Mittel, um den zweiten Meßfühler unwirksam zu machen, sobald das Öl die genannte, vorausbestimmte Temperatur erreicht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 4, ge kennzeichnet durch Stützmittel zur Unterstützung des Meßfühlers, das einen Bügel und eine Basis zur Unterstützung des Dehnungskörpers und des Kraftmittels umfaßt und beweglich durch den Bügel gehalten wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn-

z ei c hne t, daß der zweite Meßfühler ein Verschiebungsmittel zur Bewegung der Basis gegenüber dem Bügel einschließt, sobald das Öl erhitzt wird, ohne die vorausbestimmte Temperatur zu erreichen.

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10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennz ei c h η e t, daß das Verschiebungsmittel ein temperaturabhängiges Glied umfaßt, um eine Bewegung der Basis gegenüber dem Bügel zu verhindern, sobald das Öl die vorausbestimmte Temperatur erreicht.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennz ei c h η e t , daß die Basis Sperrmittel enthält, die es ihr gestatten, sich nur in einer Richtung gegenüber dem genannten Bügel zu bewegen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschiebungsmittel einen Stab einschließt, der durch die Basis Mndurchragt und daß das temperaturabhängige Glied die Basis mit dem Stab verbindet und diesen unterhalb der vorbestimmten Temperatur festhält, ihn jedoch oberhalb derselben freigibt, wodurch sich der Stab bewegen kann, ohne die Basis oberhalb der vorbestimmten Temperatur zu bewegen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Dehnungskörper mit der Basis verbunden ist und sich von dieser aus in Richtung der Bewegung der Basis gegenüber dem Bügel erstreckt, wobei das Kraftmittel derart angeordnet ist, daß es zwischen

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der Basis und dem entfernten Ende des Dehnungskörpers wirkt, wodurch die Änderung der physikalischen Abmessung des Dehnungskörpers eine Vergrößerung der Länge dersserben zwischen der Basis und dem entfernten Ende desselben darstellt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennz ei c h η et, daß das Signalisierungsmittel darauf anspricht, wenn sich das entfernte Ende des Dehnungskörpers infolge einer Längenänderung des genannten Dehnungskörpers und/oder einer Bewegung der Basis gegenüber dem Bügel in eine vorbestimmte Lage gegenüber dem Bügel bewegt hat.

1.5·" Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennz ei c h η et, daß der Dehnungskörper aus einem elektrochemisch aktiven Werkstoff hergestellt ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennz ei c h η e t, daß der elektrochemisch aktive Werkstoff eine zweiundzwanig-prozentige (229o)Aluminium-Zink-Legierung ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch g e k e η nz ei c h η e t, daß der Dehnungskörper eine Dehnungs-

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- ae (ο

änderungsgeschwindigkeit der physikalischen Abmessung unter konstanter Spannung besitzt, die der Gleichung 4i- = c.e" ' folgt, wobei dl die Änderung der physikalischen Abmessung des Dehnungskörpers, dt die Zeit der Änderung der physikalischen Abmessung, c eine Konstante, welche die physikalische Abmessung in Verbindung mit der Größe der konstanten Spannung erfaßt, e die Basis der natürlichen Logarithmen, U eine Konstante, welche die zur Änderung der physikalischen Abmessung notwendige Aktivierungsenergie darstellt, R die Gaskonstante und T die Temperatur des Dehnungsmittel sind.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennz ei c h η e t, daß das Verschiebungsmittel eine mit dem genannten Stab verbundene Membran umfaßt, um den Stab entsprechend dem Öldruck zu bewegen.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis Mittel zur Befestigung an einem Ölfilter umfaßt.

20. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der DehnungskörpeiTwenigstens eine Faltung entlang seiner Länge enthält, um eine Ausrichtung zu ermöglichen, wenn es einer genannten konstanten

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Spannung unterworfen wird.

21. Vorrichtung zur Überwachung des ölabbaues, g e k e η nzeichnet durch einen ersten Meßfühler zum Erfassen des Ölabbaues gemäß der Gleichung

α max E/RT
nt.e 'dt, wobei D1 der durch Oxidation her-

vorgerufene Olabbau, T„_ax die höchste und T_min die niedrigste Öltemperatur, η die durch die Öleigenschaften bestimmte Oxidationskonstante, t die Zeit, während der das Öl auf der Temperatur verweilt, e die Basis der natürlichen Logarithmen, E die Aktivierungsenergie in Kalorien pro Mol, die notwendig ist, um das Öl zu oxidieren, R die Gaskonstante und T die Öltemperatur sind sowie durch eine Bais, um den Meßfühler zu tragen.

22. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Meßfühler einen Dehnungskörper umfaßt, der sich in seiner physikalischen Abmessung ändert, wenn er unter konstanter Spannung steht, und zwar mit einer Geschwindigkeit, die der Gleichung dl = c.e ' folgt, wobei dl die Änderung der physi-

dt "dT

kaiischen Abmessung in der Zeiteinheit, c eine Konstante, die durch die physikalische Abmessung des genannten Dehnungskörpers und die Größe der konstanten Spannung bestimmt ist, e die Basis der natürlichen Logarithmen und U eine

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- 3Θ S

Konstante ist, welche die zur Änderung der physikalischen Abmessung des Dehnungskörpers notwendige Aktivierungsenergie darstellt und die im wesentlichen gleich der Konstanten E ist.

23. Vorrichtung nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch einen zweiten Meßfühler zur Erfassung des Ölabbaues gemäß der Gleichung D₂ = m.S, wobei D₂ den durch Verunreinigung verursachten ölabbau, m die durch die Öleigenschaften gegebene Korrosionskonstante und S die Zahl der Ölerhitzungen angibt, bei denen die vorbestimmte Temperatur nicht erreicht wurde.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23» gekennzeichnet durch Summierungsmittel zur Bildung der Summe aus D>j und D₂.

25. Vorrichtung nach Anspruch 24, gekennzeichnet durch Signalisierungsmittel, die ein Signal abgeben, sobald die genannte Summe einen vorbestimmten Grenzwert erreicht.

26. Vorrichtung zur Überwachung eines Werkstoffes, der einen thermischen, durch die Funktion t.e ' bestimmten Prozess

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durchläuft, Tirobei t die Zeit in Sekunden, e die Basis der natürlichen Logarithmen, K eine Konstante der Prozessaktivierungsenergie in Kalorien pro Mol und T die absolute Temperatur darstellt, g e k e nnzeichnet du rc h Stützmittel, einen won diesem getragenen Dehnungskörper, dessen physikalische Dimension sich mit einer Geschwindigkeit ändert, die der Gleichung -^t*^{= c#e} folgt, wenn er einer konstanten Kraft unterworfen ist, wobei ^i- die Änderungsgeschwindigkeit der physikalischen Dimension, dt

c eine durch die physikalische Abmessungen des Dehnungskörpers und der Größe der konstanten Kraft bestimmte Konstante, e die Basis der natürlichen Logarithmen, U die zur Änderung der physikalischen Abmessung des Dehnungskörpers erforderliche Aktivierungsenergie, R die Gaskonstante , und T die Temperatur sind und wobei U/R im wesentlichen gleich K ist.

27» Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch ge k e η η-z ei c h net, daß der Dehnungskörper elektrochemisch aktiviertes Material enthält.

28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurchgekennz ei c h η et, daß das elektrochemisch aktivierte Material eine zweiundzwanzig-prozentige (22?6) Aluminium-Zink-Legierung ist.

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- 3« 40

29. Vorrichtung zur Überwachung eines Werkstoffes, der einem thermischen Prozess unterworfen ist, der einer exponentiellen Kurve folgt, die Temperatur und Zeit berücksichtigt, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Dehnungskörper umfaßt, dessen physikalische Abmessung sich exponentiell entsprechend der Einwirkung der Wärmeenergie ändert, während er einer konstanten Spannung unterworfen ist, und daß sie Kraftmittel enthält, um den Dehnungskörper unter konstante Spannung zu versetzen.

30. Vorrichtung nach Anspruch 29, gekennzeichnet durch Signalisierungsmittel, die bei Änderung der physikalischen Abmessungen des Dehnungskörpers ein Signal liefern.

31. Vorrichtung zur Überwachung des Ölabbaues, g e k e η nzeichnet durch einen zweiten Meßfühler zur Bildung eines zusätzlichen Ausgangssignals, das die Zahl der Ölerhitzungen in Betracht zieht, bei denen das Öl nicht die vorbestimmte Temperatur erreicht, und Signalisierungsmittel zur Erzeugung eines Signales, sobald das genannte Ausgangssignal einen vorausbestimmten Grenzwert erreicht.

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32. Vorrichtung nach Anspruch 31» gekennzeichnet durch einen temperaturabhängigen Meßfühler zum Abschalten der genannten Meßfühler, sobald das Öl die vorbestimmte Temperatur erreicht.

33. Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet daß der Meßfühler einen Bügel, eine durch diesen gestützte Basis und Verschiebungsmittel zur Bewegung der genannten Basis gegenüber dem Bügel umfaßt.

34. Vorrichtung nach Anspruch 33, gekennzeichnet durch temperaturabhängige Mittel zur Verhinderung einer Bewegung der gegenüber dem Bügel, wenn das Öl die vorbestimmte Temperatur erreicht hat.

35. Vorrichtung nach Anspruch 34, dadurch geke nnzeichnet, daß die Basis Sperrmittel aufweist, die es gestatten, daß die Basis gegenüber dem Bügel in nur einer Richtung bewegbar ist.

36. Verfahren zur Überwachung des Ölabbaues, gekennzeichnet durch folgende Schritte: Erfassen der Öltemperatur und der Zeit, während der das Öl der Imperatur ausgesetzt ist, Bildung eines exponentiellen

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Ausgangssignals, Erfassen der Zahl der Ölerhitzungen, bei denen das Öl erhitzt wurde ohne die vorbestimmte Temperatur zu erreichen, Bildung eines zusätzlichen Ausgangssignals und Summieren der genannten Ausgangssignale.

37. Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennz ei c h η e t, daß ein Signal erzeugt wird, wenn die Summe der Ausgangssignale einen vorbestimmten Grenzwert erreicht hat.

38. Verfahren zur Überwachung des Ölabbaues, gekennzeichnet durc h,folgende Schritte: Erfassen der Öloxidation mit Hilfe eines Werkstoffes, der sich physikalisch so ändert, daß er ein exponentielles Ausgangssignal in Bezug auf die Öltemperatur und die vom Öl bei dieser Temperatur verbrachte Zeit bildet, Erfassen der Zahl der Ölerhitzungen, bei denen das Öl erhitzt wurde ohne die zur Verteilung des das Öl verunreinigenden Wassers, der Säure und des Schlammes notwendige Temperatur zu erreichen, Bildung eines zusätzlichen Ausgangssignals für diese Zahl und die Summierung der Ausgangssignale·

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39. Verfahren nach Anspruch 38, dadurch gekennz ei c h η e t, daß ein Signal gebildet wird, wenn die Summe der Ausgangssignale einen vorbestimmten Grenzwert erreicht.

40. Verfahren zur Überwachung des durch Oxidation verursachten Olabbaues, gemäß der Formel

nt.e"^E/RT dt

wobei Djj' der durch Oxidation hervorgerufene Ölabbau, T„_QV die höchste und T ._ die niedrigste Öltemperatur, η max mm

die durch die Öleigenschaften begründete Oxidationskonstante, t die Zeit, e die Basis der natürliche Logarithmen, E die Aktivierungsenergie zur Oxidation des Öles in Kalorien pro Mol, R die Gaskonstante und T die Öltemperatur ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Öl einem elektrochemisch wirksamen Material ausgesetzt wird das sich bei konstanter Spannung entsprechend der Gleichung"3^- = c.e ' dehnt, wobei ^- die Änderung der physikalischen Abmessung pro Zeiteinheit, c eine Konstante der physikalischen Abmessung des genannten Materials in Verbindung mit der konstanten Spannung, e die Basis der

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natürlichen Logarithmen, und U eine Konstante ist, welche die zur physikalischen Dimensions änderung des Materials notwendige Aktivierungsenergie darstellt und im wesentlichen E gleicht, und daß die Änderung der physikalischen Abmessung des Werkstoffes abgetastet wird.

41. Verfahren nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölabbau gemäß der Gleichung D₂ = m.S gemessen wird, wobei D₂ den durch Verunreinigungen bedingten Ölabbau, m eine durch die Öleigenschaften gegebene Korrosionskonstante und S die Zahl der Ölerhitzungen sind, bei denen das Öl nicht die vorbestimmte Temperatur erreichte.

42. Verfahren nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß D^ und D₂ summiert werden.

43. Verfahren nach Anspruch 42, dadurch gekennz ei chne t, daß ein Signal erzeugt wird, sobald die Summe aus D₁ und Dp einen vorbestimmten Grenzwert erreicht.

44. Verfahren zur Überwachung der Veränderung eines thermisch härtbaren Kunstharzes, in einem thermischen Prozess, gemäß der Formel

^maX nt.e"^E/RT dt, φ

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wobei D₁ die Veränderung im Material, T__„ die höchste

I IiIcUrC

Temperatur im Material, T _in die niedrigste Temperatur im Material, η eine durch die Materialeigenschaften bee stimmte Konstante, t die Zeit, E die bei der Veränderung des Materials aufgewendete Aktivierungsenergie in Kalorien pro Mol, R die Gaskonstante und T die Materialtemperatur sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff einem elektrochemisch aktiven Dehnungsmaterial ausgesetzt wird, das sich unter

dl —U/RT konstanter Spannung gemäß der Gleichung -^- c.e '

dehnt,wobei jll. die Änderung der physikalischen Abmessung pro Zeiteinheit, c eine Konstante, welche die physikalische Abmessung des genannten Dehnungsmaterials in Verbindung mit der Größe der konstanten Spannung wiedergibt, e dLst die Basis der natürlichen Logarithmen und U die Aktivierungsenergie ist, die erforderlich ist, um die Änderung der physikalischen Abmessung des Dehnungsmaterials zu verursachen und die praktisch gleich E ist, und daß die Änderung in der physikalischen Abmessung des Dehnungsmaterials beobachtet wird.

45. Verfahren zur Überwachung der Veränderung in einem Werkstoff, der einen thermischen Prozess gemäß einer exponentiellen Kurve der Temperatur und der Zeit durchläuft, mit Hilfe eines Dehnungsmaterials, dessen physikalische

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Abmessungen sich unter der Einwirkung von Wärme und bei einer konstanten Kraft ändern, dadurch gekennzeichnet, daß das Dehnungsmaterial in Wärmekontakt mit dem zu überwachenden Werkstoff gebracht und einer konstenten Kraft unterworfen wird.

46. Verfahren nach Anspruch 45 dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der physikalischen Abmessung des Dehnungsmaterials gemessen wird.

47. Verfahren zur Überwachung des Ölabbaues, gekennzeichnet durch folgende Schrifftej Feststellen der Zahl der Ölerhitzungen, bei denen das Öl nicht die vorbestimmte Temperatur erreichte, und Bildung eines zusätzlichen Ausgangssignales sowie eines Signales, sobald das genannte Ausgangssignal einen vorbestimmten Grenzwert erreicht.

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