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Patent Searching and Data


Title:
SHIP COMPONENT COMPRISING AN ANALYSIS DEVICE FOR THE ANALYSIS OF SAMPLES OF A LUBRICATING OIL FROM A HYDRAULIC SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/093575
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a ship component comprising a hydraulic system containing lubricating oil and at least one ATR infrared spectrometer for the analysis of lubricating oil from the hydraulic system.

Inventors:
ERDTMANN JÖRG (DE)
SCHRÖDER MAXIMILIAN (DE)
BISCHOF ROBERT (DE)
SELLIN DANIEL (DE)
Application Number:
PCT/EP2016/079796
Publication Date:
June 08, 2017
Filing Date:
December 05, 2016
Export Citation:
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Assignee:
NSB NIEDERELBE SCHIFFAHRTSGESELLSCHAFT MBH & CO KG (DE)
International Classes:
F01M9/02; B63H25/00; B66C1/00; B66F1/00; F16C33/66; F16H57/04; F16N29/02; G01N33/28; G01N33/30; H02K5/16; F01M11/04; F02F7/00
Domestic Patent References:
WO2010115716A12010-10-14
Foreign References:
US20040201835A12004-10-14
US6196057B12001-03-06
US20070084271A12007-04-19
GB2192949A1988-01-27
US9038448B22015-05-26
US20010013247A12001-08-16
DE102013114244B32015-01-22
Attorney, Agent or Firm:
HAUCK PATENTANWALTSPARTNERSCHAFT MBB (DE)
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Claims:
Ansprüche:

1. Schiffskomponente umfassend ein Schmieröl enthaltendes Hydrauliksystem (13, 15) und mindestens ein ATR-Infrarotspektrometer (30) zur Analyse von Schmieröl aus dem Hydrauliksystem (13, 15).

2. Schiffskomponente nach Anspruch 1, umfassend mindestens eine Probenentnahmevorrichtung (23) zum Entnehmen von Proben des Schmieröls aus dem Hydrauliksystem (13, 15).

3. Schiffskomponente nach Anspruch 2, bei der die Probenentnahmevorrichtung (23) hydraulisch mit dem Hydrauliksystem (13, 15) verbunden ist und/oder bei der die Probenentnahmevorrichtung (23) hydraulisch mit dem ATR-Infrarotspektrometer (30) verbunden ist.

4. Schiffskomponente nach Anspruch 2 oder 3, bei der in der hydraulischen Verbindung der Probenentnahmevorrichtung (23) und des Hydrauliksystems (13, 15) und/oder der Probenentnahmevorrichtung (23) und des ATR-Infrarot- spektrometers (30) mindestens ein Ventil (27) angeordnet ist.

5. Schiffskomponente nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der das ATR- Infrarotspektrometer (30) mit der Seitenfläche (45) des Prismas (36), an der die abgeschwächte Totalreflexion erfolgt, in das Hydrauliksystem integriert ist.

6. Schiffskomponente nach Anspruch 5, bei der Quelle (35) und Detektor (40) unmittelbar an das Prisma (36) angekoppelt sind oder bei der Quelle (35) und Detektor (40) mittelbar über Lichtleiter (47, 48) an das Prisma (36) angekoppelt und in einem Abstand von diesem angeordnet sind.

7. Schiffskomponente nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der das ATR- Infrarotspektrometer (30) mit einer Regeleinrichtung (31) verbunden ist, die mit einer Schmierölversorgung verbunden ist, die hydraulisch mit dem Hydrauliksystem (13, 15) verbunden ist, wobei die Regeleinrichtung (31) ausgebildet ist, im Falle einer Nichteinhaltung mindestens eines Richtwertes oder Richtwertebereiches für eine von dem Infrarotspektrometer (30) ermittelte Eigenschaft des Schmieröls mittels der Schmierölversorgung dem Hydrauliksystem (13, 15) Schmieröl so zuzuführen, dass das Schmieröl im Hydrauliksystem (13,1 5) infolge der Zufuhr von Schmieröl den Richtwerte oder Richtwertebereich einhält.

8. Schiffskomponente nach Anspruch 7, bei der die Regeleinrichtung (31) mit einer Mischvorrichtung der Schmierölversorgung verbunden ist, die einen Mischtank und verschiedene Vorratstanks umfasst, die mehrere Schmieröle mit verschiedenen Eigenschaften oder mindestens ein Schmieröl und ein Additiv enthalten, die Mischvorrichtung ausgebildet ist, Flüssigkeiten aus verschiedenen Vorratstanks in den Mischtank zu füllen und darin miteinander zu vermischen, und den Mischtank hydraulisch mit dem Hydrauliksystem (13, 15) verbunden ist, um die Mischung aus dem Mischtank dem Hydrauliksystem (13, 15) zuzuführen.

9. Schiffskomponente nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der das ATR- Infrarotspektrometer (30) mit einer Ausgabeeinrichtung zur Ausgabe der Analysenergebnisse verbunden ist.

10. Schiffskomponente nach einem der Ansprüche 1 bis 9, die ein Schiffsdieselmotor (1) ist.

11. Schiffskomponente nach Anspruch 10, bei der der Schiffsdieselmotor ein Zweitakt-Dieselmotor (1) ist, die Probenentnahmevorrichtung (23) ein Sammelrohr (24) umfasst, das durch eine Gehäusewand des Zylindergehäuses (5) hindurch- geführt ist, wobei eine Eintritts Öffnung (25) an einem inneren Ende des Sammelrohrs in der Nähe eines Spülluftschlitzes (17) der Laufbuchse (15) angeordnet ist und eine außerhalb des Zylindergehäuses (5) angeordnete Austrittsöffnung des Sammelrohrs (24) mit einem Ölabscheider (28) verbunden ist, der hydraulisch mit dem Infrarotspektrometer (30) verbunden ist.

12. Schiffskomponente nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei der das Sammelrohr (24) durch ein Loch in einer Inspektionsklappe (26) des Zylindergehäuses (5) hindurchgeführt ist oder bei der das ATR-Infrarotspektrometer (30) in ein Loch in einer Inspektionsklappe (26) hineingeführt ist, sodass die Seitenfläche (45) des Prismas (36), an der die abgeschwächte Totalreflexion erfolgt, an der Innenseite der Inspektionsklappe (26) angeordnet ist.

13. Schiffskomponente nach Anspruch 11 oder 12, bei der der Schiffsdieselmotor (1) mehrere Zylinder (4) aufweist, wobei jeder Zylinder mit einer Probenentnahmevorrichtung (23) umfassend ein Sammelrohr (24) und einem Ölabscheider (28) versehen ist, und die Ölabscheider (28) jeweils mit einem gesonderten ATR-Infrarotspektrometer (30) verbunden sind oder mehrere oder sämtliche Ölabscheider (30) mit demselben Infrarotspektrometer (30) verbunden sind.

14. Schiffskomponente nach Anspruch 13, bei der mehrere Sammelrohre (24) über Ventile (27, 29) mit demselben ATR-Infrarotspektrometer (30) verbunden sind, um wahlweise eines der Sammelrohre (24) mit demselben ATR-Infrarotspektrometer (80) zu verbinden und die übrigen Sammelrohre (24) von diesem zu trennen.

15. Schiffskomponente nach Anspruch 14, bei der die Ventile (27, 28) mit einer Steuerungseinrichtung verbunden sind, die ausgebildet ist, automatisch die wiederholte Probennahme und die Einspeisung der entnommenen Proben in das ATR-Infrarotspektrometer (30) zu steuern.

16. Schiffskomponente nach einem der Ansprüche 10 bis 15, bei der das Hydrauliksystem das Ölschmiersystem der Kurbelwelle (6) ist.

17. Schiffskomponente nach einem der Ansprüche 1 bis 9, die ein Generator ist, wobei das Hydrauliksystem ein Generatorlager ist.

18. Schiffskomponente nach einem der Ansprüche 1 bis 9, die eine Wellenanlage ist, wobei das Hydrauliksystem ein Stevenrohrlager ist.

19. Schiffskomponente nach einem der Ansprüche 1 bis 9, die ein Bugstahlruder ist, wobei das Hydrauliksystem ein Getriebe des Antriebes des Propellers oder für die Verstellung der Propellerblätter ist.

20. Schiffskomponente nach einem der Ansprüche 1 bis 9, die eine hydraulische Winde ist, wobei das Hydrauliksystem eine Windenhydraulik ist.

21. Schiffskomponente nach einem der Ansprüche 1 bis 9, die eine Rudermaschinenanlage ist, wobei das Hydrauliksystem ein Ruderlager ist.

22. Schiffskomponente nach einem der Ansprüche 1 bis 9, die eine Krananlage ist, wobei das Hydrauliksystem ein hydraulisches Antriebssystem und/oder ein Lager des Krans ist.

23. Schiffskomponente nach einem der Ansprüche 1 bis 22, bei der das ATR- Infrarotspektrometer (30) hydraulisch mit einer Schiffskomponente (1) verbunden ist und mindestens einen separaten Messanschluss zum Einspeisen von Proben aus einer anderen Schiffskomponente (1) aufweist.

24. Verfahren zum Betreiben einer Schiffskomponente umfassend ein Schmieröl enthaltendes Hydrauliksystem, bei dem mittels mindestens eines ATR-Infrarot- spektrometers Schmieröl aus dem Hydrauliksystem analysiert wird.

25. Verfahren nach Anspruch 24, bei dem mindestens einer der nachfolgenden Parameter des Schmieröls mittels des ATR-Infrarotspektrometers analysiert wird: Alkalität (Basenzahl), Konzentration von Eisensulfat im Schmieröl oder Konzentration von Wasser im Schmieröl.

26. Verfahren nach Anspruch 24, bei dem mindestens ein Parameter des Schmieröls kontinuierlich oder wiederholt analysiert wird.

27. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 26, bei dem in Abhängigkeit vom Ergebnis der Analyse Schmieröl aus dem Hydrauliksystem durch frisches Schmieröl ersetzt wird.

28. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 27, bei dem der Mengenstrom und/oder die Zusammensetzung des frischen Schmieröls in Abhängigkeit von der Analyse des Schmieröls aus dem Hydrauliksystem ermittelt und Schmieröl aus dem Hydrauliksystem durch das frische Schmieröl ersetzt wird.

29. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 28, bei dem die Schiffskomponente ausgewählt ist aus einer der folgenden Schiffskomponenten: Zweitakt-Dieselmotor, Viertakt-Dieselmotor, Generator, Wellenanlage, Bugstrahlruder, hydraulische Winde, Rudermaschinenanlage, Krananlage.

Description:
Schiffskomponente umfassend eine Analysevorrichtung zur Analyse von Proben eines Schmieröls aus einem Hvdrauliksystem

Die Erfindung betrifft eine Schiffskomponente umfassend ein Schmieröl enthaltenes Hydrauliksystem und mindestens eine Analysevorrichtung zur Analyse von Schmieröl aus dem Hydrauliksystem.

Die von der Erfindung betroffenen„Schiffskomponenten" (auch„Schiffsaggregat" genannt) sind insbesondere Schiffsmotoren, Generatoren, Wellenanlagen, Bugstrahlruder, hydraulische Winden, Rudermaschinenanlagen oder Krananlagen. In den Hydrauliksystemen der Schiffskomponenten dient das Schmieröl insbesondere als Schmiermittel zur Verringerung der Reibung zwischen relativ zueinander bewegten Bauteilen oder als Hydraulikflüssigkeit zur Übertragung von Kräften oder Energie. Das Hydrauliksystem ist insbesondere ein Schmiersystem eines als Verbrennungsmotor ausgebildeten Schiffsmotors, insbesondere eines als Zweitakt-Dieselmotor ausgebildeten Schiffsmotors.

Mit der Einführung neuer, strengerer Emissionsregelungen und der gleichzeitigen wirtschaftlichen Notwendigkeit, neue Betriebsmodi, wie z.B. die Langsamfahrt (englisch: slow steaming) einzusetzen, werden die Anforderungen an die Betriebsweise von Schiffsmotoren immer höher. Eine zeitnahe, kontinuierliche Überwachung der Zustandsparameter des Schiffsmotors wird daher immer wichtiger. Ein wichtiger Parameter ist der Zustand des Zylinderschmieröls, das den bei Handelsschiffen vorherrschenden Zweitakt-Dieselmotoren insbesondere zur Verminderung der Reibung zwischen Kolben und Zylinder zugeführt wird.

In schwefelhaltigem Schweröl (englisch: heavy fuel oil, HFO), Marine-Dieselölen und Hybrid- bzw. Ultra Low-Sulphur-Brennstoffen für den Einsatz an Bord von Schiffen entstehen bei der Verbrennung Schwefeloxyde (SO x ), welche bei Kontakt mit Wasser oder Verbrennungsluftfeuchte schweflige Säure und Schwefelsäure bil- den. Diese wiederum verursachen Korrosion im Motor. Daher sollten Zylinderschmieröle eine Alkalität aufweisen, welche durch die Basenzahl (englisch: base number, BN) charakterisiert wird. Die Basenzahl ist ein Maß für die Fähigkeit des Zylinderschmieröls, saure Verbrennungsprodukte zu neutralisieren. Ist die Alkalität des Zylinderschmieröls zu gering, kann die Schwefelsäure nicht neutralisiert werden. Es kommt zu Schwefelsäureablagerungen und zur kalten Korrosion (Säurekorrosion) an der Laufbuchse (englisch: cylinder liner) sowie am Kolben und an den Kolbenringen. Ein erhöhter Verschleiß ist die Folge dieser Unterschmierung. Ist die Alkalität des Zylinderschmieröls zu hoch, wird die Säurekorrosion vollständig unterbunden. Dies führt zu einem Glätten der Laufbuchse (englisch: liner polishing), wodurch der Aufbau eines ausreichenden Schmierfilms verhindert wird. Ein weiterer Effekt dieser Überschmierung kann der Aufbau von Ablagerungen aus Kaliumkarbonat am Kolben und dessen Feuersteg sein. Diese Ablagerungen haben einen starken Verschleiß zur Folge. Daher ist entscheidend, dass im Zylinderschmieröl Schwefel und die alkalische Reserve in einem ausgewogenen Mengenverhältnis vorliegen, das Unterschmierung und Überschmierung vermeidet. Die alkalische Reserve kann durch eine Basenzahl-Messung in dem beim Durchlaufen der Laufbuchse mit Verbrennungs- und Verschleißprodukten verunreinigten Schmieröl (englisch: drain oil) gemessen werden, das aus dem Zylinder abgezogen und im Sumpftank (englisch: sludge-tank) gesammelt wird. Ist die alkalische Reserve annähernd aufgebraucht, konnte das Zylinderschmieröl keine weitere Schwefelsäure neutralisieren und kommt es zu chemischem Verschleiß durch Säurekorrosion.

Analysen von Zylinderschmierölen im Labor ermöglichen zwar eine genaue quantitative Bestimmung der relevanten Parameter, sind jedoch aufgrund der Zeitverzögerung zwischen Probennahme und Analysenergebnis nicht praxisgerecht. Ferner gibt es schon Testkits zur Untersuchung von Proben des Zylinderschmieröls an Bord mittels nasschemischer und physikalischer Verfahren. Diese sind jedoch in der Durchführung personal- und zeitaufwendig, ungenau oder kostspielig und damit für den Einsatz an Bord wenig geeignet. Somit bedarf es eines kostengünstigen, zuver- lässigen und in der Anwendung schnellen Messsystems, um eine permanente Überwachung des Zustands des Zylinderschmieröls an Bord eines Schiffes zu gewährleisten.

Die US 9,038,448 B2 beschreibt eine Überwachung s Vorrichtung für eine Verbrennungsmaschine mit einer optischen Messeinheit für die Bestimmung von optischen Transmissionseigenschaften und/oder von optischen Absorptionseigenschaften und/oder von optischen Reflexionseigenschaften und/oder von optischen Fluoreszenzeigenschaften einer abgemessenen Menge eines Fluids. Die optische Messeinrichtung ist vorzugsweise eine Infrarot-Messeinheit und/oder eine UV-Messeinheit.

Die US 2001/0013247 AI beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Analyse von Betriebsfluiden von Maschinen unter Verwendung von IR-Spektrometern, insbesondere NDIR-Spektrometern. Das NDIR-Spektrometer durchstrahlt eine Durchflu s skü vette .

Messungen mittels IR-Messeinheiten, die mit der Transmission von Licht arbeiten, werden durch Ruß, Schwebstoffe in der Flüssigkeitsprobe und andere Partikel beeinträchtigt. Insbesondere Schmieröl aus Verbrennungsmotoren ist stark mit derartigen Partikeln verunreinigt. Zudem wird die Messung an Bord eines Schiffes dadurch erschwert, dass derartige IR-Messeinheiten bewegliche Teile aufweisen und gegen Erschütterungen empfindlich sind.

Bei anderen Schiffskomponenten kann Korrosion durch das Eindringen von Seewasser in das Schmieröl im Hydrauliksystem verursacht werden. Ein Beispiel ist die Wellenanlage des Schiffes, die eine mit dem Schiffsmotor gekoppelte Antriebswelle umfasst, auf der der Schiffspropeller sitzt. Die Antriebswelle ist durch das Stevenrohrlager hindurch aus dem Schiffsrumpf herausgeführt. Das Stevenrohrlager ist gegenüber dem Seewasser durch eine Stevenrohrdichtung abgedichtet. Wenn die Stevenrohrdichtung undicht ist, kann Seewasser in das Stevenrohrlager eindringen und die Antriebswelle darin festfressen. Die vorgesehenen Kontrollen des Stevenrohrlagers werden bisweilen nicht in der erforderlichen Weise ausgeführt.

Bei einem Bug Strahlruder kann das Eindringen von Seewasser in das Hydrauliksystem den Ausfall des Antriebs des Propellers und der Verstellung der Propellerblätter verursachen.

Ferner kann das Eindringen von Seewasser zum Ausfall hydraulischer Winden oder des Generatorlagers von Generatoren führen.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schiffskomponente umfassend ein Schmieröl enthaltenes Hydrauliksystem zu schaffen, das eine kostengünstigere, robustere, zuverlässigere und schnellere Überwachung des Schmieröls ermöglicht. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das eine kostengünstigere, robustere, zuverlässigere und schnellere Überwachung des Schmieröls einer Schiffskomponente umfassend ein Schmieröl enthaltendes Hydrauliksystem ermöglicht.

Die Aufgabe wird durch eine Schiffskomponente mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Schiffskomponente sind in Unteransprüchen angegeben.

Die erfindungsgemäße Schiffskomponente umfasst ein Schmieröl enthaltenes Hydrauliksystem und mindestens ein ATR-Infrarotspektrometer zur Analyse von Schmieröl aus dem Hydrauliksystem.

Bei der erfindungs gemäßen Schiffskomponente (auch„Schiffsaggregat" genannt) wird für die Analyse des Schmieröls ein ATR-Infrarotspektrometer eingesetzt. Bei der ATR- (attenuated total reflection) oder ATR-MIR- (attenuated total refraction mid-infrared) Messung wird die Probe mit Wellen im Infrarotbereich bestrahlt. Die zurückgeworfene Strahlung bzw. die dabei stattfindende Abschwächung der Wellen wird detektiert. Ausführungsarten von ATR-Infrarotspektrometern sind beispielsweise in der DE 10 2013 1 14 244 B3 beschrieben.

Die ATR- Infrarotspektroskopie ermöglicht zwar nicht die Erfassung von ungelöstem Eisen im Schmieröl, sodass sie sich für die Erfassung von Verschleiß in Schiffsmotoren oder anderen Schiffskomponenten aus Metall nicht anbietet. Die ATR-Infra- rotspektro skopie ermöglicht jedoch die Erfassung des Schwefel- und Wassergehalts sowie der Basenzahl und damit sekundärer Parameter der Korrosion in Schiffskomponenten, die ein Schmieröl enthaltenes Hydrauliksystem umfassen. So ermöglicht bei Schiffsmotoren die Erfassung des Eisensulfats und der Basenzahl im verunreinigten Schmieröl (Drain Oil) die Feststellung von Korrosion durch Schwefelsäure. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass erst die Analyse der alkalischen Reserve des Drain Oils in Kombination mit der Analyse des Eisensulfats eine genaue Einschätzung der Wirksamkeit der Schmierung und der Höhe des Verschleißes ermöglicht. Bei Generatorlagern, Wellenanlagen, Bugstrahlrudern, hydraulischen Winden, Rudermaschinenanlagen und Krananlagen ermöglicht die Erfassung des Wassers die Feststellung von Korrosion durch in das Schmieröl oder Hydrauliköl eingedrungene Seewasser. Die Erfassung der Parameter ist mittels ATR-Infrarotspektrometern in Echtzeit (englisch: online-time) möglich. Vorteilhaft kommen miniaturisierte ATR- Infrarotspektrometer zum Einsatz, die kostengünstig sind, keine Interferometereinheit und damit keine beweglichen Teile enthalten und keine Versorgung mit den Inertgasen benötigen. Die Störempfindlichkeit dieser Geräte, z.B. gegen Erschütterungen oder veränderlichen Ausrichtung, ist vergleichsweise gering, sodass die Messung mit hoher Betriebssicherheit durchgeführt werden kann.

Die Erfindung ermöglicht erstmalig, die Schiffskomponenten fortlaufend oder in kurzen Zeitabständen zu überwachen. Der leitende Ingenieur kann bei der Auswertung der erfassten Parameter die Werte anderer Betriebsparameter berücksichtigen, wie Seegang, Beschleunigung, Schlechtwetter, Zylinderwandtemperatur und andere Verschleißparameter und Schlussfolgerungen für den Betrieb der Schiffskomponente, insbesondere für deren Versorgung mit frischem Schmieröl, treffen. Weiterhin ermöglicht die Echtzeitmessung die Implementierung eines Regelkreises, der für eine optimale Nachführung von frischem Schmieröl zum Hydrauliksystem sorgt, die Korrosion und Verschleiß vermeidet.

Bei einem Schiffsmotor kann durch eine optimale Zylinderöleinspritzmenge (englisch: Feedrate) die Verweilzeit beeinflusst werden. Bei gegebener Alkalität kann hierdurch sichergestellt werden, dass diese bis auf die alkalische Reserve aufgebraucht wird und gleichzeitig genügend Zylinderschmieröl zur Verfügung steht, sodass es nicht zu einer erhöhten Abrasion kommt. Die Feedrate kann an die vom Motor jeweils gelieferte Leistung angepasst werden. Ferner ist es möglich, die Zusammensetzung des frischen Schmieröls so einzustellen, dass dieses eine Basenzahl aufweist, welche eine hinreichende Schmierung ohne erhöhten Verschleiß sicherstellt. Hierfür können Schmieröle mit verschiedenen Basenzahlen gemischt werden oder einem vorgegebenen Schmieröl Additive zugeführt werden. Die erfassten Messwerte können dazu dienen, das Einspritzsystem zum Zylinderölsystem verbrauchsoptimiert und zustandsorientiert (englisch: condition-based monitoring, CBM) zu steuern und so den Verschleiß des Schiffsmotors im optimalen Bereich zu halten und den Einsatz von teurem Zylinderschmieröl zu minimieren.

Bei der ATR- Spektroskopie wird die Messung durch Ruß, Schwebstoffe und andere Partikel nicht beeinflusst, da die Messung an der Grenzfläche zwischen einem ATR- Kristall bzw. einem Prisma und der Flüssigkeitsprobe stattfindet. Da bei der ATR- Spektroskopie an der Grenzfläche zwischen einem Festkörper und Schmieröl gemessen wird, genügt ein minimaler Ölfilm und wird keine abgemessene Menge Flüssigkeit benötigt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsart hat der Ölfilm eine Dicke von maximal 40 μιη, vorzugsweise von maximal 20 μιη, weiterhin vorzugsweise von maximal 10 μιη. Die Beeinflussung der Messung durch Streuung aus Ruß, Schwebstoffe und andere Partikel beim Durchstrahlen einer Flüssigkeitsmenge definierter Schichtstärke in einer Küvette ist vernachlässigbar. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsart hat das ATR-Spektrometer keine beweglichen Teile, die unempfindlich gegen Erschütterungen sind. Hierdurch wird eine genaue und zuverlässigere Messung von Schmierölbestandteilen insbesondere von Verbrennungsmotoren an Bord eines Schiffes ermöglicht.

Die bisher auf diesem Gebiet neben den in den eingangs genannten Patentveröffentlichungen existierenden Lösungen für Echtzeit- Messungen basieren überwiegend auf univariaten Messmethoden, z.B. Messung der Dielektrizitätskonstante oder der Leitfähigkeit des Schmieröls. Anhand von Korrelationen können damit allgemeine Aussagen z.B. über den Alterungszustand oder die Säurezahl (englisch: total acid number, TAN) getroffen werden. Mit einem ATR-Infrarotspektrometer lassen sich jedoch über die verschiedenen Schwingungsbanden der Moleküle in Kombination mit einer multivariaten Kalibrierung, wie z.B. mittels PLS- Algorithmus (englisch: partial least Squares, PLS), die Konzentrationen verschiedener gelöster Komponenten, die bestimmend für die Korrosion sind, simultan und in Echtzeit ermitteln.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsart der Erfindung umfasst die Schiffskomponente mindestens eine Probenentnahmevorrichtung zum Entnehmen von Proben des Schmieröls aus dem Hydrauliksystem. Mittels der Probenentnahmevorrichtung sind Proben des Schmieröls aus dem Hydrauliksystem entnehmbar, die dem ATR-Infrarotspektrometer zugeführt werden. Die Probenentnahmevorrichtung kommt vorzugsweise zum Einsatz, wenn der Zustand eines Schmieröls ermittelt werden soll, dass unter erhöhter Temperatur oder unter erhöhtem Druck steht, oder in einer Situation vorliegt, in der eine direkte Messung mittels ATR-Infrarotspektrometer erschwert oder unmöglich ist. Dann kann mittels der Probenentnahmevorrichtung eine Probe des Schmieröls entnommen und mittels des ATR-Infrarotspektrometers in einer Umgebung untersucht werden, die für die Analyse der Probe mittels des ATR- Infrarotspektrometers besser geeignet ist. Gemäß einer anderen Ausführungsart ist das ATR-Infrarotspektrometer in die Schiffskomponente integriert, sodass das ATR-Infrarotspektrometer das Schmieröl im Hydrauliksystem erfasst. Beispielsweise kann in einem Hydrauliksystem, in dem das Schmieröl in einem Kreislauf geführt wird (Umlaufschmierung), das ATR-Infrarotspektrometer das Schmieröl in einer Umlaufleitung direkt erfassen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist das ATR-Infrarotspektrometer mit der Seitenfläche des Prismas bzw. des ATR-Kristalls, an der die abgeschwächte Totalreflexion erfolgt, in das Hydrauliksystem der Schiffskomponente integriert. Gemäß einer weiteren Ausführungsart sind Quelle und Detektor unmittelbar an das Prisma angekoppelt. Gemäß einer weiteren Ausführungsart sitzen Quelle und Detektor auf einer Platine, die eine elektronische Schaltung zur Speisung der Quelle und/oder zur Auswertung der vom Detektor gelieferten Signale aufweist. Bei dieser Ausführungsart ist das ATR-Infrarotspektrometer direkt an der Schiffskomponente angeordnet. Hierzu ist ggf. das ATR-Infrarotspektrometer entsprechend vibrations-, temperaturfest und robust ausgebildet.

Gemäß einer anderen Ausführungsart sind Quelle und Detektor mittelbar über Lichtleiter an das Prisma angekoppelt und in einem Abstand von diesem angeordnet. Gemäß einer weiteren Ausführungsart sind Quelle und Detektor auf einer Platine angeordnet, welche eine elektronische Schaltung zum Steuern der Quelle und/oder zum Auswerten der vom Detektor gelieferten Signale umfasst. Bei dieser Ausführungsart können Quelle und Detektor und ggf. elektronische Schaltung in einem Abstand von der Schiffskomponente angeordnet werden. Hierdurch kann die Elektronik von Vibrationen, erhöhter Temperatur und anderen rauen Betriebseinflüssen entfernt angeordnet werden, die in unmittelbarer Nähe eines Schiffsmotors oder einer anderen Schiffskomponente gegeben sind. Gemäß einer bevorzugten Aus- führungsart sind Prisma, Lichtleiter, Quelle und Detektor und ggf. Platine in einer länglichen Sonde zusammengefasst, wobei das Prisma mit der Seitenfläche, an der die abgeschwächte Totalreflexion erfolgt, an der Außenseite eines Endes einer der Sonden angeordnet ist. Quelle, Detektor und ggf. elektronische Schaltung sind am anderen Ende der Sonde angeordnet. Die Sonde hat bevorzugt einen rohrförmigen Träger mit kreisrundem oder mehreckigem Querschnitt.

Die Quelle ist vorzugsweise eine IR-Quelle und/oder der Detektor ein IR-Detektor.

Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist neben der Seitenfläche des Prismas, die in das Hydrauliksystem integriert ist, der Austritt einer Druckluftleitung und/oder einer Spülleitung vorhanden, durch die Druckluft und/oder flüssiges Spülmittel und/oder Schmieröl mit standardisierter Zusammensetzung auf die Seitenfläche des Prismas gespritzt werden kann, um diese zu reinigen und/oder das ATR-Infrarotspektrometer zu kalibrieren.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsart ist die Probenentnahmevorrichtung hydraulisch mit dem Hydrauliksystem verbunden und/oder ist die Probenentnahmevorrichtung hydraulisch mit dem ATR-Infrarotspektrometer verbunden. Hierdurch wird die Entnahme der Probe aus dem Hydrauliksystem mittels der Probenentnahmevorrichtung und/oder die Zufuhr der entnommenen Probe von der Probeentnahmevorrichtung zum ATR-Infrarotspektrometer erleichtert. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsart ist die hydraulische Verbindung zwischen Probenentnahmevorrichtung und Hydrauliksystem und/oder die hydraulische Verbindung zwischen Probenentnahmevorrichtung und ATR-Infrarotspektrometer permanent. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsart befindet sich in der hydraulischen Verbindung zwischen der Probenentnahmevorrichtung und dem Hydrauliksystem und/oder in der hydraulischen Verbindung zwischen der Probenentnahmevorrichtung und dem ATR-Infrarotspektrometer mindestens ein Ventil. Das Ventil ermöglicht eine Zufuhr von Proben zur Probenentnahmevorrichtung und/oder zum ATR-Infrafrotspetrometer während begrenzter Zeiträume, um wiederholte Messungen durchzuführen. Alternativ erfolgt eine kontinuierliche Analyse, wobei kontinuierlich Probe dem Hydrauliksystem entnommen und dem ATR-Infrarotspektrometer zugeführt wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsart wird die Entnahme von Proben aus dem Hydrauliksystem durch die Probenentnahmevorrichtung durch eine Druckdifferenz bewirkt, die zwischen dem Schmieröl im Hydrauliksystem und der Probenentnahmevorrichtung vorliegt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsart beruht die Druckdifferenz darauf, dass innerhalb des Hydrauliksystems ein Überdruck herrscht, der oberhalb des Umgebungsdruckes angesiedelt ist, und dass in einer Austrittsöffnung der Probenentnahmevorrichtung ein unterhalb des Überdruckes angesiedelter Druck, vorzugsweise Umgebung sdruck, herrscht. Alternativ umfasst die Probenentnahmevorrichtung eine Fördereinrichtung, die ausgebildet ist, Proben aus dem Hydrauliksystem in die Probenentnahmevorrichtung zu fördern. Die Fördereinrichtung ist beispielsweise eine Pumpe, eine Kolben-Zylindereinheit oder eine andere Verdrängungseinrichtung, die in der Lage ist, Schmieröl anzusaugen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist das ATR-Infrarotspektrometer mit einer Regeleinrichtung verbunden, die mit einer Schmierölversorgung verbunden ist, die hydraulisch mit dem Hydrauliksystem verbunden ist, wobei die Regeleinrichtung ausgebildet ist, im Falle einer Nichteinhaltung mindestens eines Richtwertes oder Richtwertebereiches für eine von dem ATR-Infrarotspektrometer ermittelte Eigenschaft des Schmieröls mittels der Schmierölversorgung dem Hydrauliksystem Schmieröl so zuzuführen, vorzugsweise in einer Menge und/oder Zusammensetzung zuzuführen, dass das Schmieröl im Hydrauliksystem infolge der Zufuhr von Schmieröl den Richtwert oder Richtwertebereich einhält. Hierdurch wird ein Regelkreis verwirklicht, der sicherstellt, dass das Schmieröl im Hydrauliksystem mit den gewünschten Eigenschaften vorliegt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist die Regeleinrichtung mit einer Mischvorrichtung der Schmierölversorgung verbunden, die einen Mischtank und verschiedene Vorratstanks umfasst, die mehrere Schmieröle mit verschiedenen Eigenschaften oder mindestens ein Schmieröl und ein Additiv enthalten, wobei die Mischvorrichtung ausgebildet ist, Flüssigkeiten aus verschiedenen Vorratstanks in den Mischtank zu füllen und darin miteinander zu vermischen, und der Mischtank hydraulisch mit dem Hydrauliksystem verbunden ist, um die Mischung aus dem Mischtank dem Hydrauliksystem zuzuführen. Bei dieser Ausgestaltung wird die Zusammensetzung des dem Hydrauliksystem zugeführten, frischen Schmieröls geregelt, sodass das Schmieröl im Hydrauliksystem mit der gewünschten Beschaffenheit vorliegt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsart wird die Basenzahl eines Zylinderschmieröls geregelt, das einem Zweitakt-Dieselmotor zugeführt wird.

Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist das ATR-Infrarotspektrometer mit einer Ausgabeeinrichtung zur Ausgabe der Analysenergebnisse verbunden. Die Ausgabeeinrichtung ist beispielsweise ein Lämpchen, LED, Display, Bildschirm oder eine andere optische Ausgabeeinrichtung oder ein Lautsprecher, Sirene oder eine andere akustische Ausgabeeinrichtung oder ein Drucker oder Plotter. Die Ausgabeeinrichtung kann die Analysenergebnisse anzeigen, ausdrucken, zeichnen, ansagen oder ein optisches und/oder akustisches Warnsignal bei Nichteinhaltung eines Richtwertes oder Richtwertebereiches geben.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsart ist die Schiffskomponente ein Schiffsdieselmotor.

Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist der Schiffsdieselmotor ein Zweitakt-Dieselmotor, umfasst die Probenentnahmevorrichtung ein Sammelrohr, das durch eine Gehäusewand des Zylindergehäuses des Schiffsdieselmotors hindurchgeführt ist, wobei eine Eintrittsöffnung an einem inneren Ende des Sammelrohrs in der Nähe eines Spülluftschlitzes der Laufbuchse des Schiffsdieselmotors angeordnet ist und eine außerhalb des Zylindergehäuses angeordnete Austrittsöffnung des Sammelrohrs mit einem Ölabscheider verbunden ist. Bei dieser Ausführungsart gehören Kolben und Laufbuchse zu einem (Zylinder)-Schmieröl enthaltenden Hydrauliksystem. Das Sammelrohr fängt mit der Eintritts Öffnung Zylinderschmieröl auf, das bei der Verla- gerung des Kolbens nach unten seitlich aus den Kolbenringen ausspritzt, wenn diese die Spülluftschlitze erreichen. Somit wird die Probe des Schmieröls direkt aus der Laufbuchse eingesammelt, bevor sich das Schmieröl mit älteren Rückständen, Sys- temöl aus dem Kurbelgehäuse (Umlaufschmieröl) oder Schmieröl von benachbarten Zylindern vermischt.

Gemäß einer anderen Ausführungsart ist der Schiffsdieselmotor ein Zweitakt-Dieselmotor und ist das ATR-Infrarotspektrometer in ein Loch in einer Inspektionsklappe hineingeführt, sodass die Seitenfläche des Prismas bzw. ATR-Kristalls, an der die abgeschwächte Totalreflexion erfolgt, an der Innenseite der Inspektionsklappe angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsart wird die Seitenfläche des Prismas, an der die abgeschwächte Totalreflexion erfolgt, von Zylinderschmieröl benetzt, wenn die Kolbenringe die Spülluftschlitze erreichen und das Schmieröl aus den Spülluftschlitzen herausspritzt, Dies kann bei jedem Verlagern des Kolbens nach unten erfolgen, sodass das Schmieröl auf der Seitenfläche des Prismas immer wieder erneuert wird.

Gemäß einer anderen Ausführungsart erfolgt die Probenentnahme aus einer der ohnehin vorhandenen Leitungen zum Ableiten von Abstreiföl (englisch: Drain Oil) vom Zwischenboden zwischen Kurbelgehäuse und Zylinder oder aus der im Zwischenboden gehaltenen Stopfbuchse zum Abdichten der Kolbenstange in den Sumpftank. Die Probeentnahmevorrichtung kann mittels eines Absperrhahns in einer dieser Leitungen verwirklicht werden. Nachteilig bei dieser Probenentnahme ist, dass sich das Abstreiföl auf dem Zwischenboden bzw. in der Stopfbuchse mit älteren Rückständen, Systemöl aus dem Kurbelgehäuse und Abstreiföl aus anderen Zylindern mischen kann, sodass es den Zustand des Schmieröls in dem betreffenden Zylinder nicht korrekt wiedergibt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsart ist das Sammelrohr durch ein Loch in einer Inspektionsklappe des Zylindergehäuses hindurchgeführt. Dies ermöglicht eine besonders einfache Montage und Wartung des Sammelrohrs. Insbesondere kann das Sammelrohr bei einem vorhandenen Schiffsdieselmotor nachgerüstet werden.

Die im Ölabscheider angesammelte Probe kann entnommen und dem ATR-Infrarotspektrometer zugeführt werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsart ist der Ölabscheider hydraulisch mit dem Infrarotspektrometer verbunden, d.h. über ein Rohr, einen Schlauch oder eine andere Flüssigkeitsleitung.

Gemäß einer weiteren Ausführungsart weist der Schiffsdieselmotor mehrere Zylinder auf, wobei jeder Zylinder mit eine Probenentnahmevorrichtung umfassend ein Sammelrohr und einen Ölabscheider versehen ist. Die Ölabscheider sind jeweils mit einem gesonderten ATR-Infrarotspektrometer verbunden oder mehrere oder sämtliche Ölabscheider sind mit demselben ATR-Infrarotspektrometer verbunden. Die Verbindung jeder Probenentnahmevorrichtung mit einem gesonderten ATR-Infrarotspektrometer hat den Vorteil, dass sie kurze Leitungen zwischen Probenentnahmevorrichtung und Analysevorrichtung ermöglicht. Dies beugt einer Vermischung mit älteren Schmieröl-Rückständen oder mit Schmieröl aus anderen Zylindern vor. Eine Verbindung mehrerer Probenentnahmevorrichtungen mit demselben ATR- Infrarotspektrometer hat den Vorteil, dass die Kosten für die Analysevorrichtungen reduziert werden. Vorzugsweise werden zur Vermeidung von Kreuzkontaminationen die Leitungen bzw. das Infrarotspektrometer vor dem Umschalten von einem Zylinder auf einen anderen Zylinder gespült. Bei einer bevorzugten Ausführungsart sind jeweils Probenentnahmevorrichtungen in zwei nebeneinander geordneten Zylindern mit demselben ATR-Infrarotspektrometer verbunden. Hierdurch werden bei verringerten Kosten für ATR-Infrarotspektrometer geringe Leitungswege erreicht.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsart sind mehrere Sammelrohre über Ventile mit demselben ATR-Infrarotspektrometer verbunden, um wahlweise eines der Sammelrohre mit demselben ATR-Infrarotspektrometer zu verbinden und die übri- gen Sammelrohre von diesem zu trennen. Hierdurch kann gezielt einer der Zylinder für eine Analyse des Schmieröls durch das ATR-Infrarotspektrometer ausgewählt werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsart sind die Ventile mit einer Steuerungseinrichtung verbunden, die ausgebildet ist, automatisch die Probennahme und die Einspei- sung der genommenen Proben in das ATR-Infrarotspektrometer zu steuern. Hierdurch wird eine automatische wiederholte Überwachung des Schmieröls im Hydrauliksystem erreicht.

Gemäß einer alternativen Ausführungsart ist die Schiffskomponente ein Zweitaktoder ein Viertakt-Dieselmotor und das Hydrauliksystem das Ölschmiersystem der Kurbelwelle. Bei dieser Ausführungsart kann die Einhaltung der gewünschten Eigenschaften des Systemöls (Umlauf Schmieröl) im Umlaufschmiersystem der Kurbelwelle erreicht werden. Insbesondere beim Betrieb des Zweitakt- oder Viertaktmotors mit Schweröl ist ein korrosiver Angriff ähnlich wie beim Zylinderöl eines Zweitaktmotors möglich. Eine Säurekorrosion kann aufgrund einer Analyse des Systemöls mittels ATR-Infrarotspektrometer vermieden werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist die Schiffskomponente ein Generator, wobei das Hydrauliksystem ein Generatorlager ist. Bei dieser Ausführungsart kann Korrosion im Generatorlager durch Überwachen des Wasseranteils im Schmieröl vermieden werden. Bei Feststellung eines überhöhten Wasseranteils kann bis zur Reparatur der Generator vermindert eingesetzt oder stillgelegt werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist die Schiffskomponente eine Wellenanlage, wobei das Hydrauliksystem ein Stevenrohrlager ist. Bei dieser Ausführungsart kann Korrosion im Stevenrohrlager durch Überwachen des Wasseranteils im Schmieröl vermieden werden. Bei Feststellung eines überhöhten Wasseranteils kann bis zur Reparatur der Stevenrohrabdichtung ein Notöl mit einer erhöhten Viskosität einge- setzt oder der Öldruck im Stevenrohr erhöht werden, um das Eindringen von Seewasser abzumildern.

Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist die Schiffskomponente ein Bugstrahlruder, wobei das Hydrauliksystem ein Getriebe des Antriebes des Propellers oder für die Verstellung der Propellerblätter ist. Bei einem erhöhten Wasseranteil im Schmieröl kann das Bug Strahlruder bis zur Reparatur vermindert eingesetzt oder stillgelegt werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist die Schiffskomponente eine hydraulische Winde und das Hydrauliksystem die Windenhydraulik. Bei einem erhöhten Wasseranteil im Schmieröl der Windenhydraulik kann die Winde bis zur Reparatur vermindert eingesetzt oder stillgelegt werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist die Schiffskomponente eine Rudermaschinenanlage, wobei das Hydrauliksystem das Ruderlager ist. Bei Feststellung erhöhter Wasseranteile im Schmieröl des Hydrauliksystems kann die Rudermaschinenanlage alsbald repariert werden, um einer Beschädigung vorzubeugen.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist die Schiffskomponente eine Krananlage und das Hydrauliksystem ein hydraulisches Antriebssystem und/oder ein Lager des Krans. Bei Feststellung eines erhöhten Wasseranteils im Schmieröl des Hydrauliksystems oder des Lagers kann der Kran bis zur Reparatur vermindert eingesetzt oder stillgelegt werden.

Bei einer weiteren Ausführungsart ist das ATR- Infrarotspektrometer hydraulisch mit einer Schiffskomponente verbunden und weist mindestens einen separaten Messanschluss zum Einspeisen von Proben aus einer anderen Schiffskomponente auf. Bei dieser Ausgestaltung kann das ATR-Infrarotspektrometer für die Überwachung verschiedener Schiffskomponenten genutzt werden. Mit mindestens einer Schiffskomponente ist das Infrarotspektrometer vorzugsweise permanent hydraulisch verbunden, beispielsweise mit dem Schiffsmotor. Ferner kann das ATR-Infra- rotspektrometer für die Analyse von Proben aus weiteren Schiffskomponenten genutzt werden. Diese Proben können mittels einer Spritze in den separaten Messan- schluss eingespritzt werden. Es versteht sich, dass dabei das ATR-Infrarotspektro- meter über Ventile von der Schiffskomponente getrennt wird, mit der es permanent hydraulisch verbunden ist.

Ferner wird die Aufgabe wird ein Verfahren gemäß Anspruch 24 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in Unteransprüchen angegeben.

Bei dem erfindungs gemäßen Verfahren wird eine Schiffskomponente umfassend ein Schmieröl enthaltenes Hydrauliksystem betrieben und mittels mindestens eines ATR- Infrarotspektrometers Schmieröl aus dem Hydrauliksystem analysiert.

Die vorteilhaften Wirkungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und seiner nachfolgenden Ausführungsarten entsprechen den oben erläuterten vorteilhaften Wirkungen der erfindungsgemäßen Schiffskomponente. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird durch Messen in einem Flüssigkeitsfilm auf einer Seitenfläche eines Prismas bzw. ATR-Kristalls bewirkt, dass die Messung nicht durch Ruß, Schwebstoffe und andere Partikel beeinflusst wird. Dies beruht insbesondere darauf, dass Streuung an den Partikeln in dem dünnen Ölfilm nur einen vernachlässigbaren Einfluss auf die Messung hat.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsart des Verfahrens wird mindestens einer der nachfolgenden Parameter des Schmieröls analysiert: Alkalität (Basenzahl), Konzentration von Eisensulfat im Schmieröl oder Konzentration von Wasser im Schmieröl. Gemäß einer weiteren Ausführungsart wird mindestens ein Parameter des Schmieröls kontinuierlich oder wiederholt analysiert.

Gemäß einer weiteren Ausführungsart des Verfahrens wird in Abhängigkeit vom Ergebnis der Analyse Schmieröl aus dem Hydrauliksystem durch frisches Schmieröl ersetzt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsart wird der Mengenstrom und/oder die Zusammensetzung des frischen Schmieröls in Abhängigkeit von der Analyse des Schmieröls aus dem Hydrauliksystem ermittelt und Schmieröl aus dem Hydrauliksystem durch das frische Schmieröl ersetzt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist die Schiffskomponente ausgewählt aus einer der folgenden Schiffskomponenten: Zweitakt-Dieselmotor, Viertakt-Dieselmotor, Generator, Wellenanlage, Bug Strahlruder, hydraulische Winde, Rudermaschinenanlage oder Krananlage.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der anliegenden Zeichnungen von Aus- führungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen Zweitakt-Dieselmotor mit Probenentnahmevorrichtung und

Analysevorrichtung sowie Regelungen der Zylinderschmierölzufuhr in einem Vertikalschnitt;

Fig. 2 vergrößerte Detailansicht von Fig. 1;

Fig. 3 ATR- Infrarotspektrometer in einem Prinzipbild.

Fig. 4 einen Zweitakt-Dieselmotor mit einem direkt daran angebauten ATR-

Sensor in einem Vertikalschnitt;

Fig. 5 derselbe Zweitakt-Dieselmotor mit einer Regelung der Zylinderschmierölzufuhr in einem Prinzipbild und in einem Teilschnitt; Fig. 6 Zweitakt-Dieselmotor mit einem angebauten ATR-Spektrometer in einem Vertikalschnitt;

Fig. 7 ein ATR-Spektrometer in der Ausführung als Sonde in einem Vertikalschnitt.

Gemäß Fig. 1 und 2 weist ein Zweitakt-Dieselmotor 1 einen Motorblock 2 auf. Dieser umfasst ein Kurbelgehäuse 3 und mehrere in Reihe hintereinander angeordnete Zylinder 4 mit einem Zylindergehäuse 5. Derartige Schiffsmotoren für Handelsschiffe haben in der Regel zwischen 5 und 14 Zylinder.

Im Kurbelgehäuse 3 ist eine Kurbelwelle 6 mit einer Anzahl Kurbelzapfen 7 entsprechend der Anzahl Zylinder 4 vorhanden. An jedem Kurbelzapfen 7 ist ein Pleuel 8 mit einem Ende gelagert. Jedes Pleuel 8 ist mit dem anderen Ende am Schwenklager 9 eines Kreuzkopfes 10 gelagert. Jeder Kreuzkopf 10 ist an einer Gleitlagerwandung 11 des Kurbelgehäuses 3 geführt.

Ferner ist das Schwenklager 9 jedes Kreuzkopfes 10 mit einem Ende einer Kolbenstange 12 verbunden, deren anderes Ende fest mit einem Kolben 13 verbunden ist. Der Kolben 13 trägt am Umfang eine Serie ("Paket") aus mehreren Kolbenringen

14.

Jeder Zylinder 4 hat im Zylindergehäuse 5 eine Laufbuchse 15, in der der Kolben 13 mit den Kolbenringen 14 abdichtend geführt ist.

Oben sind in der Laufbuchse 15 eine Vielzahl Einspritzdüsen 16 zum Einspritzen von Schmieröl (Zylinderschmieröl) zum Schmieren des Kolbens 13 im Zylinder 4vorhanden. Die Einspritzdüsen 16 sind vorzugsweise gleichmäßig über den Umfang der Laufbuchse 15 verteilt. Im unteren Drittel hat die Laufbuchse 15 eine Vielzahl Spülluftschlitze 17 (Einlassschlitze), die ebenfalls gleichmäßig über den Umfang verteilt sind. Die Spülluftschlitze 17 münden in einen um die Laufbuchse 15 umlaufenden Spülluftkanal 18. An den Einlass des Spülluftkanals 18 ist ein Turbolader anschließbar.

Der Zylinder 4 hat oben einen Zylinderkopf 19, in dem ein Auslassventil 20 sitzt, das von einer Ventilsteuerung gesteuert ist.

Das Kurbelgehäuse 3 ist vom Zylindergehäuse 5 durch einen Zwischenboden 21 getrennt. Im Zwischenboden 21 ist eine Stopfbuchsdichtung 22 (Stopfbuchse) angeordnet, durch die die Kolbenstange 12 hindurch verläuft.

Der Zwischenboden 21 und die Stopfbuchsdichtung 22 trennen das Kurbelgehäuse 3, in dem Umgebungsdruck vorliegt, von dem darüber angeordneten Teil des Motors, in dem Ladedruck herrscht.

Eine Probenentnahmevorrichtung 23 weist ein Sammelrohr 24 mit einer Eintrittsöffnung 25 am inneren Ende auf, die vor einem Spülluftschlitz 17 angeordnet ist. Das Sammelrohr 24 ist horizontal ausgerichtet. Es ist durch ein Loch in einer Inspektionsklappe 26 hindurch nach außen geführt. An einem äußeren Ende des Sammelrohrs 24 ist ein Ventil 27 angeordnet. Das Ventil 27 ist mit einem Ölabscheider 28 verbunden, der als Zyklonabscheider ausgebildet ist.

Der Ölabscheider 28 ist über ein weiteres Ventil 29 mit einem ATR-Infrarot- spektrometer 30 verbunden.

Das ATR-Infrarotspektrometer 30 ist über eine Regeleinrichtung 31 und einen Regelkreis 32 mit einer Pumpe 33 verbunden, die Brennstoff zu den Einspritzdüsen 16 fördert. Die Regeleinrichtung 31 ist vorzugsweise als speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) ausgebildet. Beim Betrieb des Zweitakt-Dieselmotors 1 bewegt sich der Kolben im Verdichtungstakt nach oben und im Explosionstakt nach unten. Im Explosionstakt wird das zwischen die Kolbenringe 14 gespritzte Schmieröl beim Passieren der Spülluftschlitze 17 nach außen abgeschleudert und zum Teil vom Sammelrohr 24 aufgefangen. Im Zyklonabscheider 28 herrscht Umgebungsdruck. Da im Zylinder 4 Überdruck (Ladedruck) herrscht, sammelt sich eine Probe des Öls bei geöffnetem Ventil 27 im Zyklonabscheider 28. Durch Öffnen des weiteren Ventils 29 wird die Probe in das ATR-Infrarotspektrometer 30 abgelassen. Mittels multivarianter Datenanalyse und eines zuvor hinterlegten chemometrischen Modells werden die Alkalität sowie die Konzentration an Eisensulfaten in Echtzeit bestimmt. Diese Werte werden zur Regelung der Feedrate des Zylinderöls der Regeleinrichtung 31 herangezogen. Aufgrund der Regelung hat das Schmieröl nach dem Durchlauf durch die Laufbuchse 15 einen Anteil an Eisensulfaten und eine Alkalität, sodass Säurekorrosion vermieden wird.

Das Prinzip der Infrarotspektroskopie wird näher anhand der Fig. 3 erläutert.

Ein IR-Strahl 34 aus einer Quelle 35 passiert einen ATR-Kristall 36. Dieser ist ein internes Reflektionselement, welches aus einem IR-transparenten Material mit hohem Brechungsindex besteht. Trifft der Strahl 34 schräg auf die Grenzfläche 37 zwischen ATR-Kristall 36 und Probe 38 in der Messkammer 39, so kommt es zu einer internen Totalreflektion. Hierbei entsteht eine evaneszente Welle, welche wenige Mikrometer in die Probe eindringt. Die Eindringtiefe ist in Fig. 3 angedeutet als vertikaler Balken an der Grenzfläche 37. Die Intensität des Strahls 34 wird abgeschwächt, indem Strahlung von der Probe 38 in der Messkammer 39 Messvolumen gebeugt wird. Aus diesem Grund ist das von einem Detektor 40 empfangene Signal unempfindlich gegenüber Inhomogenitäten, wie z.B. Partikel, Luftblasen etc., die in der Messkammer 39 angedeutet sind. Der Detektor 40 wandelt das IR-Signal in ein elektrisches Signal um. Es ist möglich, an jedem Zylinder 4 mit einem gesonderten ATR-Infrarotspektro- meter 30 direkt zu messen oder ein zentrales gemeinsames ATR-Infrarotspektrome- ter 30 zu installieren und das von mehreren Zylindern abgezogene Schmieröl dem gemeinsamen Infrarotspektrometer 30 zuzuführen. Es kann zunächst umlaufend gemessen werden. Erweist sich ein Zylinder 4 als besonders kritisch, so kann die zeitliche Abfolge geändert werden, wobei der auffällige Zylinder 4 besonders häufig gemessen wird, um das Ergebnis zu überprüfen. Dabei kann ein Trend aufgenommen werden und der Zusammenhang der gemessenen Parameter mit Leistung, Drehzahl, Wetterdaten, Beschleunigung des Schiffes und Zylinderschmierrate ermittelt und mit einem Datenübertragungs System übermittelt und gespeichert werden.

Wenn die Parameter des Schmieröls mehrerer Zylinder 4 von einem gemeinsamen Infrarotspektrometer 30 gemessen werden, kann es zur Vermischung von Proben vor dem Infrarotspektrometer 30 kommen. Zur Vermeidung einer solchen Vermischung kann eine Reinigung der Rohrleitungen mit einer Druckluftspülung erfolgen oder mit frischem Schmieröl, das auch für eine Referenzmessung herangezogen werden kann.

Die Regelung kann auch eingesetzt werden, um eine Mischanlage an Bord des Schiffes zu steuern. In der Mischanlage kann ein Basisöl mit Additiven vermischt werden, sodass das eigentliche Schmieröl für die Versorgung der Zylinder 4 erst an Bord entsteht.

Alternativ wird von einer Mischanlage an Bord des Schiffes ein niedrig additiviertes Zylinderöl mit einem Zylinderöl vermischt, das eine höhere Alkalität aufweist.

Durch einen separaten Messanschluss des ATR-Infrarotspektrometers 30 können auch andere Öle analysiert werden und der Aufgabenbereich des Messsystems kann erweitert werden. Bei Einsatzmöglichkeiten des Infrarotspektrometers 30 sind insbe- sondere die Überprüfung der Alkalität des Systemöls des Schiffsantriebs, die Überprüfung des Systemöls eines Schiffsmotors, die Überprüfung von Hilfsdieselölqua- litäten, die Überprüfung von Generator-Lagerölen und die Überprüfung von Stevenrohrölen.

Ferner ist die Überprüfung von Hydraulikölen des Bugstrahlruders, Rudermaschinenanlage sowie von Windenölen und Kranlagerölen möglich.

Gemäß Fig. 4 ist ein ATR-Sensor 41, der einen ATR-Kristall 36 umfasst, in eine Inspektionsklappe 26 eines Zweitakt-Dieselmotors 1 eingebaut. Der ATR-Sensor 41 ist in der Aufnahme einer Halterung 42 gehalten, die wiederum in der Inspektionsklappe 26 fixiert ist.

Der ATR-Sensor 41 ist Bestandteil eines ATR-Infrarotspektrometers 30. Der ATR- Sensor 41 ist entweder ein baulich integrierter Bestandteil des ATR-Infrarotspektrometers 30 oder baulich von den übrigen Teilen des ATR-Infrarotspektrometers 30 getrennt.

Oberhalb des Zwischenbodens 21 ist eine Drainöl-Leitung 43 vorhanden, durch die Schmieröl aus dem Hydrauliksystem abgezogen werden kann. Alternativ kann an die Drainöl-Leitung 43 ein ATR-Infrarotspektrometer angeschlossen werden.

Gemäß Fig. 5 ist bei diesem Zweitakt-Dieselmotor 1 das ATR-Infrarotspektrometer 30 mit einer darin enthaltenen Auswerte- und Steuerelektronik über einen Regelkreis 32 mit einer Pumpe 33 zum Fördern von Schmieröl in den Zweitakt-Dieselmotor 1 verbunden. Hierdurch wird die Schmierölmenge automatisch an den Bedarf ange- passt.

Gemäß Fig. 6 ist ein komplettes ATR-Infrarotspektrometer 30 mit ATR-Kristall 36 in die Inspektionsklappe 26 eingebaut. Gemäß Fig. 7 ist ein ATR-Infrarotspektrometer 30 eine Sonde, die an einem Ende eines rohrförmigen Trägers 44 ein ATR-Kristall 36 umfasst. Die Seitenfläche 45 des ATR-Kristalls 36, an der die Totalreflexion stattfindet, ist an der Stirnseite des Trägers 44 nach außen gerichtet.

Am anderen Ende der Sonde sind - vorzugsweise in einem kleinen Gerätegehäuse 46 - Quelle 35 und Detektor 40 vorhanden. Vorzugsweise ist dort auch eine elektronische Schaltung zum Steuern der Lichtquelle und/oder zum Auswerten der vom Detektor gelieferten Signale vorhanden. Über Lichtleiter 47, 48 ist der ATR-Kristall 36 mit Quelle 35 und Detektor 40 gekoppelt. Hierdurch können Bauteile wie Quelle 35, Detektor 40 und elektronische Schaltung von den rauen Bedingungen in der Nähe der Schiffskomponente ferngehalten werden. Die Sonde 30 kann mit dem Ende, an dem der ATR-Kristall 36 angeordnet ist, beispielsweise in das Loch der Inspektionsklappe 26 eingesetzt werden.

Bezugszeichenliste:

1 Zweitakt-Dieselmotor

2 Motorblock

3 Kurbelgehäuse

4 Zylinder

5 Zylindergehäuse

6 Kurbelwelle

7 Kurbelzapfen

8 Pleuel

9 Schwenklager

10 Kreuzkopf

11 Gleitlagerwandung

12 Kolbenstange

13 Kolben

14 Kolbenringe

15 Laufbuchse

16 Einspritzdüse

17 Spülluftschlitz

18 Spülluftkanal

19 Zylinderkopf

20 Auslassventil

21 Zwischenboden

22 Stofpbuchsdichtung

23 Probenentnahmevorrichtung

24 Sammelrohr

25 Eintrittsöffnung

26 Inspektionsklappe

27 Ventil

28 Ölabscheider weiteres Ventil

(ATR)-Infrarotspektrometer

Regeleinrichtung

Regelkreis

Pumpe

IR-Strahl

(Licht-)Quelle

ATR-Kristall

Grenzfläche

Probe

Messkammer

Detektor

ATR-Sensor

Haltung

Drainöl-Leitung

rohrförmiger Träger

Seitenfläche

Gerätegehäuse

Lichtleiter

Lichtleiter