NO802942L - Fremgangsmaate for maaling av slitasjen paa bevegelige deler, saerlig i forbrenningsmotorer - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for måling

av slitasjen til innbyrdes bevegede deler, særlig hvor disse deler ikke er lett tilgjengelige. Mer spesielt vedrører oppfinnelsen en fremgangsmåte for måling av slitasjen til innbyrdes bevegelige deler i forbrenningsmotorer og motorer som innbefatter målesystemet.

Muligheten til å måle slitasjen til motorer uten å åpne disse er et viktig krav ved prøvning av motorer, brenn-stoffer og smøremidler, men er også av vesentlig betydning for motorer i bruk. Marine dieselmotorer f. eks., og andre store dieselmotorer utgjør et spesielt problem. Å bedømme slitasjegraden er vanskelig, selv om en nøyaktig bedømmelse er ønske-lig for å bestemme den optimale periode mellom overhalinger. Vanskelighetene med å måle slitasje i disse store motorer har også hemmet utprøvningen av nye smøremidler ved prøvekjøringer.

Undersøkelse med måling av slitasje i marine dieselmotorer er blitt gjennomført i de senere år, og flere fremgangsmåter er beskrevet i "The Motor Ship", juli 1976, sidene 77 - 80. I tillegg er det også kjent fremgangsmåter for måling av størrelsen til slitasje ved bruk av radioaktive kilder. En slik metode består i aktivering av et område av slitasje-flaten og måling av tap av utsendt stråling etterhvert som det aktiverte metall slites bort. Imidlertid kan aktiveringen av metallet vanligvis ikke bli gjennomført på stedet, noe som gjør det nødvendig å transportere i hvert fall en del av motoren, f. eks. sylinderforingene, til et sted hvor det foreligger utstyr for gjennomføring av slikt arbeide. I tilfelle f. eks. av sylinderforinger fra marine dieselmotorer kan dette være meget dyrt såvel med hensyn til den aktuelle transport av foringene som med hensyn til den tid fartøyet må ligge. Denne fremgangsmåte har en videre ulempe i at slitasjen i veggen bare kan måles opp til en metalldybde i størrelsesorden 150 ym.

En annen fremgangsmåte for måling av slitasje ved bruk av en radioaktiv kilde omfatter plassering av et radioaktivt materiale, såsom gassformet Krypton 85, på innsiden av den slitende del på en slik måte at når delen når en forutbe-stemt slitasjestørrelse, blir det radioaktive materiale frigitt.

Økningen av målt radioaktivitet indikerer derfor at den forut-bestemte mengde slitasje er nådd. Imidlertid kan denne prøve ikke gi en indikasjon om hvordan slitasjegraden varierer under testperioden og kan heller ikke indikere størrelsen til slitasjen som har funnet sted til ethvert tidspunkt før eller etter frigivningen av det radioaktive materiale.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er det tilveiebragt en fremgangsmåte for måling av slitasjen til innbyrdes bevegelige deler, særlig de deler som ikke er lett tilgjengelige, og mer spesielt de innbyrdes bevegelige deler til forbrenningsmotorer, hvilken fremgangsmåte omfatter testing av en lengde av radioaktivt materiale i den del som skal måles, slik at en ende av materialet ligger over ett med sliteflaten og at tapet av radioaktivitet måles etterhvert som overflaten av delen og det radioaktive materiale slites bort.

Selv om metoden har mulige anvendelser for måling av slitasje i mange situasjoner, vil av oversiktsgrunner fremgangsmåten i det følgende bli beskrevet, sett ut fra bruken i forbrenningsmotorer.

Foreliggende oppfinnelse innbefatter en forbrenningsmotor med en lengde av radioaktivt materiale festet i en bevegelig del, som beskrevet ovenfor, og en strålingsdetektor som kan innpasses på utsiden av motoren.

De' innbyrdes bevegelige deler av motoren er fortrinnsvis en sylindervegg eller foring, men kan også være en stempelring. Hvis det måles stempelringslitasje, kan det. være nødvendig å feste ringen for å hindre rotasjon.

Det radioaktive materiale er fortrinnsvis et som er istand til å utsende stråling, særlig y-stråling, med tilstrekkelig energi til å gjennomtrenge en metalltykkelse på minst 5 mm og som deretter er istand til å kunne måles av en detektor. Dette krav settes for at strålingsdetektoren, som f. eks. kan være en ventilasjonsdetektor, vanligvis i praksis vil bli plassert på utsiden av motoren. I praksis er det funnet at radioaktive materialer kan fremstilles, hvis stråling kan måles gjennom en tykkelse på opp til 80 mm støpejern.

For at det radioaktive materiale skal slites ved samme hastighet som delen, har det fortrinnsvis en hardhet som ikke overskrider den for metallet i sliteflaten, og det er fortrinnsvis relativt inert i forhold til de kjemikalier som foreligger i smøremidler og i det brennstoff som benyttes såvel som metallet som det er i kontakt med.

Et radioaktivt materiale som er funnet å være særlig egnet er kobolt 60-tråd. En slik tråd kan fremstilles

med de krevede aktivitetsnivåer på enkel og billig måte. Særlig kobolt 60-tråd med en diameter på 0,1 - 1,0 mm og aktivert til mellom 1 og 20 mikrocurie pr. mm er funnet egnet.

Lengden av materialet og halveringstiden for dets radioaktivitet kan velges under hensyntagen til tykkelsen for delen og dens sannsynlige slitasjegrad. Fortrinnsvis velges disse verdier slik at slitasjen kan måles over en relativt lang periode uten utskifting av materialet. Således kan lengden være minst 1 mm og kan være opp til 5 mm. Halveringstiden, kan være lik eller større enn den påtenkte varighet for måle-perioden og kan. f. eks. være større enn eller lik 1 måned.

Materialet kan plasseres i hvilken som helst del av sliteflaten, men er fortrinnsvis plassert ved det sted hvor den største grad av slitasje ventes. I tilfelle av en forbrenningsmotor er dette vanligvis ved toppen av den øverste stempelrings vei, hvor et trinn ofte frembringes i sylinder-veggen eller foringen etter at motoren har vært i bruk i noen tid. Imidlertid kan metalltykkelsen mellom sliteflaten og den ytre flate av motoren hvor detektoren er plassert være for stor ved dette punkt til å oppnå godtagbare målinger med det nivå for radioaktivitet man har ved bruk av den type radioaktivt materiale som er beskrevet ovenfor. I slike tilfeller vil en plassering lenger nede langs slaglengden bli valgt.

Lengden til det radioaktive materiale bør bli sikkert festet i den bevegede del, slik at den ikke faller ut og slik at ingen slitasje frembringes ved relativ bevegelse av materialet og delen i hvilken det er festet. En fremgangsmåte for plassering av materialet i f. eks. en sylindervegg/ som har vist seg egnet, består i å bore et lett overdimensjonert hull i det vesentlige vinkelrett til sliteflaten og å feste lengden av radioaktivt materiale i hullet ved bruk av en akryl-sement. En ende av det radioaktive materiale bør ligge over ett med sliteflaten. En akryl-sement som er særlig anvendbar er "Aralditt".

En hvilken som helst egnet strålingsdetektor kan benyttes, f. eks. en scintillasjonsteller med et tallium-aktivert natriumiodidkrystall.

Radioaktivt materiale kan være festet i veggene til hver sylinder i en motor og ved bruk enten av en detektor for hver kilde eller en enkelt bevegelig detektor kan de relative slitasjegrader til forskjellige sylindre bli vurdert.

Det er klart at etterhvert som det radioaktive materiale slites bort vil dets nivå av radioaktivitet falle. Ved således å måle den radioaktive utstråling fra materialet og gjøre tillegg for naturlig senkning, kan slitasjestørrelsen bedømmes. For å eliminere små variasjoner i radioaktivitet som utsendes i løpet av tid, bør tellinger vare fortrinnsvis minst 15 minutter. Tellinger med slik lengde kan bli gjort i regulære intervaller, f. eks. i intervaller på 24 timer eller lengre. Det er funnet at pålitelige indikasjoner på slitasjegraden kan oppnås på så lite som 1 uke. Likevel kan metoden som tidligere anført bli benyttet over lengre perioder på

1 år eller mer.

Selv om fremgangsmåten er særlig egnet for store forbrenningsmotorer og mer spesielt for store dieselmotorer av enten trunkstempeltypen eller krysshodetypen, kan den benyttes for enhver forbrenningsmotor. Metoden kan også benyttes for pumper, kompressorer etc., som benytter stempler og sylindre og hvor måling av slitasje er viktig.

Oppfinnelsen er i det følgende nærmere forklart ved hjelp av eksempler.

Eksempel 1

Et hull med 0,6 mm diameter ble ' boret i en stempelring til en "Ruston 7X-HR"-motor med en dybde på 1 mm og det rensede hull ble fylt med "Standard Aralditt". Et stykke av en kobolt 60-tråd med 1 mm lengde og 0,5 mm i diameter som var blitt aktivert til et nivå på 1 mikrocurie pr. mm ble innsatt i hullet, hvorved det ble sikret at den frilagte ende lå over ett med det omgivende materiale.

Ved sammensetting av motoren ble stempelringen ut-styrt med en tapp for å forhindre rotasjon i sporet. En "Nuclear Enterprises"-scintillasjonsteller med et 50 mm dia-meters thallium-aktivert natriumiodidkrystall ble montert på utsiden av motoren. Avstanden mellom kobolttråden og krystal-let var ca. 150 mm med 4 0 mm av denne avstand bestående av metall eller annet strålingsabsorberende materiale. Motoren ble kjørt over en lengre periode og tellingshastigheten fra detektoren ble målt kontinuerlig. Av denne informasjon ble slitasjegraden vurdert, og den vurderte størrelse for slitasjen ble beregnet.

Over en 19 timers periode ble følgende resultater oppnådd:

Disse resultater viser at fallet i tellingshastigheten på grunn av mengde av kobolttråd som var slitt bort med bakgrunnsstråling og naturlig senkning for kobolt 60 var 6816 tellinger/time. Dette fall i tellingshastighet indikerer at lengden til kobolttråden ble redusert i løpet av 19 timers prøveperiode med 22,71 ym, dvs. reduksjonshastigheten var 1,19 ym/time.

Disse resultater viser at slitasjen kan måles over en periode på mindre enn 24 timer.

Motoren ble kjørt med avbrudd over en peridoe på

53 dager ved utprøving av kvalitetene til forskjellige smøre-midler. Resultatene over denne periode var:

Disse resultater viser at fallet i tellingshastighet på grunn av størrelsen for den radioaktive tråd som var slitt bort under hensyntagen til bakgrunnsstråling og naturlig senkning på kobolt 60 var 157762 tellinger/time. Dette fall i tellingshastighet indikerer at lengden til kobolttråden ble redusert i løpet av prøven med 0,52 mm.

Ved åpning av motoren var den målte slitasje 0,51 mm og bekreftet nøyaktigheten for fremgangsmåten over en for-lenget periode.

Eksempel 2

En tilsvarende fremgangsmåte til den som er beskrevet i eksempel 1 ble gjennomført ved bruk på en "Abingdon AB-1"-motor. For denne prøve ble kobolt 60-tråden aktivert til et nivå på mikrocurie pr. mm og innsatt i en stempelring. Slitasjehastigheten som ble beregnet fra detektortellingshas-tigheten ble igjen funnet å svare godt til slitasjen som målt etter at testen ble stopper og motoren åpnet.

Tabell 1 viser sammenhengen mellom størrelsen for radiell ringslitasje som målt ved bruk av kobolttråd og tapet av vekt for ringen.

Claims (8)

1. Fremgangsmåte for måling av slitasjen på innbyrdes bevegelige deler, særlig slike deler som ikke er lett tilgjengelige, og mer spesielt innbyrdes bevegelige deler i for-brenning smotorer , karakterisert ved at en lengde av radioaktivt materiale festes i den del som skal måles, slik at en ende av materialet ligger over ett med sliteflaten, og at tapet av radioaktivitet måles etterhvert som flaten til delen og det radioaktive materiale slites bort.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det radioaktive materiale er istand til å sende ut stråling med tilstrekkelig energi til å trenge gjennom en metalltykkelse på minst 5 mm og er istand til deretter å kunne måles av en detektor.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at det radioaktive materiale utsender y-stråling.

4. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av kravene 1-3, karakterisert ved at det radioaktive materiale har en hårdhet ikke større enn den for materialet i sliteflaten som den er festet i.

5. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av kravene 1-4, karakterisert ved at det som radioaktivt materiale benyttes kobolt 60-tråd.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at kobolt 60-tråden aktiveres til mellom 1 og 20 mikrocurie pr. mm.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, i det vesentlige som beskrevet i eksemplene 1 og 2.

8. Forbrenningsmotor, karakterisert ved at en lengde av radioaktivt materiale er festet i en bevegelig del, slik at en ende av materialet ligger over ett med sliteflaten og at en strålingsdetektor er festet på utsiden av motoren.