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Die
Erfindung betrifft eine Schmieranlage und ein Verfahren zur Steuerung
des Umschaltdrucks in einer Schmieranlage. Die Schmieranlage weist
ein Zweileitungssystem mit zwei Versorgungsleitungen für die Zufuhr
von Schmierstoff, welche von einer Umsteuerung abwechselnd mit Umsteuerdruck beaufschlagbar
sind, und mindestens einen an das Zweileitungssystem angeschlossenen
Schmierstoffverteiler auf, an welchem mindestens eine als Einleitungssystem
ausgebildete Schmierleitung zur Zufuhr von Schmierstoff an eine
Schmierstelle angeschlossen ist.
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Es
sind Schmieranlagen mit einem Zweileitungssystem bekannt, das über eine
Umsteuerung an eine Pumpe zur Versorgung mit Schmierstoff angeschlossen
ist. In der Umsteuerung werden die Versorgungsleitungen des Zweileitungssystems
abwechselnd mit Druck beaufschlagt bzw. entlastet, um dadurch den
Schmierstoff über
Schmierleitungen an eine Schmierstelle zu befördern. Die Schmierleitungen
sind über
einen Schmierstoffverteiler an das Zweileitungssystem angeschlossen,
wobei in dem Schmierstoffverteiler ein beweglicher Kolben angeordnet
ist, der durch die abwechselnde Beaufschlagung der Versorgungsleitungen
des Zweileitungssystems mit Druck hin und her bewegt wird und dabei Schmierstoff
in die Schmierleitung drückt.
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Um
die Schmierstoffzufuhr zu der Schmierstelle zu überwachen, ist es bekannt,
die Kolbenbewegung in dem Schmierstoffverteiler zu detektieren, wobei
das Bewegen des Kolbens bei dem abwechselnden Beaufschlagen der
Versorgungsleitungen mit Umsteuerdruck als Indiz für eine ordnungsgemäße Versorgung
der Schmierstelle mit Schmierstoff interpretiert wird. Wenn jedoch
die Schmierleitung zwischen dem Schmierstoffverteiler und der Schmierstelle
be schädigt
oder abgerissen wird, so dass der Schmierstoff durch ein Leck aus
der Schmierleitung austritt, ohne die Schmierstelle zu erreichen,
kann dies nicht festgestellt werden, da die Kolbenbewegung in dem
Schmierstoffverteiler nach wie vor festgestellt wird.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, eine Schmieranlage und ein Verfahren
zur Steuerung des Umsteuerdrucks in der Schmieranlage vorzusehen, um
eine ordnungsgemäße Versorgung
der Schmierstelle mit Schmierstoff zu erreichen und Fehler in der Schmierstoffversorgung
sicher anzuzeigen.
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Diese
Aufgabe wird bei einer Schmieranlage der eingangs genannten Art
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, indem in der Schmierleitung
ein Drucksensor angeordnet ist. Über
den in der Schmierleitung angeordneten Drucksensor kann ermittelt
werden, ob die Schmieranlage ordnungsgemäß arbeitet und die Schmierstelle
ausreichend mit Schmierstoff versorgt wird. Ein zu hoher Druckwert
in der Schmierstoffleitung zeigt an, dass das Lager verstopft ist
und kein oder nur zu wenig Schmierstoff an der Schmierstelle abgegeben
wird. Ist der Druckwert dagegen zu niedrig, deutet dies auf ein
Leck in der Schmierleitung hin.
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Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Schmieranlage
weist diese eine Steuerung zur Einstellung des Umsteuerdrucks auf,
welche mit dem Drucksensor in der Schmierleitung verbunden ist.
Auf diese Weise kann die Steuerung den Umsteuerdruck in Abhängigkeit
von dem tatsächlichen
Druckwert in der Schmierleitung immer optimal einstellen.
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Natürlich können erfindungsgemäß mehrere Schmierleitungen
mit jeweils einem vorzugsweise an die Steuerung angeschlossenen
Drucksensor vorgesehen sein. Diese können über mehrere Schmierstoffverteiler
an das Zweileitungssystem angeschlossen sein, wobei es auch möglich ist,
hinter einem Schmierstoff verteiler ein progressives Verteilersystem
vorzusehen, in dem der zugeführte
Schmierstoff auf mehrere Schmierleitungen verteilt wird.
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Eine
besonders große
Sicherheit kann dadurch erreicht werden, dass der Drucksensor in
der Schmierleitung zwischen Schierstoffverteiler und Schmierstelle
angeordnet ist. Dadurch wird die gesamte Schmierleitung von dem
Schmierstoffverteiler bis zu dem Austritt des Schmierstoffs an der Schmierstelle
besonders zuverlässig überwacht.
Insbesondere ist der Druckabfall bei einem Leck in der Schmierleitung
feststellbar, welches bei großen
Arbeitsgeräten,
wie bspw. Braunkohlebaggern oder dgl. Geräte, auch durch Abreißen der
Schmierstoffleitungen oder durch während des Betriebs bspw. durch Steinschlag
hervorgerufene Beschädigungen
auftreten kann.
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Zusätzlich kann
in jeder Hauptleitung des Zweileitungssystems ein vorzugsweise an
die Steuerung angeschlossener Drucksensor vorgesehen sein, um erfindungsgemäß auch den
absoluten Druck und einen Differenzdruck in dem Zweileitungssystem
ermitteln und bei der Steuerung berücksichtigen zu können. Erfindungsgemäß kann ein
weiterer Drucksensor in der Druckleitung zwischen der Pumpe und
der Umsteuerung vorgesehen werden, um den Druckverlust zwischen
Pumpe und Enddruckwächter
festzustellen.
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Vorteilhafterweise
ist die bzw. jede Schmierstelle mit einem die Schmierleitung abschließenden Rückschlagventil
ausgestattet, das ein definiertes Druckniveau des Schmiermittels
ermöglicht.
Durch das Vorsehen eines Rückschlagventils
zeigt der an dem Drucksensor in der Schmierleitung gemessene Druck
einen charakteristischen Druckverlauf, der von der Steuerung zur
Einstellung des Umsteuerdrucks bzw. zur Detektion von Fehlern verwendet
werden kann, wobei auftretende Fehler vorzugsweise von der Steuerung
angezeigt werden.
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Dazu
weist die Steuerung der Schmieranlage erfindungsgemäß ein Auswertemodul
zur Erfassung und Überwachung
des Drucks in der bzw. jeder Schmierleitung, Versorgungsleitung
und/oder Anschlussleitung, ein Vergleichsmodul zum Vergleichen des
gemessenen mit einem charakteristischen Druckverlauf und/oder ein
Regelmodul zum selbsttätigen
Anpassen des Steuerdrucks in Abhängigkeit von
an einem oder mehreren Drucksensoren gemessenen Wert auf. Dazu kann
die Steuerung in einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zur Durchführung des nachfolgend beschriebenen
Verfahrens eingerichtet sein.
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Erfindungsgemäß bezieht
sich die Erfindung auch auf ein Verfahren zur Steuerung des Umsteuerdrucks
in einer Schmieranlage, mit welchem die der Zufuhr von Schmierstoff
dienenden Versorgungsleitungen eines Zweileitungssystems abwechselnd
von einer Umsteuerung beaufschlagt werden. Gemäß einem wesentlichen Aspekt
der Erfindung wird der Druck in mindestens einer als Einleitungssystem ausgebildeten
und an das Zweileitungssystem angeschlossenen Schmierleitung gemessen
und der Umsteuerdruck in Abhängigkeit
von dem gemessenen Druck eingestellt. Dadurch kann die Steuerung
bzw. Regelung der Schmieranlage dem Umsteuerdruck immer auf einen
optimalen Wert einstellen, der von dem an den Schmierstellen gemessenen
Druckverlauf abhängt.
Da dieser Druckverlauf unmittelbar an den interessierenden Stellen
gemessen wird, können dadurch
die Parameter der Schmieranlage optimal eingestellt und bspw. durch
ein Verstopfen oder Abreißen
der Schmierleitungen hervorgerufene Fehlfunktionen mit großer Sicherheit
detektiert werden. Durch diese erfindungsgemäße Überwachung kann bspw. eine
Mangelschmierung von geschmierten Gelenken verhindert werden. Im
Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem zur Überwachung der ordnungsgemäßen Funktion
einer Schmieranlage die Kolbenbewegung in einem Schmierstoffverteiler überwacht
wurde, ist die Druckmessung an der Schmierstelle ein wesentlich
verlässlicherer
Indikator für
das Funktionieren der Schmieranlage.
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Insbesondere
wenn jede Schmierstoffleitung mit einem Rückschlagventil ausgestattet
ist, ergibt sich ein besonders charakteristischer Druckverlauf in der
Schmierleitung, der erfindungsgemäß bei jedem Umsteuervorgang
gemessen und/oder mit einem charakteristischen Druckverlauf verglichen
wird. Signifikante Abweichungen von dem normalen Druckverlauf deuten
auf eine Fehlfunktion der Schmieranlage hin.
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Daher
wird bei einer Abweichung von dem normalen Druckverlauf in aufeinanderfolgenden
Umsteuervorgängen
eine Störmeldung
ausgegeben. Die Anzahl der aufeinanderfolgenden Umsteuervorgängen, bei
denen eine Abweichung von einem normalen Druckverlauf auftreten
muss, bevor eine Störmeldung
ausgegeben wird, ist dabei je nach Anwendungsfall konfigurierbar.
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Insbesondere
kann vor der Ausgabe einer Störmeldung
bei einer Abweichung des Druckverlaufs von dem normalen Druckverlauf
der Umsteuerdruck erhöht
und die Reaktion des Druckverlaufs vor der Schmierstelle hierauf
abgewartet werden. Führt die
Erhöhung
des Umsteuerdrucks zum Erfolg, so arbeitet die Anlage auf dem höheren Druckniveau
weiter, ohne dass eine Störmeldung
ausgegeben wird. Erst wenn sich trotz bspw. einer mehrmaligen, schrittweisen
Erhöhung
des Umsteuerdrucks die Probleme nicht lösen lassen, wird dies durch
die Steuerung angezeigt. Dann kann die ordnungsgemäße Funktion der
Schmieranlage überprüft werden.
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Zusätzlich kann
erfindungsgemäß vorgesehen
werden, dass der Umsteuerdruck periodisch abgesenkt wird. Nach einer
Absenkung zeigt die Überwachung
des Druckverlaufs an den Schmierstellen an, ob die Schmieranlage
auch bei dem niedrigeren Umsteuerdruckniveau eine zuverlässige Schmierung durchführt. Wenn
dies der Fall ist, wird in einem nächsten Schritt der Umsteuerdruck
nochmals gesenkt. Dies wird so lange wiederholt, bis eine ordnungsgemäße Funkti on
der Schmieranlage nicht mehr erreicht wird. Danach wird ein etwas
höheres Umsteuerdruckniveau
eingestellt, bei dem noch eine ordnungsgemäße Funktion der Schmieranlage
erreicht wurde. Dadurch passt sich die Schmieranlage automatisch
einem optimalen Druckniveau an. Da auf diese Weise ein länger Betrieb
mit Überdruck
vermieden wird, haben die Pumpe und andere Systemkomponenten der
Schmieranlage eine längere
Lebensdauer und das System arbeitet immer effizient.
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Als
zusätzliche
Eingangsgrößen für die Steuerung
wird der Druck in beiden Versorgungsleitungen des Zweileitungssystems
gemessen und ein Wert für den
absoluten Druck und/oder den Differenzdruck bestimmt.
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Für die selbsttätige Einstellung
der Steuerung können
erfindungsgemäß durch
das Verfahren Grenzwerte vorgegeben werden, innerhalb derer der Umsteuerdruck
variiert wird, bis ein optimaler Umsteuerdruck erreicht ist. Eine
Fehlermeldung wird insbesondere dann ausgegeben, wenn innerhalb
der vorgegebenen Grenzen kein optimaler Druckverlauf erreicht wird.
Diese Funktion kann auch bei der Einrichtung der Anlage angewendet
werden, so dass die Einstellung der Anlage bei Inbetriebnahme selbsttätig erfolgt.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben
sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
und der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich
dargestellten Merkmale für
sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der vorliegenden
Erfindung, unabhängig von
der Zusammenfassung in den Ansprüchen
oder deren Rückbeziehung.
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Es
zeigen:
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1 schematisch
den Aufbau einer erfindungsgemäßen Schmieranlage;
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2a einen
normalen Druckverlauf in der Schmierleitung;
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2b einen
Druckverlauf bei Blockade in der Schmierleitung und
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2c einen
Druckablauf bei Leckage in der Schmierleitung.
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Die
in 1 dargestellte Schmieranlage 1 weist
ein Zweileitungssystem 2 mit zwei als Hauptleitungen dienenden
Versorgungsleitungen 3, 4 für die Zufuhr von Schmierstoff
auf, die über
eine Umsteuerung 5 abwechselnd mit Druck beaufschlagt werden. Dazu
ist die Umsteuerung 5 über
Anschlussleitungen 6 an eine pneumatisch oder elektromotorisch
betriebene Pumpe 7 angeschlossen, durch die der Schmieranlage 1 Schmierstoff
zugeführt
wird.
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Da
die Umsteuerung 5 die Versorgungsleitungen 3, 4 abwechselnd
mit Druck beaufschlagt, übernehmen
diese wechselseitig die Funktion eines Druckrohrs bzw. eines Entlastungsrohrs.
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An
das Zweileitungssystem 2 sind mehrere Schmierstoffverteiler 8, 20 angeschlossen,
von denen als Einleitungssystem 9 ausgebildete Schmierleitungen 10 zu
Schmierstellen 11 verlaufen, um den Schmierstoff an die
Schmierstelle 11 zu transportieren. Die Schmierstoffverteiler 20 können auch
an ein progressives Verteilersystem angeschlossen sein, welches
den Anschluss mehrerer Schmierleitungen 10 an einen als
Progressivverteiler ausgebildeten Schmierstoffverteiler 20 ermöglicht.
Im Bereich der Schmierstelle 11 sind die Schmierleitungen 10 mit
einem nicht dargestellten Rückschlagventil
ausgestattet.
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Zum Übergang
von dem Zweileitungssystem 2 auf das Einleitungssystem 9 ist
in dem Schmierstoffverteiler 8, 20 ein Kolben
angeordnet, welcher das Einleitungssystem 9 entsprechend
mit Schmierstoff versorgt.
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In
den Schmierleitungen 10 sind an der Schmierstelle 11 Drucksensoren 12 angeordnet,
die den Druckverlauf in der Schmierleitung messen. Die gemessenen
Druckwerte werden über
Busleitungen 13 und Busmodule oder dgl. Leitungen einer
Steuerung 14 zugeleitet, welche auf Grund dieser Druckwerte
ein Umsteuersignal an die Umsteuerung 5 sendet. Weitere
Drucksensoren 12 sind in den Versorgungsleitungen 3, 4 des
Zweileitungssystems 2 und einer Druckleitung der Anschlussleitungen 6 angeordnet
und über
Busleitungen 13 und Busmodule ebenfalls mit der Steuerung 14 verbunden.
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Von
der Steuerung 14 wird der charakteristische Druckverlauf
in der Schmierleitung 10 während des Fördervorgangs des Schmierstoffs
in der Schmieranlage erfasst und ausgewertet. Der Druckverlauf bspw.
einer blockierten Schmierstelle 11 zeigt einen schnellen
Anstieg des Drucks und einen allenfalls langsamen Druckabbau. Eine
abgerissene oder ein Leck aufweisende Schmierleitung 10 wird
entsprechend an einem flachen Druckverlauf der Messkurve erkannt,
wobei durch das Rückschlagventil
am Ende der Schmierleitung 10 ein Mindest-Lagereintrittswiderstand
erzeugt wird.
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Die
charakteristischen Druckverläufe
werden nachfolgend mit Bezug auf die 2a bis 2c näher erläutert. In 2a ist
ein normaler Druckverlauf dargestellt, der an einem Drucksensor 12 in
der Schmierleitung 10 bei Normalbetrieb gemessen wurde.
Nach Überschreiten
des Lagereintrittswiderstands 18 steigt der Druckverlauf 15 zunächst bis
unter einen maximalen Druckwert 19 an, bis das Rückschlagventil öffnet. Anschließend fällt das
Druckniveau wieder bis auf die Höhe
des Lagereintrittswiderstands 18 ab.
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Bei
einer Blockade an der Schmierstelle 11 steigt der Druckverlauf 16,
wie in 2b dargestellt, steil an und überschreitet
den maximalen Druckwert 19.
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Danach
fällt der
Druck nur geringfügig
ab und erreicht nicht den Lagereintrittswiderstand 18.
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Im
Falle eines Lecks bewegt sich der Druckverlauf 17 nur knapp über dem
Null-Niveau und
erreicht nicht den Wert des Lagereintrittswiderstands 18,
wie in 2c dargestellt.
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Die
Druckverläufe
werden bei jedem Schmiervorgang registriert und mit den in den 2a bis 2c dargestellten
charakteristischen Verläufen
verglichen. Wenn ein anormaler Druckverlauf 16, 17 festgestellt
wird, wird der nächste
Schmiervorgang abgewartet. Sofern dabei ein normaler Druckverlauf 15 erkannt
wird, wird der fehlerhafte Druckverlauf 16, 17 verworfen.
Im Falle der Wiederholung des fehlerhaften Druckverlaufs 15, 16 wird
eine entsprechende Störmeldung
ausgegeben.
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Entsprechend
dem erfindungsgemäßen Verfahren
ist es also möglich,
dass die Schmieranlage 1 selbst erkennt, wenn eine größere Anzahl
der Verteiler nicht ordnungsgemäß arbeitet.
In diesem Fall wird durch schrittweise Erhöhung des Umsteuerdrucks versucht,
die Fehlfunktion zu beheben. Führt
die Erhöhung
des Umsteuerdrucks zum Erfolg, arbeitet die Schmieranlage 1 auf
diesem höheren
Druckniveau weiter. Ein solcher Vorgang kann sich bspw. bei sinkenden
Umgebungstemperaturen einstellen, bei denen die Viskosität des Schmierstoffes
sinkt. Dies tritt bei Außenanlagen
häufig
beim Übergang
vom Sommer über
Herbst zu Winter auf.
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Umgekehrt
erkennt die Schmieranlage 1 eine ordnungsgemäße Schmierung
auch bei niedrigerem Druckniveau. Daher wird in periodischen Abständen der
Umsteuerdruck abgesenkt und der Druckverlauf nach dem Absenken analysiert.
Wenn die Schmieranlage 1 während mehrerer Schmierzyklen
lernt, dass ein niedrigeres Druckniveau des Umsteuerdrucks ausreichend
ist, stellt die Steue rung 14 die Schmieranlage 1 automatisch
auf das neue niedrigere Druckniveau um. Dabei werden ein Mindestabsolutdruck
und ein Mindestdifferenzdruck eingehalten, die über die in dem Zweileitungssystem 2 angeordneten
Drucksensoren 12 gemessen werden. Ein solcher Vorgang wird
sich bspw. bei steigenden Temperaturen ergeben, wie sie bei Außenanlagen
beim Übergang
von Winter über
Frühling
zu Sommer auftreten.
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Aus
der Summe der Daten der Drucksensoren 12 in den Schmierleitungen 10 sowie
den Drucksensoren 12, welche vorzugsweise am Ende der Versorgungsleitung 2, 3 sowie
an der Pumpe 7 angeordnet sind, ermittelt die Steuerung 14 die
optimalen Einstellungen der Schmieranlage 1 und korrigiert
diese ggf. selbstständig.
Die Schmieranlage 1 ist daher in der Lage, innerhalb vorgegebener
Grenzwerte den nötigen
Umsteuerdruck selbst zu ermitteln und die optimalen Parameter einzustellen.
Eine manuelle Anpassung des Systems ist daher auch bei Inbetriebnahme
nicht mehr erforderlich, da sich die Schmieranlage 1 selbsttätig einstellt.
Da während
des Schmierzyklus nur der tatsächlich
erforderliche Umsteuerdruck erzeugt wird, haben die Pumpe und weitere
Systemkomponenten zudem eine längere
Lebensdauer und das System arbeitet immer effizient.
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- 1
- Schmieranlage
- 2
- Zweileitungssystem
- 3,
4
- Versorgungsleitungen
- 5
- Umsteuerung
- 6
- Anschlussleitung
- 7
- Pumpe
- 8
- Schmierstoffverteiler
- 9
- Einleitungssystem
- 10
- Schmierleitung
- 11
- Schmierstelle
- 12
- Drucksensor
- 13
- Leitung,
Busleitung (Busmodule nicht dargestellt)
- 14
- Steuerung
- 15
- normaler
Druckverlauf
- 16
- Druckverlauf
bei Blockade
- 17
- Druckverlauf
bei Leckage
- 18
- Lagereintrittswiderstand
des Rückschlagventils
- 19
- maximaler
Druckwert
- 20
- Schmierstoffverteiler,
Progressivverteiler