Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Messung eines gegebenenfalls von einem Film eines im wesent¬ lichen flüssigen oder pastösen Mediums, z.B. eines Filmes aus Schmierstoff, Pasten, Wasser od. dgl., erfüllten Abstandes zwischen einem ruhenden und einem gegenüber diesem bewegten Element, wie z.B. zwischen Lagerschale(n) und Welle, bei der eine den zu überwachenden Abstand mit einem elektrischen Signal beaufschlagende und dessen Impedanz erfassende Aus¬ werteschaltung vorgesehen ist, wobei die den Abstand begren¬ zenden Teile elektrisch leitfähig oder mit elektrisch leiten¬ den Kontakten versehen sind.

Solche Einrichtungen wurden z.B. durch die GB-PS 2 071 852 oder die GB-PS 2 026 703 u.a. bekannt. Bei al¬ len bekannten Einrichtungen sind die beiden durch einen Film getrennten oder in einem Abstand voneinander gehaltenen Teile stets galvanisch mit einer Auswerteschaltung verbunden. Da es sich dabei meist um drehende Teile handelt, ergeben sich durch die galvanische Verbindung entsprechende Fehlerquellen, die zu Fehlmessungen bzw. zu Verfälschungen der Meßergebnisse führen können.

Insbesondere bei geschmierten Hochleistungsmaschinen¬ elementen (z.B.Turbinengleitlager) ist es für eine zuverläs¬ sige Funktionserfüllung und lange Lebensdauer notwendig, die erforderliche Schmierspaltdicke sicherzustellen. Im allgemei¬ nen soll ein hydrodynamischer Schmierungszustand erreicht wer¬ den. Nur für einfache Massiv-Gleitlager ist es vergleichsweise einfach, Berechnungsparameter für hydrodynamische Schmierung zu ermitteln. Es gibt zwar auch einige Näherungsmethoden zur Berechnung für andere Elemente wie z.B. Sinterlager, hier sind jedoch in jedem Falle experimentelle Analysen erforderlich, um Daten über den Schmierungszustand des Systems im praktischen Betrieb zu erhalten, üblicherweise werden Reibungskräfte ge¬ messen als Funktion der Belastung oder der Gleitgeschwindig¬ keit. Als Ergebnis erhält man z.B. Stribeck-Kurven, aus wel¬ chen der Punkt minimaler Reibung sowie der Übergang von Mischreibung zu hydrodynamischer Schmierung ersichtlich sind.

In vielen Fällen ist es jedoch wünschenswert, Aussa¬ gen über die tatsächliche Schmierspaltdicke zu erhalten, da zahlreiche unbekannte Faktoren wie z.B. thermische Ausdehnun¬ gen und Deformationen zu berücksichtigen sind. Es wurden be¬ reits zahlreiche Meßverfahren entwickelt und erprobt.

Bei einigen davon ist aber zu beachten, daß mit die¬ sen nur ein Punkt des SchmierSpaltes überwacht werden kann, sodaß es nicht wirklich möglich ist, die generellen Schmie¬ rungsbedingungen unter Berücksichtigung von Formabweichungen der Welle und deren Deformationen im Betrieb zu ermitteln.

Im Prinzip ist es möglich, die relativen Positions¬ veränderungen von geschmierten Teilen, die durch den Schmier¬ spalt verursacht werden, mit Hilfe bekannter Wegmeßmethoden zu ermitteln. Dafür kommen alle bekannten Systeme in Frage, wobei besonders berührungslose Systeme, wie optische oder induktiv bzw. kapazitiv arbeitende Sensoren sich für vorliegenden An¬ wendungsfall anbieten. Allerdings weisen diese herkömmlichen Meßmethoden geringe Genauigkeit und Reproduzierbarkeit auf, da die zu messenden Abstände im Bereich von wenigen Mikrometern liegen und eine Menge von Einflußparametern (z.B. Deformatio¬ nen) zu berücksichtigen sind.

Optische Meßmethoden können angewandt werden bei Ein¬ satz mindestens eines transparenten Teiles, was jedoch mit ei¬ ner Einschränkung der Werkstoffwahl verbunden ist. Es sind Me¬ thoden bekannt, welche mit Röntgenstrahlen arbeiten. Schwie¬ rigkeiten ergeben sich hier aus dem komplizierten Apparateauf¬ bau und der Notwendigkeit der sehr exakten Justierung.

Zahlreiche andere Methoden erfassen elektrische Pa¬ rameter des Schmierfilms (ohmscher Widerstand, Kapazität, Im¬ pedanz) . Aus diesen Parametern können Aussagen über die Schmierfilmdicke abgeleitet werden. Im allgemeinen führen ein¬ fache Wi erStandsmessungen des Ölfilms nicht zum gewünschten Ziel, da der Widerstandscharakter des Schmierstoffes sich sehr stark als Funktion der Feuchtigkeit, des Drucks, der Tempera¬ tur und der angelegten elektrischen Feldstärke verändert. Trotzdem können Widerstandsmessungen sinnvoll sein, um z.B. das Abreißen des Schmierfilms wegen zu geringer thermischer Stabilität des Schmierstoffes festzustellen. Es ist außerdem möglich, die Frequenz und Dauer von kritischen Betriebszu- ständen bei direktem Kontakt zwischen den Gleitpartnern fest-

zustellen. Kapazitäts- bzw. Impedanzmessungen eignen sich bes¬ ser als Widerstandsmessungen zur Erfassung der Schmierfilm¬ dicke. Zahlreiche Forschungsarbeiten beschäftigen sich mit der Interpretation der Schmierfilmkapazität in geschmierten Systemen. Sowohl direkte Strom-Spannungs-Messung als auch Trägerfrequenzmethoden sind bekannt. Allen diesen Methoden ge¬ meinsam ist die Notwendigkeit einer galvanischen Verbindung zwischen stationärem und rotierendem Teil des tribologischen Syste es. Diese wird bei den bekannten Methoden z.B. durch Schleifring- oder Quecksilberübertrager hergestellt. Daraus ergeben sich zahlreiche Einschränkungen für die Anwendung.

Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermei¬ den und eine Einrichtung der eingangs erwähnten Art vorzu¬ schlagen, die sich mit geringsten Änderungen an bereits beste¬ henden Maschinen anbringen läßt .

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß das zwischen den beiden Elementen befindliche Medium, bzw. der zwischen diesen vorhandene Film mit mindestens einer weiteren, eine berührungslose Signalübertragung zwischen dem bewegten und ruhenden Element ermöglichenden Koppelimpedanz oder einer weiteren Meßimpedanz verbunden ist, die ihrerseits mit der Auswerteschaltung verbunden ist.

Weiters kann bei einer Einrichtung zur Messung eines gegebenenfalls von einem Film eines im wesentlichen flüssigen oder pastösen Mediums, z.B. eines Filmes aus Schmierstoff, Pasten, Wasser od. dgl., erfüllten Abstandes zwischen einem ruhenden und einem gegenüber diesem bewegten Element, wie z.B. zwischen Lagerschale(n) und Welle, bei der eine den zu über¬ wachenden Abstand mit einem elektrischen Signal beaufschla¬ gende und dessen Impedanz erfassende Auswerteschaltung vorge¬ sehen ist, wobei eines der Elemente elektrisch leitfähig oder mit elektrischen Kontakten versehen ist, im Sinne der Erfin¬ dung auch vorgesehen sein, daß das zwischen den beiden Elemen¬ ten befindliche eine Meßimpedanz bildende Medium, insbesondere der zwischen diesen befindliche Film elektrisch leitfähig ist und mit mindestens einer weiteren, eine berührungslose Signal¬ übertragung zwischen dem ruhenden und dem bewegten Element ei— möglichende Koppelimpedanz oder einer weiteren Meßimpedanz verbunden ist, die ihrerseits mit der Auswerteschaltung ver¬ bunden ist .

Auf diese Weise kann auf die bisher erforderliche di¬ rekte Kontaktierung von durch den zu untersuchenden Schmier¬ _f ilm getrennten Maschinenteilen verzichtet werden. So ist keine galvanische Verbindung zwischen der Auswerteschaltung und bewegten Teilen erforderlich, wodurch die bisherigen Ein¬ schränkungen entfallen.

Besonders günstig ist es, wenn die Koppelimpedanz durch eine zur Meßimpedanz in Serie geschaltete Kapazität ge¬ bildet ist, wobei an einem der durch den Schmierfilm getrenn¬ ten Teile ein Wechselspannungssignal anliegt und der andere mit einer Elektrode des die Koppelimpedanz bildenden Kondensa¬ tors, mechanisch und elektrisch verbunden ist, dessen andere E_.ek.trode mit der Auswerteschaltung verbunden ist.

Auf diese Weise läßt sich sehr einfach die erforder¬ liche Kopplung sicherstellen, wobei nur sehr geringe kon¬ struktive Änderungen an einer bereits vorhandenen Maschine vorgenommen werden müssen. So kann z.B. ein an der Welle einer zu untersuchenden oder zu ^' überwachenden Maschine angeordnetes Lüfterrad, sofern es nicht ohnehin aus Metall hergestellt ist, mit einer dünnen Metallauflage an der einem Gehäuseteil der Maschine gegenüberliegenden Seite versehen und diese Metall¬ auflage elektrisch leitend mit der Welle derselben verbunden werden. An der beschichteten Seite des Lüfterrades kann das Gehäuse mit einer einseitig mit einer elektrisch leitenden Auflage versehenen isolierenden Kunststoffolie versehen und deren leitende Schichte kontaktiert und mit der Auswerteschal¬ tung verbunden werden. Der zweite Anschluß der Auswerteschal¬ tung kann mit dem elektrisch leitenden Gehäuse der zu überwa¬ chenden; Maschine verbunden werden. In diesem Falle erhält man eine im wesentlichen gemittelte Aussage über den Zustand der Schmierfilme der Lager der Maschine. Soll dagegen der Zustand des SJchmierfilmes eines einzelnen Lagers erfaßt werden, so muß dieses vom Gehäuse elektrisch isoliert werden, was sich durch den Einbau entsprechender Isolierzwischenlagen, z.B. aus Kunststoff oder aus einer elektrisch isolierenden Keramik leicht bewerkstelligen läßt.

Grundsätzlich ist es aber auch möglich, eine induk¬ tive Kopplung vorzusehen, die auch parallel zur Schmierspaltkapazität geschaltet werden kann, sodaß sich ein ParallelSchwingkreis ergibt, doch wird es in einem solchen Falle meist notwendig sein, größere konstruktive Eingriffe an

der zu überwachenden Maschine vorzunehmen. Anderseits dürfte sich in einem solchen Falle mit einer relativ einfachen Aus¬ werteschaltung ein sehr gutes Auflösverhältnis auch bei ein¬ fachstem Aufbau der Auswerteschaltung erreichen lassen.

Aus meßtechnischen Gründen ist es vorteilhaft, wenn der die Koppelimpedanz bildende Kondensator eine Kapazität aufweist, deren Größe im Bereich jener der Schmierspaltka¬ pazität liegt .

Dabei ist es weiters zweckmäßig, wenn die Meß- und Koppelimpedanz mit hochfrequenten Signalen vorzugsweise im Be¬ reich von 1 bis 30MHz beaufschlagt sind.

Auf diese Weise ergeben sich trotz der sehr kleinen Schmierspaltkapazitäten meßtechnisch leicht handhabbare Si¬ gnale, wodurch sich der Aufwand für Verstärker entsprechend verringert .

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann vorge¬ sehen sein, daß die Meß- und die Koppelimpedanz im frequenzbe¬ stimmenden Kreis eines Meßoszillators geschaltet sind, der Teil der Auswerteschaltung ist, die weiters noch einen Fre¬ quenzmeßkreis umfaßt, wodurch sich ein relativ einfacher Auf¬ bau der Auswerteschaltung ergibt, die weiters im wesentlichen nur mehr einen Frequenzmeßkreis aufweisen muß.

Um die Genauigkeit der Auswerteschaltung zu erhöhen, bzw. diese unempfindlicher gegen Temperaturschwankungen zu ma¬ chen, kann vorgesehen sein, daß die Auswerteschaltung weiters einen Referenz-Oszillator der gleichen Bauart wie der Meßos¬ zillator aufweist, in dessen frequenzbestimmenden Kreis Stör¬ einflüsse erfassende Fühler, z.B. Temperaturfühler, angeordnet sind, oder der mit dem Meßoszillator thermisch gekoppelt ist, wobei die Ausgänge dieses Referenz-Oszillators und des Meßos¬ zillators mit einer Korrekturschaltung verbunden sind.

In diesem Zusammenhang kann nach einem weiteren Merk¬ mal der Erfindung vorgesehen sein, daß der Frequenzmeßkreis der Auswerteschaltung einen mit einem bestimmten Zählerstand ladbaren Zähler aufweist, der über eine, vorzugsweise vom Re¬ ferenz-Oszillator gesteuerte Torschaltung mit den Signalen des Meßoszillators beaufschlagbar ist und der Zähler mit einem von der Torschaltung gesteuerten Speicher verbunden ist, der zu vorgegebenen Zeitpunkten den Zählerstand übernimmt, der ein Maß für den Zustand des Schmierfilmes ist, wobei die vom Refe¬ renz-Oszillator gesteuerte Torschaltung in Verbindung mit dem

von dem Meßoszillator getakteten Zähler die Korrekturschaltung bi1den..

Durch diese Maßnahmen ergibt sich eine sehr einfach aufgebaute AuswerteSchaltung, bei der mit einfachsten Mitteln eine sehr gute Temperaturkompensation erreicht werden kann, wobei es möglich ist die Auflösung und die Geschwindigkeit der Schaltung sehr variabel zu gestalten ohne in den grundsätzli¬ chen Aufbau der Schaltung eingreifen zu müssen. So ist es durch Wahl einer entsprechend kurzen Torzeit und einer ent¬ sprechend hohen Frequenz der die Schmierspaltkapazität be¬ aufschlagenden Signale möglich, auch Änderungen des Schmier¬ filmes bei jeder Umdrehung der Welle in dem zu überwachenden Lager zu erfassen.

Bei einer solchen Auswerteschaltung kann weiters vor¬ gesehen sein, daß der Zähler als Abwärtszähler ausgebildet ist und bei Erreichen des Zählerstandes Null an einem mit dem Zäh¬ leingang eines Aufwärtszählers verbundenen Ausgang ein Signal abgibt, wobei der Ausgang des Aufwärtszählers mit dem Setzein¬ gang und die Torschaltung mit einem ein Setzen des Abwärtszäh¬ lers ermöglichenden Ladeeingang desselben verbunden ist.

Auf diese Weise ist sichergestellt, daß der Abwärts¬ zähler nach einer entsprechenden Einlaufzeit der Auswerte¬ schaltung mit einer den entsprechenden Verhältnissen ange¬ paßten Zählerstand in jedem Meßzyklus gesetzt wird. Außerdem kann auf diese Weise jede Änderung des Schmierspaltes mit ho¬ her Auflösung erfaßt werden, da das Ausgangssignal einer sol¬ chen Auswerteschaltung praktisch ein Maß für die Änderung des Schmierspaltes darstellt.

In diesem Zusammenhang kann weiters vorgesehen sein, daß der Ausgang des dem Abwärtszähler nachgeschalteten Spei¬ chers mit dem Setzeingang eines weiteren, als Spit¬ zenwertspeieher dienenden Speichers und einem Komperator, dessen zweiter Eingang mit .dem Ausgang des Spitzen- wertspeichers verbunden ist, wobei der Ausgang des Komperators mit dem Ladeeingang des Spitzenwertspeichers verbunden ist und einen Ladeimpuls abgibt, wenn der Zählerstand des Spitzenwert¬ speichers unter jenem des diesem vorgeschalteten Speichers liegt.

Dies ermöglicht es auf besonders einfache Weise den momentanen Zustand des Schmierfilmes mit einem vorgegebenen Zustand zu vergleichen.

So kann die zu überwachende Maschine z.B. im optimal geschmierten Zustand mit ihrer optimalen Drehzahl betrieben werden, wodurch sich in den Lagern der gleichmäßigste und da¬ her größte Schmierspalt ergibt und daher deren Kapazität am kleinsten ist. Dies bewirkt aber, daß der Meßoszillator mit seiner höchsten Frequenz schwingt und daher der Abwärtszähler entsprechend rasch zählt und daher ein Überlaufsignal abgibt, wodurch sich der Aufwärtszähler hinaufzählt und beim nächsten Zyklus der Abwärtszähler mit einem erhöhten Betrag gesetzt wird. Auf diese Weise ergibt sich, daß der Abwärtszähler bei optimalen Lagerbedingungen mit dem höchsten Wert gesetzt wird und daher bei weniger optimalen Bedingungen, bei denen der Schmierspalt entsprechend kleiner und daher die Schmierspalt¬ kapazität entsprechend größer ist, was zu einer Verminderung der Frequenz des Meßoszillators führt, am Ende der Torzeit ein Restzählerstand im Abwärtszähler verbleibt.

Anderseits kann der im Abwärtszähler bei jedem Meßzy¬ klus verbleibende Wert erfaßt und im Spitzenwertspeicher ge¬ speichert werden. Ein Vergleich des im Normalbetrieb der Ma¬ schine erfaßten Wertes mit den beiden zuvor erreichten Extrem¬ werten zeigt den Belastungsgrad des Lagers.

Dabei kann weiters vorgesehen sein, daß die Ausgänge der beiden Speicher mit einem als Normierschaltung dienenden Dividierer, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung von Digi¬ tal/Analogwandlern verbunden sind, wodurch das Belastungsver¬ hältnis des überwachten Lagers auf einfache Weise erfaßt wer¬ den kann.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann vorge¬ sehen sein, daß zumindest der Abwärtszähler geteilt aus¬ gebildet ist, wobei der Ausgang der geringstwertigen Bits mit dem von der Torschaltung gesteuerten Speicher und der Ausgang der höchstwertigen Bits mit einer Überlaufanzeige und gegebe¬ nenfalls einem der Torschaltung vorgeschalteten Frequenzteiler mit einstellbarem Teilungsverhältnis verbunden ist.

Dies ermöglicht eine Anzeige und gegebenenfalls auch Korrektur, wenn das Verhältnis der Torzeit zur Meßfrequenz und dem Setzwert des Abwärtszählers nicht übereinstimmen. Dies kann z.B. auftreten, wenn die Einrichtung an einem Lagerprüf- stand eingesetzt wird und eine andere Lagertype gemessen wird, ohne vorher den Setzwert entsprechend zu ändern.

Eine andere Art einer Auswerteschaltung zeichnet sich dadurch aus, daß die Auswerteschaltung neben dem Meßoszillator einen Taktoszillator aufweist, dessen Ausgang mit dem Taktein¬ gang eines Zählers, vorzugsweise eines Abwärtszählers, über eine von den AusgangsSign len des Meßoszillators gesteuerte Freigabeschaltung verbindbar ist, die auch die Ladung des Zäh¬ lers mit einem vorbestimmten Wert steuert und eine einen be¬ stimmten Zählerstand des Zählers mit dem Eintreffen einer be¬ stimmten Anzahl von Signalen des Meßoszillators vergleichende Schaltung vorgesehen ist.

Bei dieser Ausführungsform wird praktisch die Zeit, in der eine bestimmte Anzahl von Signalen des Meßoszillators einlangt, erfaßt. Auch dabei ist es durch entsprechende Wahl der Anzahl der einlangenden Signale und Wahl der Taktfrequenz möglich, die Auflösung und die Auswertegeschwindigkeit zu variieren und so eine Anpassung an das Meßerfordernis vorzu¬ nehmen.

Weiters kann vorgesehen sein, daß der Ausgang des Zählers, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Flip-Flops mit dem Steuereingang eines an einem festen Poten¬ tial angeschlossenen Schalters, an dem ein Integrierglied an¬ geschlossen ist, verbunden ist und ein weiterer, an einem zweiten unterschiedlichen Potential angeschlossener Schalter vorgesehen ist, an dem das selbe Integrierglied über einen Wi¬ derstand angeschlossen ist, der gleich dem Widerstand des In¬ tegriergliedes ist, wobei dieser Schalter von den Ausgangssi¬ gnalen des Meßoszillators gesteuert ist, wobei zur Überwachung des Eintreffens einer bestimmten Anzahl von Signalen des Meßoszillators vorzugsweise ein Frequenzteiler vorgesehen ist.

Auf diese Weise heben die Einflüsse der beiden Poten¬ tiale auf das Integrierglied einander solange auf, solange beide Schalter durchgeschaltet sind. Je nach dem, ob zuerst ein bestimmter, eine Sperre des entsprechenden Schalters bewirkender Zählerstand oder das Ende der durch die festge¬ legte Anzahl von Signalen des Meßoszillators bestimmte Torzeit erreicht wird, bei dem es ebenfalls zu einer Änderung des Schaltzustandes des entsprechenden Schalters kommt, kommt es auch zu einer entsprechenden Beeinflussung des Integrierglie¬ des in Richtung des einen oder des anderen Potentiales, je nach dem welches länger an diesem ansteht. Diese Änderung kann

aber leicht z.B. mit Hilfe eines Differenzverstärkers, an des¬ sen einem Eingang eine entsprechende Referenzspannung anliegt, ausgewertet werden.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel einer sol¬ chen Auswerteschaltung kann weiters vorgesehen sein, daß eine Kalibrierschaltung vorgesehen ist, die durch einen mit seinem Takteingang mit dem Taktgenerator verbundenen Zähler, vorzugs¬ weise einem Aufwärtszähler verbindbar ist und einem diesen nachgeschalteten Speicher gebildet ist, dessen Ausgang mit dem Setzeingang des von der Freigabeschaltung gesteuerten Zählers verbunden ist, wobei eine von einem Schalter und den Signalen des Meßoszillators gesteuerte Synchronisierschaltung vorgese¬ hen ist, die den Taktoszillator für eine bestimmte Zeit zum Zähler der Kalibrierschaltung durchschaltet und dessen Zähler¬ stand nach dieser Zeit in den Speicher einliest.

Damit ist es möglich, eine Kalibrierung in dem Sinne vorzunehmen, daß die zu überwachende Maschine unter optimalen Bedingungen, bei denen sich der größte Schmierspalt ergibt, laufen gelassen und die Kalibrierschaltung mittels des Schal¬ ters aktiviert wird. Dabei wird die Zeit, während der der Taktgenerator zum Zähler der Kalibrierschaltung durchgeschal¬ tet wird, vorzugsweise durch die Zeit, während der eine be¬ stimmte Anzahl von Signalen des Meßoszillators einlangt be¬ stimmt, welche Anzahl z.B. mittels eines Frequenzteilers fest¬ gelegt werden kann. Dadurch wird ein entsprechender Zähler¬ stand in den Speicher der Kalibrierschaltung eingeschrieben, der auch nach Beendigung der Kalibrierung bei jedem Meßzyklus in den Zähler eingeschrieben wird, der zweckmäßigerweise als Abwärtszähler ausgebildet ist.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann vorge¬ sehen sein, daß die Koppelimpedanz mit einem konstante Fre¬ quenz liefernden Oszillator über eine definierte Impedanz in Verbindung steht und der Eingangskreis der Auswerteschaltung eine definierte Impedanz aufweist, die vorzugsweise parallel zur Koppel- und Meßimpedanz geschaltet ist, welche Auswerte¬ schaltung im wesentlichen durch einen Meßgleichrichter gebil¬ det ist, dem gegebenenfalls ein Bandpaßfilter vorgeschaltet ist .

In einem solchen Falle ergibt sich ein besonders ein¬ facher Aufbau der Auswerteschaltung, soferne an die Meßge¬ nauigkeit keine besonders hohen Anforderungen gestellt werden,

da in diesem Falle der Aufwand der bei der Auslegung des Me߬ gleichrichters zur Kompensation von Umwelteinflüssen und Bau¬ teiltoleranzen getrieben werden müßte sehr hoch wird. Diese Ausführungsform eignet sich daher vorwiegend für Einrichtungen zur Festlegung von Wartungsintervallen bzw. zur Anzeige, daß eine Wartung erforderlich ist.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher er¬ läutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild einer ersten Ausfüh¬ rungsform einer erfindungsgemäßen Einrichtung,

Fig. 2 ein Prinzipschaltbild einer zweiten Ausfüh¬ rungsform einer erfindungsgemäßen Einrichtung,

Fig. 3 eine Variante der Ausführungsform nach der

Fig. 1,

Fig. 4 eine Auswerteschaltung für eine Einrichtung nach Fig. 1 oder 3,

Fig. 5 eine weitere Auswerteschaltung für eine Ein¬ richtung nach Fig. 1 oder 3,

Fig. 6 bis 9 schematische Beispiele für die Anbrin¬ gung einer Einkopplungsimpedanz an Motoren.

Bei der Einrichtung nach der Fig. 1 ist die Lagei— schale 1 elektrisch isoliert gehalten und elektrisch leitend mit Masse verbunden. An der von der Lagerschale 1 durch den Schmierfilm 2 getrennten Welle 3 ist eine Elektrode eines als Kbppelimpedanz dienenden Koppelkondensators 4 angebracht und mit der Welle elektrisch leitend verbunden. Die zweite Elek¬ trode des Koppelkondensators 4 kann an dem Gehäuse der zu überwachenden Maschine in entsprechender Nähe der an der Welle angeordneten Elektrode angebracht sein. Diese zweite Elektrode ist, wie aus der Fig. 1 ersichtlich, über eine geschirmte Lei¬ tung mit einem Meßoszillator 5 verbunden.

Dieser ist im wesentlichen durch einen Schmitt-Trig¬ ger 6 und einem diesen nachgeschalteten Verstärker 7 gebildet, in dessen Rückkopplungskreis ein Widerstand 8 geschaltet ist. Der Eingang des Schmitt-Triggers 6 ist mit einer R/C Kombina¬ tion beschaltet und über einen Kondensator 9 mit Masse verbun¬ den.

Damit ist bei diesem Schmitt-Trigger-Oszillator der Koppelkondensator 4 und die mit dieser in Reihe geschaltete Kapazität des Schmierfilmes bzw. des Schmierspaltes 2 im fre¬ quenzbestimmenden Kreis desselben geschaltet, sodaß sich Ände-

rungen im Schmierspalt 2, die zwangsläufig auch Änderungen dessen Kapazität bewirken, auf die Schwingfrequenz des Meßos¬ zillators 5 auswirken.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist dem Schmitt-Trigger-Oszillator 6 bis 9 ein Frequenzteiler 10 nach¬ geschaltet, der jedoch nicht unbedingt erforderlich ist. Des¬ gleichen sind der diesem nachgeschaltete Frequenz/Span¬ nungswandler 11 und die Ausgangsverstärker 12, 13 nicht unbe¬ dingt erforderlich.

Der Spannungsausgang 14 liefert bereits ein dem Schmierfilm entsprechendes Signal.

Für eine genauere Auswertung ist es jedoch zweckmäßig das am Frequenzausgang 15 anstehende Signal in einer weiteren Auswerteschaltung zu verwerten, die noch später erläutert wer¬ den wird.

Bei der Ausführungsform nach der Fig. 2 ist die Kop¬ pelkapazität 4 mit einem eine feste Frequenz, vorzugsweise im Bereich von 1 bis 30MHz, liefernden Oszillator 16 über einen diesem nachgeschalteten Ausgangsverstärker und eine geschirmte Leitung verbunden, wobei diesem Ausgangsverstärker 17 eine de¬ finierte Ausgangskapazität 18 nachgeschaltet ist. Weiters ist die Koppelkapazität 4 mit der ebenfalls definierten Eingangs¬ kapazität 19 eines Eingangsverstärkers 20 einer Auswerteschal¬ tung 21 über eine ebenfalls geschirmte Leitung verbunden. Diese Auswerteschaltung 21 umfaßt weiters ein dem Eingangsver¬ stärker 20 nachgeschaltetes Bandpaßfilter 22, das auf die Fre¬ quenz des Oszillators 16 abgestimmt ist, sowie einen diesem nachgeschalteten Meßgleichrichter 23 und einen Ausgangsver¬ stärker 24.

Bei dieser Ausführungsform ergibt sich eine Span¬ nungsteilerschaltung, die durch die Ausgangskapazität 18 des Ausgangsverstärkers 17 und der Serienschaltung der Koppelkapa¬ zität 4 mit der Schmierspaltkapazität gebildet ist. Eine Ände¬ rung der Kapazität des Schmierspaltes 2 hat daher eine Ände¬ rung des Spannungsteilerverhältnisses und damit der über der genannten Serienschaltung abfallenden Spannung zur Folge, die in weiterer Folge über den Meßgleichrichter 23 erfaßt wird. Die AusgangsSpannung des Ausgangsverstärkers 24 ist daher vom Zustand des Schmierfilmes abhängig und ermöglicht daher eine Beurteilung des Zustandes desselben.

Die Ausführungsform nach der Fig. 3 unterscheidet sich von jener nach der Fig. 1 lediglich dadurch, daß ein Re¬ ferenz-Oszillator 25 vorgesehen ist, der in gleicher Weise wie der Meßoszillator 5 ausgebildet und mit diesem thermisch ge¬ koppelt ist. Dieser Referenz-Oszillator 25 liefert Signale mit annähernd der gleichen Frequenz wie der Meßoszillator 5, wobei die Frequenz des ersteren mittels des Kondensators 26, der an den Eingang des Referenzoszillators 25 angeschlossen ist, ein¬ gestellt werden kann.

Durch die thermische Kopplung und den gleichen Aufbau des Referenz-Oszillators wird erreicht, daß sich verschiedene Einflüsse auf beide Oszillatoren in gleicher Weise auswirken un so eine Kompensation erreicht wird.

Fig. 4 zeigt eine mit der Einrichtung nach Fig. 3 einsetzbare Auswerteschaltung. Dabei ist der Ausgang Ref. und der Ausgang 15 der Meßoszillatoreinrichtung mit je einem Ver¬ stärker 27, 28 verbunden. Dem Verstärker 28, der eingangssei- tig mit dem Ausgang Ref. verbunden ist, ist ein Frequenztei¬ ler 29 mit programmierbarem Teilungsverhältnis und diesem eine Torschaltung 30 nachgeschaltet, die auch mit dem Verstär¬ ker 27 verbunden ist. Diese Torschaltung 30 wird z.B. durch die ansteigende Flanke eines Ausgangssignales des Frequenztei¬ lers 29 vorbereitet und schaltet beim Eintreffen eines Signa¬ les des Verstärkers 27 durch. Abgeschaltet bzw. gesperrt wird die Torschaltung 30 mit der abfallenden Flanke eines Ausgangs¬ signales des Frequenzteilers 29.

Der Ausgang des Verstärkers 27, der das verstärkte Meßsignal liefert, ist direkt mit dem Takteingang eines Ab¬ wärtszählers 31 verbunden, der bei Erreichen des Wertes Null ein Überlaufsignal an den Takteingang eines Aufwärtszählers 32 liefert, der mit einem vorgegebenen Wert geladen werden kann.

Der Aufwärts- und der Abwärtszähler 32, 31 sind ge¬ teilt ausgeführt, wobei die höchstwertigen Bits des Abwärts¬ zählers 31 mit einer Überlaufanzeige 33, sowie gegebenenfalls mit einer nicht dargestellten Steuereinrichtung für den Fre¬ quenzteiler 29, der ein einstellbares Teilungsverhältnis auf- weist, verbunden sind.

Der den geringstwertigen Bits des Abwärtszählers 31 zugeordnete Ausgang ist mit einem Speicher 34 verbunden, des¬ sen Ausgang mit dem Eingang eines weiteren, als Spitzenwert- speicher 35 dienenden Speichers, einem Digitalkomparator 36

und einem dem Meßwertausgang 37 vorgeschalteten Digi- tal/Analog-Wandler 38 verbunden. Der Ausgang des Spitzenwert- speichers 35 ist mit dem zweiten Eingang des Digitalkompara- tors 36 und einem weiteren, mit einem Maximalwertausgang 39 verbundenen Digital/Analog-Wandler 40 verbunden. Die Digi- tal/Analog-Wandler 38, 40 sind ausgangsseitig mit den Eingän¬ gen eines als Normierschaltung dienenden Dividierers 41 ver¬ bunden, der ausgangsseitig mit einem Normierungsausgang 42 verbunden ist .

Die Auswerteschaltung nach Fig. 4 ermöglicht eine selbsttätige Kalibrierung und Kompensation von Umwelteinflüs¬ sen, insbesondere der Temperatur.

Wie bereits erwähnt, wird die Torschaltung 30 in Ab¬ hängigkeit von den Signalen des Frequenzteilers 29 und des Verstärkers 27 gesteuert. Diese Torschaltung liefert bei Auf¬ treten einer positiven Flanke des Ausgangssignales des Fre¬ quenzteilers 29, der die Signale des Referenz-Oszillators 25 untersetzt, einen Ladeimpüls an den Abwärtszähler 31, sodaß dieser den Zählerstand des mit seinen Setzeingängen ver¬ bundenen Aufwärtszählers 32 übernimmt und beginnt im Takt des Einlangens der Signale des Meßoszillators 5 nach abwärts zu zählen.

Trifft eine negative Flanke des Ausgangssignales des Frequenzteilers 29 in der Torschaltung 30 ein, so sperrt diese und gibt einen Sperrimpuls an den Abwärtszähler 31 und einen Ladeimpuls an den Speicher 34 ab, sodaß dieser den Zählerstand des Abwärtszählers 31 übernimmt .

Erreicht der Abwärtszähler vor dem Sperrsignal den Wert Null, so gibt er einen Zählimpuls an den Aufwärtszäh¬ ler 32 ab, sodaß sich dessen Zählerstand um 1 erhöht. Dies be¬ wirkt aber, daß der Abwärtszähler 31 beim nächsten mit einer positiven Flanke des Ausgangssignales des Frequenzteilers 29 beginnenden Meßzyklus mit einem entsprechend höheren Wert ge¬ laden wird. Dies wiederholt sich in der Einlaufphase der Schaltung so lange, bis der Abwärtszähler mit einem Wert ge¬ laden wird, bei dem er nicht mehr den Wert Null vor dem Ende der Torzeit erreicht und daher der Aufwärtszähler auf einem konstanten Wert stehen bleibt.

Zweckmäßigerweise wird die Messung zuerst bei den un¬ günstigsten Bedingungen für das Lager durchgeführt, bei dem sich daher ein entsprechend kleiner Schmierspalt und daher

eine entsprechend hohe Frequenz des Meßoszillators 5 ergibt. Dies führt dazu, daß der Abwärtszähler 31 in jedem Meßzyklus auf einen Wert von nahe Null oder Null gebracht wird. Danach ist es zweckmäßig, das zu überwachende Lager unter den opti¬ malsten Bedingungen laufen zu lassen, sodaß sich ein entspre¬ chend großer Schmierspalt und damit eine entsprechend kleine Frequenz des Meßoszillators 5 ergibt.

Dies führt dazu, daß im Abwärtszähler ein entspre¬ chender Wert am Ende einer Torzeit verbleibt und in den Spei¬ cher 34 geladen wird. Da während einer solchen Phase der Aus¬ gang des Speichers 34 höher liegt als der Ausgang des Spitzen- wertspeichers 35, gibt der Digitalkomparator 36 einen Ladeim¬ puls an den Spitzenwertspeicher 35 ab, sodaß dieser den höhe¬ ren Wert übernimmt. Auf diese Weise kann der höchste Wert ge¬ speichert werden und steht für eine weitere Auswertung zur Verfügung.

Diese Auswertung erfolgt in der Weise, daß der Maxi¬ malwert und der bei Messungen unter unterschiedlichen Be¬ triebsbedingungen erfaßte aktuelle Zustand des Lagers, der durch den Zählerstand des Speichers 34 beschrieben wird, über Digital/Analog-Wandler einem Dividierer 41 zugeführt werden, der den aktuellen Wert durch den Maximalwert dividiert und auf diese Weise normiert. Dabei kann der Dividierer z.B. beim Ma¬ ximalwert einen bestimmten Spannungspegel und bei einem unter dem Maximalwert liegenden aktuellen Wert ein zwischen diesem und Null Volt liegendes Potential liefern.

Bei der Auswerteschaltung nach der Fig. 5, die z.B. mit der Einrichtung nach der Fig. 1 zusammenarbeiten kann, ist dem Verstärker 27, der eingangsseitig mit dem Ausgang 15 des Meßoszillators 5 verbunden ist, ein Frequenzteiler 29 nachge¬ schaltet.

Weiters ist ein Taktgenerator 43 vorgesehen, der über eine von einer SynchronisierSchaltung E gesteuerte Steuer¬ schaltung A, die im wesentlichen durch einen gesteuerten Schalter gebildet ist, mit dem Takteingang eines Aufwärtszäh¬ lers 44 und über eine weitere Steuerschaltung D, die vom Fre¬ quenzteiler 29 gesteuert ist, mit dem Takteingang eines Ab¬ wärtszählers 45 verbunden ist.

Der Ausgang des Aufwärtszählers 44 ist mit dem

Setzeingang eines Speichers 46 verbunden, dessen Ausgang sei¬ nerseits mit dem Setzeingang des Abwärtszählers 45 verbunden ist .

Weiters steuert der Frequenzteiler 29 noch eine wei¬ tere Steuerschaltung C, die ähnlich den Steuerschaltungen A und D aufgebaut ist und bewirkt, daß bei Einlangen einer posi¬ tiven Flanke des Ausgangssignales des Frequenzteilers 29 und einer positiven Flanke des vom Taktsignalgenerator 43 gelie¬ ferten Impulszuges ein Ladeimpuls an den Abwärtszähler 45 ab¬ gegeben wird und dieser den Zählerstand des Speichers 46 über¬ nimmt, der in einer der Messung vorangegangenen Kalibrierung festgelegt wurde.

Die Steuerschaltung D wird ebenfalls durch eine posi¬ tive Flanke des Ausgangssignales des Frequenzteilers 29 vorbe¬ reitet und läßt dann die negativen Flanken des vom Taktsignal¬ generator gelieferten Impulszuges durch, die ein Herabzählen des Zählers 45 bewirken.

Die Kalibrierung der Schaltung erfolgt in der Weise, daß der Schalter S geschlossen wird und damit die Synchroni¬ sierschaltung E vorbereitet wird. Bei der nächsten positiven Flanke des Ausgangssignales des Frequenzteilers 29 gibt diese ein Ausgangssignal ab, wodurch das UND-Glied 47 das Signal des Frequenzteilers 29 durchschaltet. Dies bewirkt, daß die Steuerschaltung A ebenfalls durchschaltet, sodaß der Taktsignalgenerator 43 mit dem Aufwärtszähler 44 verbunden ist und dieser dessen Signale zählt.

Weiters bewirkt die positive Flanke des Ausgangssi¬ gnales des UND-Gliedes 47, daß die Steuerschaltung B einen Rücksetzimpuls an den Aufwärtszähler 44 abgibt, sodaß dieser bei jedem durch das Signal des Frequenzteilers bestimmten Zy¬ klus von Null aus zu zählen beginnt. Die negative Flanke des Signales des UND-Gliedes bewirkt dagegen, daß die Steuerschal¬ tung A sperrt und danach die Steuerschaltung B einen Ladeim¬ puls an den Speicher 46 abgibt, sodaß dieser den Zählerstand des Zählers 44 übernimmt.

Wird der Schalter S zu einem beliebigen Zeitpunkt ge¬ öffnet, so hat dies keine unmittelbaren Auswirkungen auf die Steuerschaltungen A und B, da die Synchronisierschaltung E erst durch eine negative Flanke des Ausgangssignales des Fre¬ quenzteilers wieder rückgesetzt werden kann, nach dem Öffnen

des Schalters S aber bei Einlangen der nächsten positiven Flanke kein Ausgangssignal mehr abgibt.

Weiters wird von dem Frequenzteiler 29 noch ein Flip- Flop 48, dessen Rücksetzeingang mit dem Ausgang des Abwärts¬ zählers verbunden ist, an dem ein Aus angssignal erscheint, sobald der Zähler den Wert Null erreicht hat und ein Schal¬ ter 49 gesteuert. Dabei wird dieser Schalter 49 durch ein Si¬ gnal des Frequenzteilers in den leitenden Zustand gebracht und schaltet ein festes Potential zu dem Widerstand 50 durch, der mit dem Kondensator 51 eines R/C-Gliedes 52, 51 verbunden ist, dessen Widerstand 52 von dem Ausgang des Flip-Flops 48 über einen weiteren mit einem anderen festen Potential verbundenen Schalter 53 gesteuert ist.

Tritt eine positive Flanke am Ausgang des Frequenz¬ teilers 29 auf, so gibt die Steuerschaltung C einen Ladeimpuls an den Abwärtszähler 45 ab, sodaß dieser den bei der oben be¬ schriebenen Kalibrierung, die zweckmäßigerweise bei einem un¬ ter optimalsten Bedingungen laufenden Lager vorgenommen wird, wodurch sich entsprechend lange Ausgangssignale des Frequenz¬ teilers ergeben, erfaßten Zählerstand des Speichers 46 über¬ nimmt. Weiters wird dadurch auch die Durchschaltung des Takt¬ generators 43 zum Takteingang des Abwärtszählers bewerkstel¬ ligt und der Zähler zählt von dem übernommenen Wert nach ab¬ wärts .

Gleichzeitig wurde auch das Flip-Flop 48 gesetzt, so¬ daß der Schalter 53 ein festes Potential, z.B. +5V, zum Wider¬ stand 52 durchschaltet, und der Schalter 49 angesteuert, sodaß auch dieser ein festes Potential, allerdings ein von jenem des Schalters 53 verschiedenes, z.B. -5V, zum Widerstand 50, des¬ sen Wert gleich jenem des Widerstandes 52 ist, durchschaltet.

Dies bewirkt, daß der Kondensator 51 ein dem Mittel¬ wert der beiden Potentiale entsprechende Spannung annimmt. Tritt nun die negative Flanke des Ausgangssignales des Fre¬ quenzteilers 29 auf, bevor der Zähler 45 seinen Wert Null ei— reicht, so unterbricht der Schalter 49 und die Spannung am Kondensator 51 nähert sich dem vom Schalter 53 gesteuerten Po¬ tential. Erreicht dagegen der Zähler 45 vor dem Eintreffen der negativen Flanke des Ausgangssignales des Frequenzteilers 29 den Wert Null, so unterbricht zuerst der Schalter 53, da das Flip-Flop 48 rückgesetzt wird, wodurch sich die Spannung am Kondensator dem vom Schalter 49 gesteuerten Potential nähert.

Die am Kondensator 51 anstehende Spannung wird einem Differenzverstärker 54 zugeführt, dessen zweiter Eingang mit einer Referenzspannungsquelle 55 verbunden ist. Die vom Diffe¬ renzverstärker 54 gelieferte Spannung entspricht daher dem Zu¬ stand des Schmierfilmes, da die Frequenz des Meßoszillators 5 von diesem abhängt .

In den Fig. 6 bis 9 sind verschiedene Möglichkeiten der Anordnung eines zu überwachenden Lagers und der Anbringung eines Koppelkondensators 4 an einer Maschine dargestellt.

Die Fig. 6 zeigt schematisch einen üblichen Kleinmo¬ tor, wie er z.B. in Staubsaugern verwendet wird.

Bei diesem ist die aus einem Sintermaterial herge¬ stellte Lagerschale 3 über einen Isolierring 56 und einer be¬ kannten Halterung im Gehäuse 57 abgestützt. An der Welle 3 ist ein Lüfterrad 58 befestigt, dessen dem Lager 1 zugekehrte Seite eine Elektrode des Koppelkondensators 4 bildet. Die zweite Elektrode dieses Koppelkondensators 4 ist durch eine an der dem Lüfterrad 58 zugekehrten Seite des Gehäuses 57 ange¬ ordnete isolierende Folie 59 gebildet, die an der dem Lüfter¬ rad zugekehrten Seite mit einer elektrisch leitenden Schichte versehen ist, die auch mit der zur Auswerteschaltung bzw. zum Meßoszillator 5 führenden Leitung verbunden ist. Weiters ist die Lagerschale 1 bzw. die vom übrigen Gehäuse elektrisch iso¬ lierte Halterung desselben mit der Auswerteschaltung, bzw. dem Meßoszillator 5 über einen Masseanschluß verbunden. Damit ergeben sich die in den Fig. 1 bis 3 schematisch dargestellten Verhältnisse .

Bei der Fig. 7 dient eine mit der Welle 3 elektrisch leitend verbundene Schwungscheibe 60 als eine Elektrode des Koppelkondensators, dessen zweite Elektrode durch einen vom übrigen Gehäuse 57 über eine Isolierhülse elektrisch isolier¬ ten Konstruktionsteil 61 gebildet ist, an dem auch der An¬ schluß für den Meßoszillator 5 angeordnet ist.

Einen ähnlichen Aufbau zeigt auch Fig. 8. Bei diesem dient ebenfalls das Schwungrad als Elektrode des Koppelkonden¬ sators, die elektrisch leitend mit der Welle 3 verbunden ist. Die zweite Elektrode wird dabei durch einen Isolierring 62 ge¬ bildet, der an einem Gehäuseteil befestigt ist und an einer Seite mit einer elektrisch leitenden Schichte versehen ist, die auch die Kontaktierung für den Anschluß an die Auswerte¬ schaltung bzw. den Meßoszillator 5 aufweist. Die Lagerschale 1

kann elektrisch isoliert im Gehäuse gehalten sein. Dies ist nur erforderlich, wenn dieses Lager für sich überwacht werden soll. Sollen dagegen alle Lager der Maschine gemeinsam über¬ wacht werden, so kann auf eine isolierte Halterung der La¬ gerschale verzichtet werden.

Fig. 9 zeigt eine Variante zur Ausführungsform gemäß der Fig. 8, bei der eine Metallscheibe 63 in der Nähe der mit der Welle 3 elektrisch leitend verbundenen Schwungscheibe 60 gehalten ist, die auch bei dieser Ausführungsform eine Elek¬ trode des Kopplungskondensators darstellt. Dabei ist diese Me- tallscheibe 63 über eine Isolierscheibe 64 an einem Gehäuse¬ teil befestigt.