CN104136825A - 再润滑机械元件的方法和系统 - Google Patents

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CN104136825A CN201280071040.4A CN201280071040A CN104136825A CN 104136825 A CN104136825 A CN 104136825A CN 201280071040 A CN201280071040 A CN 201280071040A CN 104136825 A CN104136825 A CN 104136825A
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Abstract

用于再润滑机械元件(10)的系统，其包括分析装置和润滑装置，分析装置设置为决定用于润滑所述机械元件(10)的润滑剂(L)已经消耗的部分(L’)且产生其指示信号，润滑装置设置为响应于所述信号自动地仅用所述润滑剂(L)已经消耗的所述部分(L’)再润滑所述机械元件(10)。

Description

再润滑机械元件的方法和系统
技术领域
本发明涉及用于再润滑至少一个机械元件的方法和系统。
背景技术
自动润滑系统，常常成为集中润滑系统，通常包括控制器或定时器、泵和润滑剂储罐、测量阀和配件、以及提供和供给管线。它典型地在特定的时间从中心位置输送控制量的润滑剂，例如润滑脂或油，到机器中一个或多个具体的位置，而该机器在运行中。
就润滑油而言，术语润滑脂用于描述半固体润滑剂，其由增稠剂组成，典型地为皂，用矿物或植物油和/或其它液体润滑剂乳化。润滑脂具有很高的初始粘度，在施加切变时，其粘度降低，以给出油润滑的作用，其粘度与润滑脂中所用基础油基本上相同。润滑脂施加到不经常进行润滑的机械部件，且位于润滑油不能停留的位置。
润滑脂也保护机械元件，它通过润滑克服腐蚀和磨损，它帮助散热，密封固体和液体污染物，并且减小噪声。适当的润滑允许设备光滑连续运行，仅具有温和的磨损，在诸如轴承的部件上没有过度的应力或刮擦(seizures)。当润滑失败时，部件可能彼此破坏性地摩擦，导致损坏、发热和失败。润滑失败可能由润滑剂数量或年度不充分、由于延长服务而没有补充引起的退化、温度过高、外来物质的污染、对于特定应用的不正确润滑脂和/或过度润滑引起。
为了保证机械元件正确润滑，所用的润滑脂必须对特定的应用进行精确选择，并且在机械元件中/上施加正确的量、以正确的频率且至正确的位置。例如，对于轴承应用影响润滑脂选择的因素包括轴承的速度、服务温度范围、运行噪声要求、再润滑间隔、密封、开始扭矩、负荷和运行条件以及环境影响。
随着时间的推移，润滑脂可能泄露、蒸发和/或变硬。油可能从润滑脂耗尽，留下厚的蜡状物质，具有很小或者没有润滑能力。新的润滑脂例如可用润滑脂枪或泵施加，其在压力下施加润滑脂到要润滑的部分，迫使润滑脂进入该部分的空间。然而，为了防止过早磨损和损坏，制造商建议在周期的基础上去除旧的润滑脂且用新的润滑脂置换，这可能是复杂的且消耗时间的过程，因为它常常要求设备拆除且小心清洗。
发明内容
本发明的目标是克服或者改善现有技术的至少一个缺点，或者提供有用的选择方案。
这些目标的至少一个通过用于再润滑机械元件的系统实现，该系统包括分析装置和润滑装置，分析装置设置为决定用于润滑机械元件的润滑剂已经消耗的部分，例如润滑脂或油，并且产生其指示信号，润滑装置设置为响应于该信号自动地仅用润滑剂已经消耗的部分再润滑机械元件。因此，仅所需润滑剂部分的需求量施加到机械元件和/或增加到用于润滑机械元件的润滑剂，而不施加/增加更多的全部润滑剂。
例如，如果润滑脂用于润滑机械元件且根据本发明的系统的分析装置决定了已经消耗一定量的流体润滑剂，则由润滑装置自动地施加一定量的流体润滑剂给机械元件和/或加入到润滑机械元件的润滑剂。因此，机械元件的再润滑更加简单，因为旧的润滑脂不必从机械元件去除，并且减少了润滑脂的浪费量，因为再利用润滑脂的增稠剂。
词语“设置为决定用于润滑机械元件的润滑剂已经消耗部分的分析装置”旨在意味着该分析装置设置为，例如通过计算和/或测量，决定润滑剂已经消耗的部分，和/或用于润滑机械元件的润滑剂将在接下来消耗的部分，或者随后再润滑的时间，即分析装置设置为根据已经消耗的润滑剂的一定部分和/或根据润滑剂的一定部分正在消耗的速度，决定接下来应当采用润滑剂的一定部分的多少再润滑机械元件或者随后再润滑的时间。
词语“自动再润滑”旨在意味着再润滑不用人工手动执行，而是用自激发和/或自调整机构或机器。
分析装置可包括一个或多个传感器，其设置为决定用于润滑机械元件的润滑剂已经消耗的部分和/或其正在消耗的速度。这样的传感器可包括下面的至少一个：视觉检查传感器、温度传感器、润滑水平传感器、电阻传感器、超声波仪器或设置为测量用于润滑机械元件的润滑剂的物理或化学特性的任何传感器。
根据本发明实施例，分析装置还设置为决定机械元件的条件和/或用于润滑机械元件的润滑剂的条件，并且修改/更换用于润滑该元件的润滑剂的成分到新润滑剂，因此润滑装置设置为自动施加和/或增加新润滑剂的成分，该成分在用于润滑机械元件的润滑剂中不存在。根据本发明的另一个实施例，润滑装置设置为仅用新润滑剂已经消耗的部分随后自动再润滑机械元件。
影响用于机械元件的润滑剂选择的因素可包括机械元件的旋转速度、服务温度范围、运行噪声要求、再润滑间隔、密封、开始扭矩、负荷和运行条件以及环境影响。如果这些因素的一个或多个在机械元件的使用期间改变，则可适当地、至少部分地和/或至少临时地修改/更换用于润滑机械元件的润滑剂。也就是，新润滑剂与用于润滑机械元件的润滑剂具有不同的化学成分和/或不同的化学和/或物理特性，更加适合于机械元件的条件和/或用于润滑机械元件的润滑剂的条件改变后的再润滑。
根据本发明实施例，分析装置设置为周期性地运行。另外或作为选择，分析装置设置为在使用者要求时运行。
应注意，分析装置和/或润滑装置设置为在机械部件运行中和/或在机械部件不运行时运行。
根据本发明的另一个实施例，已经消耗的且随后施加到机械元件的润滑剂的部分或新润滑剂的部分包括流体润滑剂，例如矿物油、合成油和/或植物油、聚α-烯烃、酯、聚醚。
根据本发明的进一步实施例，已经消耗的且随后施加到机械元件的润滑剂的部分或新润滑剂的部分包括下面的至少一个：增粘剂、弹性体、抗磨损添加剂、防腐添加剂、EP添加剂、抗氧化剂。某些润滑脂标为"EP"，其表示"极端压力(extreme pressure)"。在高压或振动负荷下，常规的润滑脂可被压到润滑脂的部分变为物理接触的程度，导致摩擦和磨损。EP润滑脂包含固体润滑剂，通常为石墨和/或二硫化钼，以在重负荷下提供保护。固体润滑剂结合到金属部件的表面，并且防止金属对金属接触以及润滑剂膜太薄时所形成的摩擦和磨损。
例如可增加特氟纶来改善所形成的润滑脂的润滑特性。甘油和山梨聚糖酯可加到旨在用于低温条件的润滑脂。铜可加到旨在用于高压应用的润滑脂。
根据本发明实施例，润滑剂包括增稠剂，该增稠剂包括至少一个聚烯烃成分，例如包括聚乙烯或聚丙烯或这些物质的混合物，至少一个液体润滑剂成分，例如矿物油、植物油、合成油类的烯烃、酯或聚醚，以及至少一个添加剂成分，其选自下面的组，抗氧化剂、腐蚀抑制剂、抗磨损剂或极端压力/负载承担能力添加剂。增稠剂成分的含量可在5％和30％重量之间，优选在9和15％重量之间，液体润滑剂的含量在60％和90％重量之间，并且添加剂成分的重量在0.2和15％之间，优选在1和8％重量之间。
根据本发明实施例，润滑剂包括高分子量成分和低分子量成分。例如，增稠剂可包括(a)和(b)的混合物，(a)、(共同或相同的)重量平均分子量大于200,000的丙烯聚合物，(b)、(共同或相同的)重量平均分子量小于100,000的丙烯聚合物。高分子量成分和低分子量成分之比可为1:40–1:5，优选为1:25–1:15，更优选为1:19。低分子量成分可为聚丙烯均聚物。低分子量成分可具有50,000和100,000之间的平均分子量，其熔化流速(ASTMD-1238)为500-1000，优选为750-850。高分子量成分可为聚丙烯均聚物或者丙烯/乙烯共聚物。高分子量成分可具有200,000-250,000的平均分子量和1.5-15的熔化流速(ASTM D-1238)，优选为1.5-7。
根据本发明的另一个实施例，润滑剂包括矿物油、下面的至少一个：增稠剂、溶油聚丙烯、溶油丙烯或矿石、金属皂(皂盐增稠剂)、溶油聚丙烯、溶油丙烯或非晶聚烯烃聚合物或半晶聚烯烃聚合物，例如，全规或无规聚烯烃聚合物。
酯可实现添加剂和增稠剂等聚合物的溶解度和油内溶解度。酯可源自于羧酸、分支、无分支、直线或环状的烷基组、芳基、烷芳基或具有1-30碳的芳烷基组、环状脂肪酯、烷基酯、饱和和非饱和酯、二酯(来自二羧基有机化合物)、二葵二酸酯、合成酯、酞酸酯、羧酸酯。烷基萘可用作合成液体润滑剂。
根据本发明的实施例，润滑剂可包括碳链长度至C40的石蜡基蜡，纯的形式或者不同烯烃的混合的任何一个，或者与其它聚烯烃聚合物(聚乙烯)或者酯蜡状十六烷基异丙酯或十六烷基棕榈酸酯混合。蜡为天然的、有机化合物，特征为由长烷基链组成。
根据本发明的实施例，机械元件是下面之一的至少一部分：轴、连接器、齿轮、紧固件、弹簧、密封、带子、离合器、制动器、链条或轴承元件，例如，球轴承、滚柱轴承、滚针轴承、锥形滚柱轴承、球形滚柱轴承、环形滚柱轴承、球推力轴承、滚柱推力轴承、锥形滚柱推力轴承、滚轴轴承、轮毂轴承单元、旋转枢轴轴承、球状螺丝钉，或者用于经受交替赫兹应力应用的部件，例如滚动接触或者滚动和滑动的结合，和/或要求耐磨损和/或增加疲劳和拉伸轻度的应用的部件。
本发明还涉及用于再润滑机械元件的方法，其包括如下步骤，决定用于润滑机械元件的润滑剂已经消耗的部分且产生其指示信号，以及响应于所述信号，仅用润滑剂已经消耗的部分自动地再润滑机械元件。根据本发明实施例任何一个的系统可用于执行根据本发明实施例的方法。
应注意，根据本发明的系统和/或方法可用于再润滑至少一个机械元件。也就是，(一个或多个机械的)多个机械元件可同时或不同时再润滑。应注意，任何数量的多个机械元件可以相同的方法再润滑(即以相同的量且选择性地同时通过施加或增加润滑剂已经消耗的相同部分到很多机械元件)，或者多个机械元件的每个或多个可以专门对那个/那些机械元件(一个或多个)的方法再润滑。如果多个机械元件要以相同的方式再润滑，则用于润滑这些机械元件的润滑剂已经消耗的部分的决定可在机械元件中/上的至少一点上或在润滑机械元件的润滑系统中执行。
根据本发明的系统和方法特别但非排它地适合于用于大尺寸机械元件和/或高速或低温应用中所用的机械元件。
根据本发明实施例，该系统可包括存储装置，设置为收集且存储信息，例如有关用于润滑至少一个机械元件在其运行中的信息以及润滑剂消耗和增加部分的信息。这样的信息可进行分析以改善至少一个机械元件的润滑，或者类似的系统。
根据本发明的方法的进一步实施例叙述在从属方法权利要求中。
附图说明
在下文，将参考附图通过非限定示例进一步说明本发明，其中：
图1示出了采用根据本发明实施例的系统和方法再润滑的轴承，以及
图2示出了根据本发明实施例的方法步骤。
应注意，附图不必按比例绘制，并且为了清楚起见夸大了某些特征的尺寸。
具体实施方式
图1示意性地示出了机械元件10的示例，即滚动元件轴承，其尺寸范围可为10mm直径至几米直径，并且具有负载容量从几十克至几千吨。就是说，轴承部件10可为任何尺寸且具有任何负载容量。轴承部件10具有内环12、外环14和一组滚动元件16。
在使用轴承10之前，适当的润滑剂，例如润滑脂，施加在滚动元件16与内环12和外环14之间以润滑轴承10。润滑脂例如可包括增稠剂，例如下面的至少一个：聚合增稠剂、聚丙烯、聚乙烯、聚烯乙二醇、聚乙二醇、聚烯烃苯酚、羊毛脂、羊毛脂聚乙二醇、聚氧化乙烯羊毛脂、硅油、离子皂、尿素皂、金属有机皂。增稠剂例如可包括具有高分子量的分子和低分子量的分子二者。润滑脂还可包括流体润滑剂，包括下面的至少一个：矿物油、合成油和/或植物油。润滑脂例如可包括60-90％的流体润滑剂。例如，用于滚动元件轴承10应用的适宜的润滑脂包括85％的矿物油和15％的皂。
在轴承10的使用期间，分析装置18，例如包括至少一个传感器和至少一个计算机或处理器，设置为决定用于润滑所述轴承10的润滑脂已经消耗的部分且产生其指示信号。例如，分析装置18的一个或多个传感器可决定轴承10中或周围的润滑脂成分在轴承的使用中已经改变，并且例如包括70％的矿物油和30％的皂，即矿物油已经消耗。指示这一情况的信号可通过有线或无线装置传输到润滑装置20。润滑装置20设置为响应于该信号增加决定量的矿物油，从而润滑脂的成分返回到85％的矿物油和15％的皂。
润滑剂的消耗部分可施加到机械元件10的单一点、面或体和/或增加到润滑机械元件10的润滑剂系统中的润滑剂，或者到多个点、面或体。润滑剂例如可喷射在机械元件10的至少一部分上，和/或增加到包含润滑剂的储罐。
此外，分析装置18的传感器也可设置为决定是否用于润滑轴承的润滑剂中存在铁的增量，其表示包括轴承元件10的机器的某部分中的锈蚀。表示这一情况的信号可随后产生，因此润滑装置20增加决定量的抗腐蚀添加剂。
应注意，机械条件的决定，例如机器某一部分的锈蚀，根据本发明的系统可设置为周期性地或根据需要施加和/或增加预定量的至少一个添加剂到用于润滑该机器的机械元件的润滑剂。
应注意，根据本发明的系统可构成自动润滑系统的整体或分开部分。根据本发明的系统和/或自动润滑系统可包括激活系统的控制器/定时器、泵和用于存储且提供润滑剂的储罐、给润滑剂加压以连接泵到测量阀和/或测量/分配润滑剂到一个或多个应用点的注射器的供应管线、以及连接测量阀和/或注射器到一个或多个应用点的供给线。
图2示出了根据本发明实施例用于再润滑机械元件的方法。在所示的实施例中，至少一个机械元件在步骤22中用润滑剂L润滑。分析装置然后在步骤24可检测润滑剂L已经消耗的部分L’，因此产生其指示信号。在步骤26，响应于该信号，润滑剂的消耗部分L′被自动地添加到润滑机械元件的润滑剂(L-L’)，所需数量能使润滑剂的成分返回到其初始成分L。
在步骤28，分析装置可决定机械元件的条件和/或用于润滑机械元件的所述润滑剂的条件上的改变。在步骤30，通过自动增加新润滑剂NL的成分，用于润滑机械元件的润滑剂L然后可修改/更换新润滑剂NL到润滑机械元件的润滑剂，新润滑剂NL的该成分在用于润滑机械元件的润滑剂L中不存在。机械元件然后由新润滑剂NL润滑(步骤32)。如果分析装置随后决定新润滑剂NL的部分NL’已经在机械元件的使用中消耗(步骤34)，则产生其指示信号。在步骤36，响应于该信号，润滑剂的消耗部分L′被自动地添加到润滑机械元件的润滑剂(NL-NL’)，所需数量能使润滑剂的成分返回到其初始成分NL。
根据本发明实施例的方法可周期性地执行和/或在用户要求时执行。
权利要求范围内的本发明的进一步修改对本领域的技术人员来说是显而易见的。

Claims (14)

1.一种用于再润滑机械元件(10)的系统，其特征在于，它包括：
分析装置，设置为决定用于润滑所述机械元件(10)的润滑剂(L)已经消耗的部分(L’)且产生其表示信号，以及
润滑装置，设置为响应于所述信号仅用所述润滑剂(L)已经消耗的所述部分(L’)自动地再润滑所述机械元件(10)。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述分析装置还设置为决定所述机械元件(10)的条件和/或用于润滑所述机械元件(10)的所述润滑剂(L)的条件，并且修改/更换用于润滑所述机械元件(10)的所述润滑剂(L)到新润滑剂(NL)，因此所述润滑装置设置为自动地增加所述新润滑剂(NL)的成分，该成分在用于润滑所述机械元件(10)的所述润滑剂(L)不存在。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述润滑装置设置为随后自动地仅用所述新润滑剂(NL)已经消耗的所述部分(NL’)再润滑所述机械元件(10)。
4.根据前述权利要求任何一项所述的系统，其特征在于，所述分析装置设置为周期地运行。
5.根据前述权利要求任何一项所述的系统，其特征在于，所述分析装置设置为在使用者要求时运行。
根据前述权利要求任何一项所述的系统，其特征在于，所述润滑剂(L)的所述部分(L’)或所述新润滑剂(NL)的所述部分(NL’)包括流体润滑剂，例如，矿物油、合成油和/或植物油、聚α-烯烃、酯、聚醚。
6.根据前述权利要求任何一项所述的系统，其特征在于，所述润滑剂(L)的所述部分(L’)或所述新润滑剂(NL)的所述部分(NL’)包括下面的至少一个：增稠剂、弹性体、抗磨损添加剂、抗腐蚀添加剂、EP添加剂、抗氧化剂。
7.根据前述权利要求任何一项所述的系统，其特征在于，所述机械元件是下面之一的至少一部分：轴、连接器、键、花键、齿轮、紧固件、弹簧、密封、带子、离合器、制动器、链条，或者轴承元件，例如球轴承、滚柱轴承、滚针轴承、锥形滚柱轴承、球形滚柱轴承、环形滚柱轴承、球推力轴承、滚柱推力轴承、锥形滚柱推力轴承、滚轴轴承、轮毂轴承单元、旋转枢轴轴承、球状螺丝钉、或者这样的部件，用于其中经受交互赫兹应力的应用，例如滚动接触或滚动和滑动结合的接触，和/或要求高耐磨损和/或增加疲劳和拉伸强度的应用。
8.一种用于再润滑机械元件(10)的方法，其特征在于，它包括如下步骤：
决定用于润滑所述机械元件(10)的润滑剂(L)已经消耗的部分(L’)且产生其指示信号，以及
响应于所述信号，仅用所述润滑剂(L)已经消耗的所述部分(L’)自动地再润滑所述机械元件(10)。
9.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，它还包括如下步骤：
决定所述机械元件(10)的条件和/或所述润滑剂(L)用于润滑所述机械元件(10)的条件，
修改/更换用于润滑所述机械元件(10)的所述润滑剂(L)到新润滑剂(NL)，以及
自动地增加所述新润滑剂(NL)的成分，该成分在用于润滑所述机械元件(10)的所述润滑剂(L)中不存在。
10.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，它包括这样的步骤，随后自动地仅用所述新润滑剂(NL)已经消耗的所述部分(NL’)再润滑所述机械元件(10)。
11.根据权利要求9至11任何一项所述的方法，其特征在于，该方法周期性地执行。
12.根据权利要求9至12任何一项所述的方法，其特征在于，该方法在使用者要求时执行。
根据权利要求9至13任何一项所述的方法，其特征在于，所述润滑剂(L)的所述部分(L’)或所述新润滑剂(NL)的所述部分(NL’)包括流体润滑剂，例如，矿物油、合成油和/或植物油、聚α-烯烃、酯、聚醚。
13.根据权利要求9至14任何一项所述的方法，其特征在于，所述润滑剂(L)的所述部分(L’)或所述新润滑剂(NL)的所述部分(NL’)包括下面的至少一个：增粘剂、弹性体、抗磨损添加剂、抗腐蚀添加剂、EP添加剂、抗氧化剂。
14.根据权利要求9至15任何一项所述的方法，其特征在于，所述机械元件是下面之一的至少一部分：轴、连接器、键、花键、齿轮、紧固件、弹簧、密封、带子、离合器、制动器、链条，或者轴承元件，例如球轴承、滚柱轴承、滚针轴承、锥形滚柱轴承、球形滚柱轴承、环形滚柱轴承、球推力轴承、滚柱推力轴承、锥形滚柱推力轴承、滚轴轴承、轮毂轴承单元、旋转枢轴轴承、球状螺丝钉、或者这样的部件，用于其中经受交互赫兹应力的应用，例如滚动接触或滚动和滑动结合的接触，和/或要求高耐磨损和/或增加疲劳和拉伸强度的应用。
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