-
Die Erfindung betrifft einen Schmierstoffverteiler zur Abgabe von Schmierstoff an Schmierstellen, mit Anschlüssen für Schmierstoffzuführungsleitungen und Auslässen zu den Schmierstellen, wobei für die Schmierstoffabgabe und -dosierung mindestens ein im Schmierstoffverteiler beweglich angeordneter Dosierkolben vorgesehen ist.
-
Derartige Schmierstoffverteiler sind bekannt und erfüllen die Aufgabe, den Schmierstoff dosiert an die Schmierstellen abzugeben. Sie werden in Blockbauweise mit verschiedenen Dosiervolumina hergestellt, wobei jeder Schmierstoffverteiler an seinen beiden Stirnseiten je zwei Gewindebohrungen für den wahlweisen Anschluß der beiden Hauptleitungen der Zentralschmieranlage aufweisen kann. Zum Anschluß der Schmierstellenleitungen besitzt der Schmierstoffverteiler beispielsweise zwei bis acht Gewindebohrungen.
-
Die Schmierstoffdosierung erfolgt durch den jeweiligen Dosierkolben, der in dem Schmierstoffverteiler beweglich angeordnet ist und bei jedem Hub eine bestimmte Menge von Schmierstoff abgibt. Die Steuerung des Dosierkolbens geschieht in aller Regel durch einen Steuerkolben, der die beiden Hauptleitungen öffnen und verschließen kann. Je nach Druckbeaufschlagung der ersten oder der zweiten Hauptleitung bewegt sich der Steuerkolben in die eine oder die andere Richtung und gibt somit eine der beiden Hauptleitungen frei, wodurch sich auch der Dosierkolben bewegt und eine entsprechende Menge an Schmierstoff abgibt. Der Betriebsdruck kann bis zu 400 bar betragen.
-
Die Funktion der bekannten Verteiler kann durch Einstelleinrichtungen mit Bewegungszeiger optisch überwacht werden. Dabei ist der Bewegungszeiger mit dem Dosierkolben verbunden, so dass die Hubbewegungen von außen sichtbar werden. Die Sichtkontrolle ist aufwendig, ungenau und nicht zentral durchzuführen.
-
Um diese Nachteile zu beheben, ist eine elektrische Femkontrolle bekannt, bei der die Verteiler mit Endtastern ausgestattet werden. In den beiden Endstellungen des Dosierkolbens kann ein elektrischer Impuls erzeugt werden, der zur Fernüberwachung der Verteilerfunktion verwendet wird.
-
Es hat sich in der Praxis gezeigt, dass die bekannte Fernüberwachung unzureichend ist. Insbesondere haben sich zwischen dem angezeigten Dosiervolumen und der tatsächlich abgegebenen Schmierstoffmenge Differenzen ergeben. Eine derartige Differenz kann dann besonders nachteilig sein, wenn die erfolgte Schmierstoffabgabe nicht der erforderlichen Mindestmenge zur ausreichenden Schmierung der Reibstellen entspricht. Dies kann zur Zerstörung der beiden Reibpartner führen.
-
Untersuchungen haben ergeben, dass im Betrieb Verkrustungen auftreten und darüber hinaus Toleranzabweichungen dafür sorgen, dass die geförderte Schmierstoffmenge nicht dem über die Endstellung des Dosierkolbens errechneten Wert entspricht. Es besteht also ein Bedürfnis, nicht nur die Endstellung des Dosierkolbens zu erfassen, sondern den Bewegungsweg des Dosierkolbens kontinuierlich zu überwachen und vorzugsweise eine zentrale kontinuierliche Abfrage zu erzielen. Hier greift die Erfindung ein.
-
Aus der
US 5,926,018 A ist ein Schmierstoffverteiler bekannt geworden, der der Abgabe von Schmierstoffen an Schmierstellen dient. Es sind Anschlüsse für Schmierstoffzuführleitungen sowie Auslässe zu den Schmierstellen vorgesehen. Ferner ist ein Dosierkolben für die Schmierstoffabgabe und -dosierung vorgesehen, der beweglich angeordnet ist, wobei dessen Bewegung mittels eines induktiven Sensors kontinuierlich erfasst werden kann.
-
Aus der
DE 693 01 045 T2 ist ein Verteiler für Druckflüssigkeit, insbesondere Schmiermittel in einer Zentralschmieranlage bekannt geworden. Diese verfügt über mehrere Verteiler-Dosier-Elemente zur zyklischen Verteilung von abgemessenen Mengen von unter Druck stehenden Fluid, wobei die Verteiler-Dosier-Elemente jeweils einen Verteilerschieber und einen Dosierkolben aufweisen. Es sind ferner Leitungen vorgesehen, die durch den Verteilerschieber angesteuert werden. Zur Überwachung der Bewegung verfügt der Schmierstoffverteiler über einen induktiven Sensor.
-
Die
DE 33 43 885 C2 offenbart schließlich einen induktiven Sensor, insbesondere zur Wegmessung. Dieser Sensor ist mit einer Spule ausgerüstet und verfügt ferner über einen bezüglich zur Spule verschiebbaren Kern. Ferner ist eine Elektronik vorgesehen, welche die jeweilige wegabhängige Induktivität der Spule auswertet, wobei die Elektronik einen Mikrocomputer enthält, welcher die Spule mit einem Spannungsstoß anregt und aus dem resultierenden Ladestrom mittels einer Zeitmessung eine von der Verschiebung des Kerns abhängige Induktivitätsgröße der Spule ermittelt.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Bewegungsweg eines Dosierkolbens eines Schmierstoffverteilers der eingangs genannten Art vollständig und nicht nur das Erreichen seiner Endstellungen zu überwachen, um jeder Zeit die genaue Position des Dosierkolbens feststellen zu können.
-
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch einen Schmierstoffverteiler mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen.
-
Durch die Erfindung ergibt sich, dass der Bewegungsweg des Dosierkolbens mittels einer Eintauchkörper-Spulen-Anordnung kontinuierlich erfassbar ist, wobei sich der Eintauchkörper mit der Bewegung des Dosierkolbens relativ zu der Spule bewegt, wobei der Eintauchkörper in mindestens einem Abschnitt kegelförmig ausgebildet ist. Vorzugsweise ist die jeweilige Position des Dosierkolbens in einer Auswerteeinheit verarbeitbar. Es können ferner Mittel zur Anzeige der jeweiligen Position des Dosierkolbens vorgesehen sein.
-
Mit der Erfindung ist erstmals die ständige Überwachung der Arbeit eines Schmierstoffverteilers der eingangs genannten Art und damit das Erkennen von Betriebsstörungen kontinuierlich und zentral auswertbar möglich. Die genau an jede Schmier- bzw. Reibstelle abgegebene Fördermenge bei jedem Arbeitshub ist ermittelbar, so daß sich insbesondere Mangelschmierungen und Fehlschmierungen vermeiden lassen.
-
An die Spule kann beispielsweise eine zeitlich veränderliche Spannung, insbesondere eine harmonische, beispielsweise sinusförmige, Wechselspannung angelegt werden. Als zeitlich veränderliche Spannungen ist gleichermaßen denkbar eine Impulsspannung. Bei angelegter Spannung wird der Strom gemessen und über das Ohm'sche Gesetz die Induktion errechnet. Alternativ wird vorgeschlagen, einen zeitlich veränderlichen Strom anzulegen und die Spannung zu messen.
-
Bei dem Eintauchkörper kann es sich um einen Metallkern mit magnetischen und/oder elektrisch leitfähigen Eigenschaften handeln. Taucht der magnetische Eintauchkörper in das von der Spule erzeugte Magnetfeld ein, steigt die Induktivität, die Rückschlüsse auf die tatsächliche Kolbenstellung zuläßt. Alternativ ist es möglich, einen magnetisch permeablen Werkstoff für den Eintauchkörper zu verwenden, der nicht elektrisch leitfähig ist. Hier sei nur beispielsweise „Ferrit“ genannt.
-
Die Beziehung zwischen der gemessenen Induktivität und dem Bewegungsweg bzw. der tatsächlichen Stellung des Kolbens kann über eine Kennlinie ermittelt werden. Diese Kennlinie ist abhängig von dem eingesetzten Werkstoff sowie der Geometrie von Spule und Eintauchkörper. Alternativ ist die Berechnung des Wegs auch formelmäßig denkbar, wobei eine derartige Formel deutlich aufwendiger ist als die Kennlinienlösung.
-
Die Anordnung der Spule erfolgt möglichst nah an dem (größten) Außendurchmesser des Eintauchkörpers. Dies gewährleistet eine größtmögliche Wechselwirkung zwischen der Spule und dem Eintauchkörper.
-
Vorteilhafterweise ist der Eintauchkörper lösbar mit dem Dosierkolben verbunden. Dies gestattet nicht nur ein einfaches Zusammenbauen des erfindungsgemäßen Schmierstoffverteilers, sondern unter Umständen darüber hinaus auch eine Nachrüstung von herkömmlichen Schmierstoffverteilern. Dies gilt insbesondere dann, wenn der Eintauchkörper in axialer Verlängerung des Dosierkolbens angeordnet und durch einen Stift mit dem Dosierkolben verbunden ist. Der Stift verlängert den Dosierkolben zweckmäßigerweise bis aus dem eigentlichen Schmierstoffverteilergehäuse hinaus und ermöglicht eine einfache und präzise erfindungsgemäße Positionserfassung des Dosierkolbens. Jede Bewegung des Dosierkolbens wird also ohne Übersetzung an den Eintauchkörper weitergegeben.
-
Zum Schutz der Spule und des Eintauchkörpers und zum Schutz von Personen gegen Strömschläge kann ein Spulengehäuse vorgesehen sein, in dem die Spule angeordnet ist. Ein derartiges Spulengehäuse schirmt nicht nur das Innenleben gegen mechanische Einflüsse ab, sondern auch gegen andere Umwelteinflüsse, wie beispielsweise den Schmierstoff selbst.
-
In wesentlicher Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Windungen der Spule in das Spulengehäuse eingegossen sind. Wie bereits zuvor erwähnt, wird man die Spulenanordnung möglichst nah am Eintrittskanal für den Eintauchkörper anordnen. Das Spulengehäuse kann aus Kunststoff bestehen und weitere Bauelemente wie beispielsweise eine Funktionsanzeige (LED) aufnehmen. Insgesamt ergibt sich durch den Einsatz eines Spulengehäuses mit integrierter Spule und gegebenenfalls weiteren Bauelementen eine kompakte, integrale und vor allen Dingen unempfindliche Konstruktion. Das Material des Spulengehäuses wird man im übrigen so wählen, dass es einen möglichst geringen Einfluß auf das erzeugte Magnetfeld hat.
-
Zweckmäßigerweise ist das Spulengehäuse lösbar mit dem Schmierstoffverteiler verbunden. In vorteilhafter Ausgestaltung ist dabei das Spulengehäuse lösbar mit einem Adapterstück verbunden, wobei das Adapterstück ebenfalls lösbar mit dem Schmierstoffverteiler bzw. dem Gehäuse des Schmierstoffverteilers verbunden ist. Das Adapterstück kann beispielsweise als Schraubkörper ausgebildet sein und weist eine zentrale Öffnung zum Durchtritt des den Eintauchkörper mit dem Dosierkolben verbindenden Stifts auf. Das Spulengehäuse wird vorzugsweise über das andere Ende des Schraubkörpers gestülpt und mittels einer Madenschraube befestigt. Die vorgenannte Konstruktion ist nicht nur besonders vorteilhaft unter dem Gesichtspunkt eines einfachen Aufbaus und einfachen Auseinandernehmens und Zusammensetzens, sondern insbesondere auch im Hinblick auf eine einfache Nachrüstung bereits vorhandener herkömmlicher Schmierstoffverteiler.
-
Erfindungsgemäß ist der Eintauchkörper in mindestens einem Abschnitt kegelförmig ausgebildet. Dies hat positive Auswirkungen auf die Kennlinie und führt insbesondere dazu, dass die Kennlinie beim Auftrag der Induktivität über den Hub im wesentlichen linear verläuft. Auch bedingt die Konizität des Eintauchkörpers einen langsameren Anstieg der Induktivität über den ersten Abschnitt des Bewegungswegs des Dosierkolbens.
-
Mit dem erfindungsgemäßen Verteiler ist die genaue Feststellung der zur Reibstelle jeweils geförderten Schmierstoffmenge erstmals möglich, und zwar auch dann, wenn der Dosierkolben zum Beispiel aufgrund bestimmter Druckbedingungen im zentralen Schmiersystem nur einen Weg von 3/4 oder dergleichen seines Gesamtweges bis zur Umsteuerung zurückgelegt hat. Mit der Folge, dass dann zwar eine Förderung von Schmierstoff stattgefunden hat, nicht aber die gesamte vorgesehene Menge an die Reibstelle abgegeben wurde. Mit dem erfindungsgemäßen Verteiler läßt sich demgemäß der Umfang jedes Schmiervorgangs feststellen, und es lassen sich in einfacher Weise Betriebsstörungen ermitteln.
-
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstands der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung. Die Zeichnung zeigt in:
- 1: in schematischer Darstellung eine Zweileitungs-Zentralschmieranlage für Fett oder Öl;
- 2: in einer Schnittansicht einen erfindungsgemäßen Schmierstoffverteiler für eine Anlage nach 1;
- 3: das Spulengehäuse des erfindungsgemäßen Schmierstoffverteilers nach 2 in Alleinstellung;
- 4: das Adapterstück des Schmierstoffverteilers nach 2 in Alleinstellung und
- 5: den Eintauchkörper des Schmierstoffverteilers nach 2 in Alleinstellung.
-
Zentralschmieranlagen gemäß 1 der Zeichnung mit Hauptleitungen I und II dienen der Schmierung von Maschinen und Maschinenanlagen mit großer Reibstellenzahl. Sie bestehen im wesentlichen aus einer Pumpe 1, einem 4/2-Wege- oder 2, 3/2, Wege-Umsteuerventilen 4, den zwei Hauptleitungen 5, den in Reibstellennähe angebrachten Verteilern 3, den zu den Reibstellen führenden Reibstellenleitungen 2, einem Schaltgerät 6 am Leitungsende, einer Manometerkonsole 7 und einer Steuerung. Die Pumpe ist durch ein Druckbegrenzungsventil 8 vor Überdruck geschützt.
-
Durch Auswahl einer geeigneten Verteilergröße sowie durch Verändern der Dosiermengeneinstellung und/oder Verändern der Pausenzeit kann die Dosiermenge dem unterschiedlichen Schmierstoffbedarf der Reibstellen angepaßt werden.
-
Die Verteiler 3 haben bei derartigen zwei Leitungssystemen die Aufgabe, den Schmierstoff genau dosiert, unabhängig vom Gegendruck, in die zu den Reibstellen führenden Schmierleitungen abzugeben. Sie besitzen Anschlüsse für die Hauptleitungen, also die Schmiestoffzuführungsleitungen 5, und bis zu acht Auslässe, an die die zu den Reibstellen führenden Reibstellenleitungen 2 angeschlossen sind. In jedem Verteiler 3 ist mindestens ein Dosierkolben mit einem vorgeschalte-ten Steuerkolben vorgesehen, wie er im Zusammenhang mit der 2 nachfolgend noch näher beschrieben wird.
-
Ein derartiger erfindungsgemäß ausgestalteter Verteiler 3 ist in 2 als ein mögliches Ausführungsbeispiel dargestellt. Der Schmierstoffverteiler 3 weist ein Schmierstoffverteilergehäuse 9 auf, das in Blockbauweise ausgeführt ist. Stirnseitig sind je zwei Gewindebohrungen 10 zum Anschluß der beiden Hauptleitungen 5 sowie zwei (bis acht) Gewindebohrungen 11 zum Anschluß der Reibstellenleitungen 2 ausgebildet, die folglich die Auslässe I und II des dargestellten Verteilers sind.
-
Im Inneren des Gehäuses 9 sind für die dargestellten zwei angeschlossenen Reibstellen ein Dosierkolben 12 und ein Steuerkolben 13 angeordnet, deren Zylinderräume durch Steuerleitungen 14 miteinander in Verbindung stehen. Die Funktionsweise ist wie folgt:
-
Während der Schmierpause stehen beide Kolben 12, 13 in ihrer unteren Endstellung. Sobald die Hauptleitung I unter Druck gesetzt und gleichzeitig die Hauptleitung II entlastet wird, bewegt sich zunächst der Steuerkolben 13 und anschließend der Dosierkolben 12 nach oben, wobei die vom Dosierkolben 12 verdrängte Schmierstoffmenge über eine Ringnut 15 im Steuerkolben 13 zum oberen Auslaß II gedrückt wird. Die vom Steuerkolben 13 verdrängte Schmierstoffmenge geht in die entlastete Hauptleitung II.
-
Beim zweiten Schmiertakt wird die Hauptleitung II unter Druck gesetzt und die Hauptleitung I entlastet. Dadurch wird zunächst der Steuerkolben 13 und dann der Dosierkolben 12 bewegt, wobei die vom Dosierkolben 12 verdrängte Schmierstoffmenge in den unteren Auslaß I gedrückt wird.
-
Zur Kontrolle der Arbeitsweise des Verteilers 3 ist an den Zylinderraum des Dosierkolbens 12 eine Eintauchkörper-Spulen-Anordnung 16 angeschlossen, mit der der Bewegungsweg des Dosierkolbens 12 kontinuierlich erfaßbar ist. Die Metallkörper-Spulen-Anordnung 16 umfaßt eine - schematisch angedeutete - Spule 17, die in einem Spulengehäuse 18 eingelassen ist, sowie ferner einen Eintauchkörper 19, der über einen Stift 20 mit dem Dosierkolben 12 verbunden ist und mit der Bewegung des Dosierkolbens 12 in dem Gehäuse 18 auf und abgeht und insbesondere bei einer Bewegung des Dosierkolbens 12 nach oben in das bei an die Spule angelegter Spannung entstehende Magnetfeld der Spule eintaucht. Bei der Spule 17 handelt es sich bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel um einen Drahtwinkel. Sie kann auch als geschlitzte Hülse ausgebildet sein. Der Eintauchkörper ist vorliegend aus einem magnetischen Stahl gebildet. Er kann auch beispielsweise aus einem anderen magnetisch permeablen Werkstoff oder aus einem magnetisch nicht permeablen Werkstoff, z. B. Kupfer, gebildet sein. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist er kegelstumpfförmig ausgebildet, wobei eine derartige Form des Eintauchkörpers Auswirkungen auf die Kennlinie hat. Das kegelförmige Target verändert den Schwingkreis, dessen Verstimmung der Auswertung zugrunde gelegt wird. Gleichermaßen kann selbstverständlich ein zylindrischer Eintauchkörper Einsatz finden.
-
Der Stift 20 ist durch ein Adapterstück 21 aus dem Schmierstoffverteilergehäuse 9 herausgeführt. Hierzu weist das Adapterstück 21 eine zentrale Bohrung 22 (vgl. auch 4) auf, die zum Zylinderraum des Dosierkolbens 12 hin abgedichtet ist, und zwar über eine Dichtung 23. Das Adapterstück 21 weist in seinem unteren Ab-schnitt ein Außengewinde 24 auf, mit dem es in ein entsprechendes Innengewinde des Schmierstoffverteilergehäuses einschraubbar ist. Der obere Abschnitt ist im wesentlichen zylindrisch ausgebildet und dient der Aufnahme des Gehäuses 18, das an dem Adapterstück durch eine Madenschraube 25 (vgl. auch 3) befestigbar ist. Das Adapterstück 21 und das aufsetzbare Gehäuse 18 sowie die Verbindung des Eintauchkörpers 19 mit dem Dosierkolben 12 über den Stift 20 gestatten nicht nur ein einfaches Auseinandernehmen und Zusammensetzen der Gesamtanordnung beispielsweise für Prüfungszwecke. Vielmehr ist eine einfache Nachrüstung bereits bestehender herkömmlicher Schmierstoffverteiler möglich.
-
Der Eintauchkörper 9 ist ebenfalls lösbar mit dem Verbindungsstift 20 verbunden. Hierzu ist er auf den Stift 20 aufsetzbar und über eine Madenschraube 26 fixierbar (vgl. auch 5).
-
Im Rahmen des Erfindungsgedankens sind durchaus Abwandlungen des Erfindungsgedankens möglich. So ist die Erfindung nicht zwangsläufigerweise auf einen Schmierstoffverteiler mit Dosierkolben und Steuerkolben beschränkt. Vielmehr ist es wichtig, dass der Bewegungsweg des Dosierkolbens 12 über eine Eintauchkörper-Spulen-Anordnung nachvollziehbar gemacht wird. Der Metallkörper ist bei dem konkreten Ausführungsbeispiel kegelstumpfförmig ausgebildet. Über die bereits erwähnte zylindrische Kontur hinaus sind auch andere Formen denkbar. Insbesondere ist es auch denkbar, den Eintauchkörper seinerseits als Spulenkörper auszubilden. Der Eintauchkörper kann ferner mit dem Stift verklebt oder verschraubt sein. Gleiches gilt für die Verbindung des Stifts 20 mit dem Dosierkolben 12. Auch das Adapterstück 21 muß nicht zwangsläufig zwei Funktionen erfüllen, nämlich einerseits die Führung des Stifts 20 nach außen und andererseits die Aufnahme des Gehäuses 18. Das Gehäuse 18 kann auch unmittelbar an dem Schmierstoffverteilergehäuse 9 befestigt sein, wenn auch die gezeigte Form und Funktion des Adapterstücks als besonders vorteilhaft angesehen wird. Dies gilt vor allem dann, wenn - wie es aus der Zeichnung nicht zu ersehen ist - mehrere Gehäuse nebeneinander angeordnet werden. Die Madenschraube 25 gestattet dann ein einfaches seitliches Befestigen des Gehäuses 18 an dem Adapterstück 21.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Pumpe
- 2
- Reibstellenleitung
- 3
- Verteiler
- 4
- Umsteuerventil
- 5
- Hauptleitung
- 6
- Schaltgerät
- 7
- Manometerkonsole
- 8
- Druckbegrenzungsventil
- 9
- Schmierstoffverteilergehäuse
- 10
- Gewindebohrung
- 11
- Gewindebohrung
- 12
- Dosierkolben
- 13
- Steuerkolben
- 14
- Steuerleitung
- 15
- Ringnut
- 16
- Metallkörper-Spulen-Anordnung
- 17
- Spule
- 18
- Spulengehäuse
- 19
- Eintauchkörper
- 20
- Stift
- 21
- Adapterstück
- 22
- Bohrung
- 23
- Dichtung
- 24
- Außengewinde
- 25
- Madenschraube
- 26
- Madenschraube
