Öl-/Luft-Dispersionen im Getriebeöl führen zu ver- schlechterten Wirkungsgraden von Getrieben und können im Extremfall Ölaustritte zur Folge haben. Die Fähigkeit des Öls, eingearbeitete Luft schnell wieder abzuscheiden, ist daher ein wichtiges Qualitätskriterium und Messsystemen zum Bestimmen des Luftabscheideverhaltens (LAV) von Ölen kommt folglich auch große Bedeutung zu.

Bekannt ist von der Fa. Castrol eine Vorrichtung zur Bestimmung des Luftabscheideverhaltens von Ölen mit einem Luft-Öl-Mischer und einem Differenzdruckaufnehmer. Der Luft-Öl-Mischer weist ein teilweise mit Öl zu befüllendes Behältnis mit einer Glasfront auf mit einem Propeller, der nur leicht ins Öl eintaucht. Der Propeller kann bis auf 10 000 U/min hochgefahren werden und verwirbelt so das Öl.

Über zwei übereinanderliegende Druckmessstellen werden dann unterschiedliche hydrostatische Drücke und aus deren Diffe- renz der Luftgehalt im Öl bestimmt. Nachteilig bei diesem Stand der'Technik ist der wenig praxistaugliche, hohe mess- technische'Aufwand, wie exakt gefertigte Druckanschlüsse und sehr fein auflösende Differenzdruckaufnehmer, bedingt durch geringe aufzulösende Druckdifferenzen. Das bei diesem Stand der Technik rotierende Öl übt zusätzlichen Druck auf die Mess. stellen aus. Somit muss die Probe nach dem Luftein- trag zunächst zur Ruhe gebracht werden, was zu verzögerter Messwerterfassung führt. Solche LAV-Messsysteme korrelieren also nicht vollständig mit der Situation im Getriebe.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Bestimmung des Luftgehalts, des Luftabscheideverhaltens und der Oberflächenschaumbildung von Ölen, insbesondere von Getriebeölen, zu schaffen mit früher Messwerterfassung und ein praxisnahes Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung zur Bestimmung des Luftgehalts, des Luftabscheideverhaltens und der Oberflächenschaumbildung von Ölen, insbesondere von Getriebeölen, mit früher Messwerterfassung anzugeben.

Die Lösung erfolgt mit einer Vorrichtung zur Bestim- mung des Luftgehalts, des Luftabscheideverhaltens und der Oberflächenschaumbildung von Ölen, insbesondere von Getrie- beölen, mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und mit einem Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung zur Bestimmung des Luftgehalts, des Luftabscheideverhaltens und der Oberflä- chenschaumbildung von Ölen, insbesondere von. Getriebeöl. en, mit den Merkmalen der Ansprüche 11,12 und 13. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargestellt.

Gemäß der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Bestim- mung des Luftgehalts, des Luftabscheideverhaltens und der Oberflächenschaumbildung von Ölen, insbesondere von Getrie- beölen, mit einem Luft-Öl-Mischer und einem Differenzdruck- aufnehmer versehen. Eine Fördereinrichtung ist vorgesehen, die das Öl durch Rohrleitungen des Luft-Öl-Mischers för- dert. Ein Druckluftanschluss fördert Luft in die Rohrlei- tungen des Luft-Öl-Mischers. Der Differenzdruckaufnehmer erfasst über mindestens 2 in Förderrichtung des Öls vonein- ander beabstandete Bohrungen an einem Venturirohr Diffe- renzdrücke im Öl. Das Venturirohr erzeugt Differenzdrücke aufgrund von Querschnittsflächenänderung, die proportional sind zur jeweiligen Dichte des Öls. Wenn die Strömungsge- schwindigkeit im Venturirohr bekannt ist und die Strömung ohne Höhenänderung verläuft, kann aus den gemessenen Diffe- renzdrücken die Dichte des. Öls und damit dessen Luftgehalt bestimmt werden. Die Strömungsgeschwindigkeit ergibt sich aus dem eingestellten Volumenstrom an der Fördereinrichtung und den Querschnittsverhältnissen im Venturirohr. Ein Vor- teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung folgt aus der frühen Messwerterfassung, mit der die Anreicherung des Öls mit Luft bei kontinuierlicher Durchmischung und damit der Zu- stand im Getriebe realistisch erfaßbar ist. Je mehr Zeit zwischen. Lufteintrag und Messung der Anreicherung des Öls mit Luft vergeht, desto realitätsferner sind die Messwerte.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Erfaßbarkeit von kleinen Messvolumen, wie sie bei Ge- brauchtölproben aus Getriebe-und Feldversuchen üblich sind. Zudem ergibt sich mit der erfindungsgemäßen Vorrich- tung ein wesentlich größerer Messbereich für den Differenz-. druck und damit ist die messtechnische Auflösung leichter durchführbar. Mit in zeitlichen Abständen wiederholt gemes- senen Differenzdrücken kann die Veränderung der Dichte des Öls, d. h. dessen veränderlicher Luftgehalt und damit das Luftabscheideverhalten des Öls bestimmt werden.

Zusätzlich kann das Volumen des Oberflächen- schaums (ml) mittels eines Auffangbehälters (Glaskugel) erfaßt werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Druckluftanschluss steuerbar, so dass die Zufuhr von Luft abschaltbar ist. Ein Mischer ist vorgesehen zur. intensiv turbulenten Durchmischung der Luft mit dem Öl in den Rohrleitungen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens ein Abscheider in Form eines Volu- mengefäßes in den Rohrleitungen vorgesehen, so dass bei geöffneter Luftzufuhr und hohem Luftüberschuß von ca 6 1/min Luft in 200 ml Öl größere Luftblasen vor der Mess- strecke im Venturirohr abscheidbar sind. Insbesondere große Luftblasen mit einem 0 > 4 mm könnten sonst den gemessenen Differenzdruck stark verfälschen, wenn z. B. eine Luftblase gerade die Messtelle im Venturirohr passieren und sich an der Messstelle davor Dispersion befinden würde, was zu gro- ßen Differenzdrücken führen würde und auf Dauer stabile Messwerte verhindern könnte.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der Abscheider einen Durchmesser von ca. 20 mm oder vorzugsweise ca. 30 mm auf.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Luft-Öl-Mischer mit Auffangbehälter für Oberflächenschaum versehen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist für verschiedene Prüftemperaturen ein tempe- rierbarer Behälter mit einer Aluplatte an der Vorderseite vorgesehen und der Luft-Öl-Mischer und die Rohrleitungen können mit dem Venturirohr in dem temp. erierbaren Behälter so angeordnet werden, dass der Messkreislauf über ein Ölbad temperiert werden kann.

Gemäß. einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist ein Umwälzthermostat zu dem temperierbaren Behälter vorgesehen, der das Ölbad im Behälter bis auf 200 °C aufheizbar macht.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfin- dung sind eine A/D-Wandler-Karte und ein Rechner vorgesehen und der Differenzdruckaufnehmer ist über die A/D-Wandler- Karte mit dem Rechner verbunden, so dass die Messungen au- tomatisiert erfolgen können.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Fördereinrichtung als Zahnradpumpe mit einem maximalen Volumenstrom von 3 607 ml/min und thermi- scher Stabilität bis 130 °C ausgebildet.

Gemäß der Erfindung ist ein Verfahren zur Bestimmung des Luftgehalts bei verschiedenen Volumenströmen mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung gekennzeichnet durch Einfül- len von vorzugsweise 150 ml des zu prüfenden Öls über das Volumengefäß in den Luft-Öl-Mischer, Einschalten einer Was- serstrahlpumpe, so dass Öl in Schläuche bzw. in Sichtfens- ter oberhalb einer Messzelle des Differenzdruckaufnehmers gesaugt wird. Verhindern des Rückfließens des Öls in den Schläuchen oberhalb der Messzelle, Einschalten der För- dereinrichtung, Einfüllen von weiterem zu prüfenden Öl bis die Rohrleitungen des Luft-Öl-Mischers blasenfrei befüllt sind, Einregeln der Luftzufuhr und Stellen der Förderein- richtung (z. B. 3 400 ml/min) auf maximalen Durchfluss, Umpumpen des zu prüfenden Öls und Messen des Differenz- drucks nach 7 min Luftzufuhr.

Gemäß der Erfindung ist das Verfahren zur Bestimmung des Luftabscheideverhaltens mit der erfindungsgemäßen Vor- richtung gekennzeichnet durch Einfüllen von vorzugsweise 150 ml des zu prüfenden Öls über das Volumengefäß in den Luft-Öl-Mischer, Einschalten einer Wasserstrahlpumpe, so dass Öl in die Schläuche bzw. Sichtfenster oberhalb einer Messzelle des Differenzdruckaufnehmers gesaugt wird, Ver- hindern des Rückfließens des Öls in den Schläuchen bzw.

Sichtfenstern oberhalb der Messzelle, Einschalten der För- dereinrichtung, Einfüllen von weiterem zu prüfenden Öl bis die Rohrleitungen des Luft-Öl-Mischers blasenfrei befüllt sind, Einstellen der Fördereinrichtung auf einen bestimmten Durchfluss für 7 min mit Luftansaugung, Messen des Diffe- renzdrucks, Stoppen der Luftzufuhr, Zeitnahme und Messen des jeweiligen Differenzdrucks in regelmäßigen Abständen.

Gemäß der Erfindung ist ein weiteres Verfahren zur Bestimmung des Luftabscheideverhaltens mit der erfindungs- gemäßen Vorrichtung gekennzeichnet durch Einfüllen von vor- zugsweise 150 ml des zu prüfenden Öls durch den Einfüll- trichter in den Luft-Öl-Mischer, Einschalten einer Wasser- strahlpumpe, so dass Öl in Schläuche oberhalb einer Mess- zelle des Differenzdruckaufnehmers gesaugt wird, Verhindern des Rückfließens des Öls in den Schläuchen oberhalb der Messzelle, Einschalten der Fördereinrichtung, Einfüllen von weiterem zu prüfenden Öl bis die Rohrleitungen des Luft-Öl- Mischers blasenfrei befüllt sind, Einregeln der Luftzufuhr, gegebenenfalls über zwei Nadelventile, Einstellen der För- dereinrichtung auf einen. bestimmten Durchfluss für 7 min, Messen des Differenzdrucks, Stoppen der Luftzufuhr, Zeit- nahme und Messen des Differenzdrucks in regelmäßigen Ab- ständen.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemä- ßen Verfahrens wird die Temperatur des zu prüfenden Öls über den um etwa 20 °C höher eingestellten Thermostaten eingestellt ; definiert für 90 °C und 130 °C.

Die Erfindung-wird im folgenden anhand eines bevorzug- ten Ausführungsbeispiels dargestellt.

Es zeigen : Fig. 1 eine Ansicht von vorn der Vorrichtung gemäß der Erfindung und Fig. 2 ein Diagramm mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung erfaßter Differenzdrücke für ein zu prüfendes Öl.

Fig. 1 : Eine. Vorrichtung 1 zur Bestimmung des Luftabscheide- verhaltens von Getriebeölen ist mit einem Luft-Öl-Mischer 2 und einem Differenzdruckaufnehmer 3 versehen. Eine För- dereinrichtung 4 ist als Zahnradpumpe mit einem maximalen Volumenstrom von 3 607 ml/min und thermischer Stabilität bis 130 °C vorgesehen, die das Öl durch Rohrleitungen 5 des Luft-Öl-Mischers 2 saugt.

Alle metallgefertigten Teile der Vorrichtung 1 sind in V2A-Edelstähl ausgeführt. Für alle Teile aus Kunststoff, wie Dichtungen, Schläuche, etc., wird PTFE oder FKM verwen- det und für. diese Teile werden, wie auch im Pumpenkopf der Zahnradpumpe, keine silikonhaltigen Materialien eingesetzt.

Bis 150 °C beständiges Glas, wie Duranglas, wird im Luft- Öl-Mischer 2 eingesetzt.

Ein Druckluftanschluss 6 fördert über Nadelventile (nicht dargestellt) Luft in die Rohrleitungen 5 des Luft- Öl-Mischers 2. Der Druckluftanschluss 6 ist steuerbar, so dass die Zufuhr von Luft abschaltbar ist. Der Differenz- druckaufnehmer 3 erfaßt Differenzdrücke im Öl über 2 in Förderrichtung des Öls. voneinander beabstandete Bohrun- gen 7,8 an einem Venturirohr 9 und über Schläuche 12,13.

Ein Mischer (nicht dargestellt) ist vorgesehen zur intensiv turbulenten Durchmischung der Luft mit dem Öl in den Rohr- leitungen 5.

Ein Abscheider 15 in Form eines Volumengefäßes ist in den Rohrleitungen 5 vorgesehen, so dass bei geöffneter Luftzufuhr und hohem Luftüberschuß von ca. 6 1/min Luft in 150 ml Öl größere Luftblasen vor der Messstrecke im Ventu- rirohr 9 abscheidbar sind. Der Abscheider 15 weist einen Durchmesser von 30 mm auf. Der Luft-. Öl-Mischer 2 ist mit einem Auffangbehälter 14 versehen.

Für verschiedene Prüftemperaturen ist ein temperierba- rer Behälter mit einer Glas-oder Stahlplatte an der Vor- derseite vorgesehen und der Luft-Öl-Mischer 2 und die Rohr- leitungen 5 sind mit dem Venturirohr 9 in einem temperier- baren Behälter (nicht gezeigt) so angeordnet, dass der Messkreislauf über ein Ölbad in dem temperierbaren Behälter temperiert werden kann. Ein Umwälzthermostat ist zu dem temperierbaren Behälter vorgesehen, der das Ölbad im Behäl- ter bis auf 200 °C aufheizbar macht.

Eine A/D-Wandler-Karte (nicht dargestellt) und ein Rech- . ner 12 sind mit dem Differenzdruckaufnehmer 3. verbunden, so dass die Messungen automatisiert erfolgen können.

Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung 1 : Ein Verfahren zur. Bestimmung des Luftgehalts bei kon- stanten Volumenströmen mit der Vorrichtung 1 erfolgt durch Einfüllen von 150 ml des zu prüfenden Öls über das Volumen- gefäß in den Luft-Öl-Mischer 2, Einschalten einer Wasser- strahlpumpe (nicht dargestellt), so dass Öl in die Schläu- che bzw. Sichtfenster 12,13 oberhalb des als Messzelle ausgebildeten Differenzdruckaufnehmers 3 gesaugt wird. Das Rückfließen des Öls in den Schläuchen 12,13 wird durch Schließen der Kükenhähne verhindert. Dann. erfolgt Einschal- ten der Fördereinrichtung 4, Einfüllen von weiterem zu prü- fenden Öl bis die Rohrleitungen des Luft-Öl-Mischers bla- senfrei befüllt sind, Einregeln der Luftzufuhr und Stellen der Fördereinrichtung auf 3 400 ml/min. Umpumpen des zu prüfenden Öls dauert 7 min und. dann wird die Anzeige des Differenznehmers notiert.

Die Fördereinrichtung 4 saugt das zu prüfende Öl im Uhrzeigersinn durch die Rohrleitungen 5 und kann mit Luft- ansaugung pumpen, so dass gesondertes Regeln der Luftzufuhr entfallen kann.

Insbesondere große Luftblasen werden in dem Abschei- der 15 aus dem Volumenstrom des zu prüfenden Öls ausge- schieden zur Verbesserung der Messgenau'igkeit.

Vor Auswertung der Messungen ist die Vorrichtung 1 noch vorzugsweise mit Wasser zu kalibrieren,. wobei mit mindes- tens zwei Messreihen eine Fittingfunktion ermittelbar ist, die auf den Auswerte-Algorithmus anwendbar ist. Mit mehr als zwei Messreihen kann die Fittingfunktion verbessert werden.

Zur Bestimmung der Luftgehalte bei verschiedenen Volu- menströmen ist das zu prüfende Öl 7 min lang bei dem maxi- mal einzustellenden Volumenstrom bei geöffneter Luftzufuhr umzupumpen und dann erfolgt die erste Messwertaufnahme und anschließend sind alle einzustellenden Volumenströme zügig zu messen, wobei neben den Differenzdrücken auch die Tempe- ratur des zu prüfenden Öls aufzunehmen ist.

Zur. Bestimmung der Luftgehalte bei verschiedenen Tem- , peraturen ist der Volumenstrom konstant zu halten. Die Tem- peratur des zu prüfenden Öls wird über den um etwa 20 °C höher eingestellten Thermostaten im Behälter eingestellt.

Zur Bestimmung des Luftabscheideverhaltens wird das zu prüfende Öl 7 min lang bei geöffneter Luftzufuhr gemischt und danach der Differenzdruck aufgenommen und die Luftzu- fuhr gestoppt. Dann beginnt die Zeitnahme und in regelmäßi- gen Abständen wird der Differenzdruck aufgenommen.

Fig. 2 : In Abhängigkeit vom eingestellten Volumenstrom sind. die mit der Vorrichtung 1 erfaßten Differenzdrücke aufge- tragen in einer oberen Punktreihe für ein zu prüfendes Öl mit Entschäumer und in einer unteren Punktreihe ohne Ent- schäumer.

Bezugszeichen 1 Vorrichtung 2 Luft-Öl-Mischer 3 Differenzdruckaufnehmer 4 Fördereinrichtung 5 Rohrleitungen 6 Druckluftanschluss 7 Bohrungen 8 Bohrungen 9 Venturirohr 12 Schläuche 13 Schläuche 14 Auffangbehälter 15 Abscheider