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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Schmierstoffspenders mit einer austauschbaren Schmierstoffkartusche und einer abnehmbaren Steuereinheit. Die Schmierstoffkartusche enthält zumindest eine, an einen Stromkreis angeschlossene elektrochemische Gaserzeugungszelle und ein Schmierstoffreservoir. Aus dem Schmierstoffreservoir wird durch in der Gaserzeugungszelle freigesetztes Gas Schmierstoff verdrängt und aus dem Schmierstoffspender abgegeben.
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Ein Schmierstoffspender mit den beschriebenen Merkmalen ist aus
DE 10 2009 022 707 A1 bekannt. Dieser umfasst eine Schmierstoffkartusche mit einem Schmierstoffvorrat und einer Gaserzeugungseinrichtung sowie eine wiederverwendbare Steuerungseinheit.
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Aus der
DE 37 22 708 A1 ist ein Schmierstoffspender mit den oben genannten Merkmalen bekannt. Dabei sind auch Schmierstoffkartuschen unterschiedlicher Größe offenbart. Während des Betriebs nimmt die Steuerungseinheit elektrische Messwerte des Stromkreises auf.
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Die
US 6 299 743 B1 zeigt einen Schmiermittelspender mit einer Kartusche und einer Steuereinheit. Die Kartusche weist eine an ein Stromkreis angeschlossene elektrochemische Gaserzeugungszelle und ein Schmiermittelreservoir auf. Dabei können auch mehrere Gaserzeugungszellen in Reihe geschaltet sein.
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In der Praxis besteht ein Bedarf, die Steuereinheit mit unterschiedlich großen Schmierstoffkartuschen zu betreiben, die sich hinsichtlich der Menge des Schmierstoffvorrates unterscheiden. Bei geringen benötigten Schmiermittelmengen und beengten Montageverhältnissen kann es beispielsweise vorteilhaft sein, eine Schmierstoffkartusche mit kleinen Abmessungen und einem entsprechend geringeren Schmierstoffvorrat zu verwenden. Bei einem großen Schmiermittelbedarf hingegen und an schwer zugänglichen Stellen ist die Verwendung eines Schmierstoffspenders mit einem großen Schmiermittelvorrat vorteilhaft. Unterschiedliche Typen bzw. Größen von Schmierstoffkartuschen erfordern eine Anpassung der Steuerung. Aufgrund unterschiedlicher Geometrien, Schmierstoffvolumina und Dimensionierung von Gaserzeugungszellen und Versorgungsbatterien würden identische Steuerimpulse der Steuereinheit bei unterschiedlichen Kartuschentypen zu sich stark unterscheidenden, mitunter ungewollten Ausprägungen des Spendeverhaltens führen. Folglich muss die Programmierung der Steuereinheit an den jeweils angeschlossenen Kartuschentyp angepasst werden.
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Eine manuelle Eingabe des Kartuschentyps durch den Benutzer ist sowohl lästig als auch fehleranfällig, da durch den Benutzer, versehentlich oder beabsichtigt, auch ein falscher Kartuschentyp eingestellt werden kann. Auch ist es nicht befriedigend, die Kartuschen elektrisch durch eine besondere Verschaltung elektrischer Anschlüsse oder einen Chip zu markieren, da hierdurch der Fertigungsaufwand und die Herstellungskosten für eine Kartusche steigen. Auch führen die dafür notwendigen Kontakte zwischen Steuerungseinheit und Kartusche zu einer weiteren Störungsquelle, welche die korrekte Erkennung der Kartusche verhindern kann.
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb eines Schmierstoffspenders anzugeben, bei dem der Schmierstoffspender mit unterschiedlichen Schmierstoffkartuschentypen betrieben werden kann und die Steuerungseinheit den Kartuschentyp während des Betriebes mit einfachen Mitteln und zuverlässig bestimmt.
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Gegenstand der Erfindung und Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren nach Anspruch 1.
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Zum grundsätzlichen Aufbau des verwendeten Schmierstoffspenders gehört eine austauschbare Schmierstoffkartusche und eine abnehmbare Steuereinheit. Die Schmierstoffkartusche enthält zumindest eine, an einen Stromkreis angeschlossene elektrochemische Gaserzeugungszelle und ein Schmierstoffreservoir. Schmierstoff wird aus dem Schmierstoffreservoir durch in der Gaserzeugungszelle freigesetztes Gas verdrängt und aus dem Schmierstoffspender abgegeben. Die Rate, mit der Gas freigesetzt wird, ist wesentlich von dem durch die Gaserzeugungszelle fließenden elektrischen Strom abhängig, welcher durch die Steuerungseinheit geregelt wird.
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Erfindungsgemäß wird die Schmierstoffkartusche aus einer vorgegebenen Anzahl von Schmierstoffkartuschen, die sich hinsichtlich der Größe des Schmierstoffreservoirs sowie einer der Größe des Schmierstoffreservoirs zugeordneten Anzahl von Gaserzeugungsquellen unterscheiden, ausgewählt und mit der Steuereinheit verbunden. Von der Steuereinheit werden elektrische Messwerte des Stromkreises ermittelt und daraus die Anzahl der Gaserzeugungszellen bestimmt. In Abhängigkeit der messtechnisch erkannten Anzahl der Gaserzeugungszellen wird ein Parameter zur Steuerung der Gaserzeugung festgelegt. Die Erfindung macht sich zu Nutze, dass einer Schmierstoffkartusche mit einem größeren Schmierstoffreservoir auch eine größere Anzahl an Gaserzeugungszellen zugeordnet ist, weil mit zunehmendem Schmierstoffvolumen eine größere Gasmenge erzeugt werden muss, um den Schmierstoff vollständig aus der Kartusche zu verdrängen. Die gegenständlichen Anpassungen des Schmierstoffspenders zur Durchführung des Verfahrens sind minimal, da die Steuereinheit zur Stromflussregelung durch die Gaserzeugerzelle bereits elektrische Messwerte des Stromkreises bestimmt. Eine Möglichkeit, die Anzahl der Gaserzeugungszellen zu bestimmen, liegt darin, den gemessenen elektrischen Wert mit einem oder mehreren, die unterschiedlichen Kartuschengrößen unterscheidenden Grenzwerten zu vergleichen, welche in einem nicht flüchtigen Datenspeicher der Steuerungseinheit hinterlegt sind.
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Vorzugsweise wird die messtechnisch bestimmte Anzahl der Gaserzeugungszellen und/oder ein daraus abgeleiteter Parameter zur Steuerung der Gaserzeugung in einem Speicher der Steuereinheit abgespeichert. Da nach einem Wechsel der Schmierstoffkartusche auch ein anderer Kartuschentyp mit der Steuerungseinheit verbunden werden kann, ist es zweckmäßig, die messtechnisch bestimmte Anzahl oder den abgeleiteten Parameter in einem flüchtigen Speicherbereich abzulegen, welcher bei einer Trennung von Steuereinheit und Kartusche gelöscht wird.
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Vorzugsweise sind die Gaserzeugungsquellen im Stromkreis in Reihe geschaltet und wird die Anzahl der Gaserzeugungszellen durch die über der Gesamtheit der Gaserzeugungszellen abfallende Spannung bestimmt. In dieser Verschaltung ist der durch alle Gaserzeugungszellen fließende Strom gleich groß, sodass alle Zellen gleichmäßig verbraucht werden. Auch die Wahl der Spannung als gemessener elektrischer Wert ist besonders günstig, da die Spannung mit elektronischen Mitteln problemlos gemessen werden kann und die über einer Gaserzeugungszelle abfallende Spannung im Wesentlichen von ihren chemischen Eigenschaften bestimmt wird und während der üblichen Gebrauchsdauer im Wesentlichen gleich ist. In einer bevorzugten Ausführungsvariante wird bei der Bestimmung der Anzahl der Gaserzeugungszellen ein Temperaturmesswert berücksichtigt. Die elektrischen Eigenschaften einer Gaserzeugungszelle werden von dem in ihnen herrschenden chemischen Gleichgewicht bestimmt, das temperaturabhängig ist, sodass der Temperaturmesswert nicht unbeachtet bleiben sollte.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens ist die Betriebszeit des Schmierstoffspenders in Spendenintervalle, in denen Gaserzeugung stattfindet, und dazwischen liegende Pausenintervalle ohne Gaserzeugung unterteilt. Dabei wird die Anzahl der Gaserzeugungszellen nach einem PowerOnReset bei der Inbetriebnahme der Steuereinheit erstmalig innerhalb eines auf das erste Spendeintervall folgenden, späteren Spendeintervalls bestimmt. Dies ist dadurch begründet, dass sich sowohl in fabrikneuen Gaserzeugungszellen als auch bei noch nicht benutzten Versorgungsbatterien das theoretisch vorhergesagte chemische Gleichgewicht bei Dauerbetrieb noch nicht eingestellt hat. In der Folge können die gemessenen elektrischen Werte erheblich von denen abweichen, die für die vorhandene Anzahl von Gaserzeugungszellen typisch sind. Bei einer Erkennung der Anzahl der Gaserzeugungszellen, welche zu früh nach einer erstmaligen Inbetriebnahme des Schmierstoffspenders geschieht, ist die Unsicherheit zu groß.
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Bevorzugt wird die Anzahl der Gaserzeugungszellen in einem Spendeintervall bestimmt, das zwischen dem zweiten und zehnten Spendenintervall nach der Inbetriebnahme der Steuereinheit liegt. In dieser Zeit haben sich für gewöhnlich bereits die für die Anzahl der Gaserzeugungszelle typischen elektrischen Eigenschaften des Stromkreises eingestellt (”eingeschwungen”).
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Um bereits frühzeitig die Programmierung und/oder die Parameter der Steuereinheit an die Kartusche anpassen zu können und gleichzeitig eine große Sicherheit bei der Erkennung für den Langzeitbetrieb zu erreichen, kann die Bestimmung der Anzahl der Gaserzeugungszellen in einem weiteren Spendeintervall wiederholt werden.
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Vorzugsweise findet die Bestimmung der Anzahl der Gaserzeugungszellen im letzten Drittel eines Spendeintervalls statt. Hierdurch wird die Wirkung von Effekten, welche im Zusammenhang mit dem Einschalten des Gaserzeugungsstromkreises stehen, auf die korrekte Erkennung minimiert.
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Besonders bevorzugt wird in Abhängigkeit der messtechnisch erfassten Anzahl der Gaserzeugungszellen und eines an der Steuereinheit wählbaren Spendezeitraumes für eine vollständige Entleerung des Schmierstoffreservoirs der Spendezyklus sowie eine mit der Gaserzeugung in den Spendeintervallen korrelierende elektrische Größe bestimmt. Dabei besteht der Spendezyklus aus einer Folge von Spendeintervallen und Pausenintervallen. Der Benutzer muss lediglich den Spendezeitraum für eine Vollentleerung einstellen, wohingegen die Steuerungseinheit daraus und aus dem erkannten Kartuschentyp die notwendigen Steuerungsparameter selbsttätig ableitet.
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Die Erfindung soll im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert werden. Es zeigen schematisch
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1 einen Längsschnitt durch einen Schmierstoffspender mit einer austauschbaren Schmierstoffkartusche,
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2 einen Elementensatz mit einer Anzahl unterschiedlicher Schmierstoffkartuschen zur Verwendung nach 1,
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3 einen Ausschnitt eines elektrischen Schaltplanes zum Betreiben des in 1 dargestellten Schmierstoffspenders.
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Zum grundsätzlichen Aufbau des in 1 dargestellten Schmierstoffspenders gehört eine Steuereinheit 1 und eine Schmierstoffkartusche 2. Die Steuereinheit 1 ist von der Schmierstoffkartusche 2 abnehmbar, im Ausführungsbeispiel abschraubbar. Die Schmierstoffkartusche 2 enthält zumindest eine an einen Stromkreis 3 angeschlossene Gaserzeugungszelle 4. Eine Versorgungsbatterie 5 ist für die Versorgung einer Elektronik (s. 3) vorgesehen. In den Gaserzeugungszellen 4 freigesetztes Gas gelangt in einen hinter einem Kolben 6 angeordneten Hohlraum 7 und baut dort einen Druck auf. Dadurch wird ein in einem Schmierstoffreservoir 8 befindlicher Schmierstoff aus der Schmierstoffkartusche 2 verdrängt und durch eine Austrittsöffnung 9 abgegeben.
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Die Schmierstoffkartusche 2 wird aus einem in 2 schematisch dargestellten Elementensatz ausgewählt, der eine vorgegebene Anzahl von Schmierstoffkartuschen 2 umfasst, die sich hinsichtlich der Größe des Schmierstoffreservoirs 8 sowie einer der Größe des Schmierstoffreservoirs 8 zugeordneten Anzahl von Gaserzeugungszellen 4 unterscheiden. Die ausgewählte Schmierstoffkartusche wird mit der Steuereinheit 1 zu einer Funktionseinheit verbunden, wie sie in 1 dargestellt ist.
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Die 3 zeigt eine mögliche Ausgestaltung des Stromkreises 3 durch die Gaserzeugungszellen 4. In dem vorliegenden Beispiel sind zwei Gaserzeugungszellen 4 in Reihe geschaltet und können durch eine Schaltvorrichtung 11 aktiviert bzw. deaktiviert werden. Ein in der Steuereinheit 1 angeordneter Mikrocontroller 10 steuert dazu eine Schaltvorrichtung 11 an. Hierbei kann es sich um einen MOSFET handeln. Parallel zu den Gaserzeugungszellen 4 ist ein Spannungsmessgerät 12 geschaltet, dessen Messwerte vom Mikrocontroller 10 verarbeitet werden. Schaltvorrichtung 11 und/oder Spannungsmessgerät 12 können auch im Mikrocontroller integriert sein.
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Nachdem aus dem Elementensatz eine Schmierstoffkartusche 2 ausgewählt und mit der Steuereinheit 1 verbunden worden ist, ermittelt die Steuereinheit 1 die Anzahl der Gaserzeugungszellen 4 der an die Steuereinheit 1 angeschlossenen Schmierstoffkartusche 2, und zwar unter Verwendung elektrischer Messwerte des Stromkreises 3. In Abhängigkeit der messtechnisch erkannten Anzahl der Gaserzeugungszellen 4 wird ferner ein Parameter zur Steuerung der Gaserzeugung bestimmt und in einem Speicher der Steuereinheit 1 abgespeichert.
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Die Gaserzeugung findet nicht permanent statt. Vielmehr wird die Betriebszeit des Schmierstoffspenders in Spendeintervalle, in denen Gaserzeugung stattfindet, und dazwischen liegende Pausenintervalle ohne Gaserzeugung unterteilt. Die Anzahl der Gaserzeugungszellen 4 wird nach einem PowerOnReset bei der Inbetriebnahme der Steuereinheit 1 erstmalig innerhalb eines auf das erste Spendeintervall folgenden späteren Spendeintervalls bestimmt. Vorzugsweise erfolgt die Bestimmung der Anzahl der Gaserzeugungszellen 4 in einem Spendeintervall, das zwischen dem zweiten und zehnten Spendeintervall nach der Inbetriebnahme der Steuereinheit 1 liegt. Zweckmäßig wird die Bestimmung der Anzahl der Gaserzeugungszellen 4 in einem weiteren Spendeintervall wiederholt. Vorteilhaft ist es dabei, wenn die Bestimmung der Anzahl der Gaserzeugungszellen 4 jeweils im letzten Drittel eines Spendeintervalls stattfindet.
