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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Versorgung einer Lagerung, insbesondere einer Wälz- oder Gleitlagerung mit einem Schmierstoff oder sonstigem Betriebsmittel und ein entsprechendes Betriebsmittel.
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In verschiedenen Anwendungen z.B. bei Walzwerkslagerungen kann es notwendig werden, die Viskosität eines Schmierfettes im Betrieb zu reduzieren, zu erhöhen oder aufzufrischen. Beispielsweise kann es notwendig sein, eine Anreicherung des Schmierfettseifengerüsts mit "frischem" Grundöl vorzunehmen. Darüber hinaus kann es erforderlich werden, verschiedene Additive der Lagerung im Betrieb zuzuführen.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Bereitstellung von Betriebsmitteln, wie insbesondere Öl oder Fett, flexibel zu ermöglichen. Dabei gilt ein Hauptaugenmerk der Bereitstellung von ergänzenden Schmiermitteln. Auch soll es bevorzugt möglich sein, die eine vorhandene Infrastruktur zu nutzen und ohne allzu große Umbaumaßnahmen eine Veränderung der Schmiermittelzufuhr zu ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche ermöglicht. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind der Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Eine Injektionsvorrichtung, wie insbesondere eine Fettpresse, umfasst einen Aufnahmebereich, in welchem eine Mehrzahl von Einheiten, die einen bereitzustellenden Wirkstoff, wie insbesondere Fett oder Öl, enthalten, einbringbar ist. Ein Betätiger, wie insbesondere ein Kolben, ist eingerichtet, bei seiner Betätigung die Größe des Aufnahmebereichs zu reduzieren, um über ein Platzen, Öffnen und/oder Aufschlitzen der Einheiten den bereitzustellenden Wirkstoff freizusetzen, um ihn aus der Injektionsvorrichtung auszugeben. Als Injektionsvorrichtung im Sinne dieses Patents wird jede Vorrichtung gesehen, die geeignet ist, einen Druck auf ein Medium auszuwirken, um es so über eine Fließ- oder Strömbewegung in eine gewünschte Position, bzw. zu einem Verwendungsort zu bringen. Während eine herkömmliche Fettpresse derart ausgeführt ist, dass sie nur oder zumindest bevorzugt hochviskose Medien fördern kann, so ist es nunmehr möglich, ein niedrigviskoses Mittel, wie insbesondere ein Öl mit der Injektionsvorrichtung zu fördern. An vielen Geräten, die einen hohen Schmiermittelbedarf haben, sind Fettpressen stationär angeordnet. Auf die beschriebene Weise wird es möglich, diese vorhandene Infrastruktur für niedrigviskose Mittel dann zu nutzen, wenn es gewünscht wird. Der Kauf neuer Geräte für die Verwendung niedrigviskoser Betriebsmittel oder eine aufwändige Umrüstung entfällt.
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Bevorzugt ist in der Injektionsvorrichtung eine Mehrzahl der Einheiten aufgenommen. Bei dem Einsatz von mobilen, bzw. portablen Injektionsvorrichtungen kann herstellerseitig die Injektionsvorrichtung bereits mit den Einheiten des verkapselten Wirkstoffs, bzw. Schmiermittel enthalten sein.
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Insbesondere ist an einer Ausgabeseite zumindest eine Öffnungsvorrichtung angeordnet, um bei der Verwendung der Injektionsvorrichtung ein Öffnen, Aufschneiden oder Aufritzen der Einheiten zu bewirken oder zu unterstützen. Bei der Betätigung der Injektionsvorrichtung wird in deren Aufnahmebereich (z.B. einem Zylinder) ein Druck aufgebaut. Um gezielt vorgeben zu können, welche der gekapselten Einheiten sich öffnen sollen, wird die Öffnungsvorrichtung an der Ausgangsseite positioniert.
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Vorteilhaft ist es ferner, wenn die zumindest eine Öffnungsvorrichtung eine Spitze, ein Gitter und/oder eine Schneide umfasst. Das Gitter kann auch dreidimensional sein. Wenn die Einheit des Wirkstoffs gegen eine kleine Oberfläche gedrückt wird, unterstützt die dortige erhöhte Flächenpressung den Aufplatzvorgang.
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Insbesondere kann die Öffnungsvorrichtung einen Kanal, eine Bohrung und/oder einen Schlitz aufweisen, um nach dem Öffnen einer der Einheiten durch den Kanal, die Bohrung und/oder den Schlitz die Ausgabe des bereitzustellenden Mediums zu unterstützen. Diese Struktur ist bevorzugt unmittelbar an der Spitze dem Gitter oder der Schneide angeordnet, um direkt nach dem Aufplatzen der Einheit den Wirkstoff ableiten zu können.
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Auch kann in bevorzugter Weise eine Ausgabeseite der Injektionsvorrichtung zumindest eine Engstelle aufweisen, die eingerichtet ist, die Ausgabe von Umhüllungen der Einheiten aus der Injektionsvorrichtung zumindest weitgehend zu verhindern. Insbesondere umfasst die Engstelle einen Trichter, einen Filter, ein Sieb und/oder ein Gitter. Die Umhüllungen werden insbesondere dann weitgehend gehindert ausgegeben zu werden, wenn zumindest 60% und bevorzugt zumindest 80% der Umhüllungen zurückgehalten werden. Der Filter kann bspw. auch ein einfaches Gitter sein.
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Insbesondere weist die Injektionsvorrichtung Einheiten mit dem gekapselten Wirkstoff auf, wobei die Einheiten in einer vorgegebenen Reihenfolge in der Injektionsvorrichtung enthalten sind. So können entsprechend dieser Reihenfolge dem Verbraucher wahlweise und/oder in einer gewünschten zeitlichen Reihenfolge unterschiedliche Wirkstoffe, wie Schmiermittel zugeführt werden. Dabei können wahlweise unterschiedliche Fette, unterschiedliche Öle und/oder unterschiedliche Korrosionsschutzmittel oder hintereinander ausgegeben werden.
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Diverse Vorteile der Erfindung kommen zum Tragen, wenn die Injektionsvorrichtung eine Fettpresse ist. Dabei ist die Fettpresse insbesondere eine herkömmlich und als Standardteil verfügbare Fettpresse. Umbauarbeiten sind nicht notwendig. Auch kann die Fettpresse nur durch das Eingeben von den Einheiten mit dem Wirkstoff und gegebenenfalls mit einem Einbau von einer Öffnungsvorrichtung und keinen weiteren Umbauarbeiten zu dem beschriebenen Ziel anpassbar sein.
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Eine Betriebsmitteleinheit enthält einen bereitzustellenden Wirkstoff, wie insbesondere Fett oder Öl oder ein Additiv. Dabei umfasst eine den Wirkstoff aufnehmende Hülle ein wachsartiges Material und/oder ein Material, welches sich bei einer Temperatureinwirkung von 80° insbesondere von 100° auflöst oder zerteilt und/oder dass unter mechanischen Einflüssen in Bestandteile zerbricht. Da üblicherweise Maximaltemperaturen in Lagern von über 80°C oder über 100°C lokal auftreten können, kann auf diese Weise das in das Lager eingebrachte Hüllenmaterial rückstandfrei absorbiert werden. Bei der Verwendung eines spröden Materials, wie z.B. einem spröden Wachs oder Kunststoff geringer Festigkeit kann das Kapselmaterial auf diese Weise leicht in Bestandteile zerlegt werden, die derart klein sind, dass sie keinerlei schädliche Einflüsse verursachen, wenn sie in ein Lager eingebracht werden.
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Auch kann eine Kartusche in eine Injektionsvorrichtung eingesetzt werden, was den Befüllvorgang und die Entnahme der übrig gebliebenen Hüllen des Wirkstoffs erheblich vereinfacht.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Schmiermittelversorgungssystems,
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2 eine Fettpresse mit einem Aufnahmebereich der mit Vielzahl verkapselter Schmiermitteleinheiten gefüllt ist,
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3 eine Fettpresse, bei der bereits eine Vielzahl von Schmiermitteleinheiten ausgegeben wurde,
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4 eine Fettpresse mit einer alternativen Ausführungsform der Wirkstoffeinheiten und
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5 eine Variante unter Verwendung einer Kartusche.
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In 1 ist schematisch eine Anwendung dargestellt, die einer Schmierung bedarf. Hierbei handelt es sich bevorzugt um eine Anlage, die unter hohen mechanischen Lasten betrieben wird und bei der ständig oder in regelmäßigen Abständen Schmiermittel zugeführt werden muss. Eine entsprechende Anwendung kann im Bereich von der Lagerung von Walzen in Walzwerken gegeben sein. Als ein Beispiel einer Komponente, der Betriebsmittel, wie insbesondere Schmiermittel zugeführt werden muss, ist gemäß 1 ein Kugellager 10 gezeigt. Zur Versorgung mit Schmiermittel kann eine Fettpresse stationär in der (unmittelbaren) Nähe zu der zu schmierenden Komponente angeordnet und über z.B. ein Rohrsystem 40 dauerhaft mit ihr verbunden sein. Über einen automatischen Antrieb, wie z.B. einen Linearantrieb kann dem Kugellager, das auch als Verbraucher 10 gesehen wird, automatisch in festgelegten Abständen und/oder abhängig von der auf den Verbraucher wirkenden Belastung Schmiermittel zugeführt werden. Neben einer stationär angeordneten Fettpresse kann an dem Verbraucher 10 alternativ ein Schmiermitteleinlass (wie z.B. ein Schmiernippel) angeordnet sein, so dass ein Techniker den Verbraucher 10 manuell über eine portable Fettpresse mit dem Schmiermittel versorgen kann.
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Die Erfindung ist nicht auf Kugel- oder Wälzlager beschränkt. Entsprechend kommen die Vorteile auch bei Gleitlagern zum Einsatz. Neben Radiallagern können Axiallager zum Einsatz kommen. Ferner kann die Erfindung überall da eingesetzt werden, wo Teile unter hoher Last relativ zueinander rollen oder gleiten. So können Zahnradgetriebe oder beliebige Getriebe geschmiert werden. Zu Anwendungen, bei denen Teile gegeneinander gleiten, werden Kolben-Zylinder-Anwendungen gezählt, wie z.B. Pressen.
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Das dem Verbraucher, also der zu schmierenden Stelle, zugeführte Betriebs- oder Schmiermittel umfasst einen Wirkstoff, der insbesondere ein Fett oder ein Öl sein kann. Während Fette und Öle sich zum einen durch ihre molekulare Kettenlänge unterscheiden, sind zum anderen in Fetten häufig Gerüste, wie z.B. Seifengerüste enthalten, in denen Öl gebunden sein kann. Aufgrund der mechanischen und/oder thermischen Belastungen beim Einsatz kommt es vor, dass das in den Gerüsten enthaltene Öl ausgepresst wird, was auch als ein „Ausbluten“ bezeichnet wird. Ein ausgeblutetes Fett verliert seine Wirkung. Herkömmlich kann in diesen Fällen erneut mit Fett nachgeschmiert werden. Alternativ kann dem Verbraucher 10 auch Öl zugeführt werden, das sich in das noch bestehende Gerüst einlagern kann. Für Öl wird herkömmlich eine komplett andere Schmier- bzw. Versorgungseinrichtung benötigt, da die Viskosität sehr viel geringer als von Fett ist. Bei der in 1 gezeigten Fettpresse 20 ist ein enthaltenes Fettreservoir in Vertikalrichtung oberhalb des Verbrauchers angeordnet.
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Wenn in eine derartige Anordnung Öl eingefüllt würde, so besteht die Gefahr, dass das Öl auslaufen würde. Aus diesem Grund werden beim vorliegenden Ausführungsbeispiel statt Fett gekapselte und mit Schmiermittel gefüllte Körper in die Fettpresse gegeben. Die Kapseln können kugelförmig sein. Das Schmiermittel oder Additiv ist bevorzugt weniger viskos als herkömmliches Fett und kann bevorzugt Öl sein.
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Für das Kapselmaterial kommen bevorzugt Paraffine oder ein anderes Wachs, Polymere, Gelatine, Graphit, Kollagen etc. zum Einsatz. Ein Kunststoffbeutel wie z.B. aus einem Thermoplasten, wie insbesondere Polypropylen oder Polyethylen oder dergleichen, in welchen der Wirkstoff enthalten ist, wird auch als eine Verkapselung angesehen. Das Kapselmaterial kann auch so beschaffen sein, dass es sich als Schmierstoff in der Anwendung verbleibt. Durch die walkende Wirkung im Lager kann das Kapselmaterial aufgelöst werden.
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Der Durchmesser der Kapseln kann bei 1 mm liegen, wobei bei alternativen Ausführungsformen Durchmesser bis 5 oder 10 mm bevorzugt verwendet werden können. Alternativ können die Kapseln einen Durchmesser von bis zu 20 mm aufweisen. Je größer die Kapseln sind, desto geringer ist der Anteil der Hülle in Bezug auf die enthaltene Schmiermittelmenge. 2 zeigt eine entsprechende Injektionsvorrichtung in einer schematischen Ansicht mit den enthaltenen Kapseln. An einem Ende der Injektionsvorrichtung ist ein Auslass angeordnet, der über das Rohrsystem 40 in Verbindung mit dem Verbraucher 10 gebracht wird. Am entgegengesetzten Ende der zylindrischen Injektionsvorrichtung 20 (bzw. Fettpresse) ist ein Kolben 22 angeordnet. Über nicht dargestellte Antriebsmittel, wie einen Linearmotor kann der Kolben in Richtung des Auslasses bewegt werden, so dass das für die Kapseln vorgesehene Volumen reduziert wird. Am auslassseitigen Ende der Fettpresse ist eine Mehrzahl von Nadeln in Richtung zu den Kapseln 30 ausgerichtet. Die Kapseln werden bei der Betätigung der Injektionsvorrichtung 20 gegen die Nadeln gedrückt. Dadurch werden die Kapseln verletzt, bzw. die Kapseln brechen auf, so dass der enthaltene Wirkstoff, insbesondere das Öl, austreten kann und in Richtung des Verbrauchers 10 gefördert wird. In dem Verbraucher 10 kann es sich sodann in das ausgeblutete Fettgerüst einlagern, und so die Schmierfunktion erneuern.
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Die Betätigung des Kolbens 22 wird solange durchgeführt, bis die gewünschte Menge des Schmiermittels ausgegeben wurde. 3 zeigt eine bereits zu ca. 2/3 entleerte Injektionsvorrichtung 20. 3 zeigt eine Variante, bei der keine Nadeln verwendet werden. Stattdessen kommt eine gitterartige Struktur zum Einsatz, welches Kanten und/oder Ecken oder vorstehende Bereiche umfasst, an denen die Kapseln 30 aufplatzen. Während sich die Hüllen der Kapseln bei der Variante gemäß 2 zwischen den Nadeln 50 sammeln können, so befinden sie sich bei der Variante gemäß 3 zwischen den einzelnen Streben des Gitters. Das Gitter hat dabei eine Filterfunktion, die verhindert, dass die Hüllen der Kapseln mit dem Schmiermittel ausgegeben werden.
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In 4 ist eine weitere alternative Ausführungsform gezeigt. Hier ist das Schmiermittel nicht in z.B. kugelförmigen Kapseln enthalten, sondern in kleinen Beuteln 32 aus z.B. einem Kunststoffmaterial. Diese Beutel 32 sind in der Injektionsvorrichtung in dessen Längsrichtung geordnet hintereinander angeordnet. Hierdurch wird eine Reihenfolge festgelegt, in der die einzelnen Beutel der Öffnungsvorrichtung 52 zugeführt werden. Gemäß 4 umfasst die Öffnungsvorrichtung 52 zumindest eine, aber bevorzugt mehrere kanülenartige Nadeln. Diese Nadeln sind am freien Ende spitz oder messerartig scharf und haben einen offenen inneren Kanal. Sobald der jeweilige Beutel angestochen ist, kann das Schmiermittel aus dem Beutel auslaufen. Dabei kann die kanülenartige Nadel einen kreisförmigen Querschnitt haben, was bedeutet, dass der innere Kanal rohrförmig ist. Bevorzugt sind die Kanülen aber entlang ihrer Längsrichtung geschlitzt, so dass der Querschnitt u-förmig oder c-förmig ist. Hierdurch wird das Austreten des Schmiermittels aus dem Beutel 32 unterstützt.
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Die in 4 gezeigte Variante hat den Vorteil, dass wahlweise Beutel 32 mit identischem Schmiermittel oder unterschiedlichen Schmiermitteln verwendet werden können. So kann es gefordert sein, in regelmäßigen Abständen nicht nur Öl dem Verbraucher zuzuführen, sondern auch Fett, um auch das Fettgerüst zu erneuern. Auch kann in regelmäßigen Abständen ein Additiv vorgesehen sein. So kann z. B. bevorzugt in regelmäßigen Abständen ein Beutel mit Fett zwischen den anderen Beuteln liegen. So kann z.B. jeder zweite oder jeder dritte Beutel 32 mit Fett gefüllt sein. Wenn Fettbeutel verwendet werden, so wird bevorzugt, die Beutelgröße so anzupassen, dass in dem Aufnahmebereich 24 außer den Beuteln keine Lufteinschlüsse sind. Da das Fett eine hohe Viskosität hat, wird auf diese Weise erzwungen, dass das Fett sich nicht innerhalb des Aufnahmebereichs 24 verteilt, sondern in Richtung des Verbrauchers 10 gefördert wird. Die ausgepressten Beutel können sich zwischen den Kanülen 52 ansammeln. Alternativ oder zusätzlich kann das Material der Umhüllung derart eingerichtet sein, dass es ohne Schäden oder Reduzierung der Lagerlebensdauer in ein Lager eingebracht werden kann und dort durch Wärmeeinwirkung oder ein Walken aufgelöst wird. Gerade aufgrund des in den Kanülen enthaltenen Kanals wird die Ableitung des Schmiermittels nicht behindert.
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Während vorstehend vornehmlich beschrieben wurde, dass die Einheiten 30, 32 des gekapselten Wirkstoffs in eine Injektionsvorrichtung unmittelbar eingebracht werden können, so ist es gleichwohl möglich, für die Einheiten 30, 32 eine Kartusche 60 zu verwenden, wie sie in 5 gezeigt ist. Kartuschen werden in Injektionsvorrichtungen häufig verwendet, um die Wiederbefüllung zu vereinfachen und zu beschleunigen. Der Kolben 22 ist gemäß 5 innerhalb der Kartusche 60 gelagert. Entsprechend können die Öffnungsvorrichtungen 50, 52 oder der Filter 51 an oder in der Kartusche angeordnet sein. Somit sind alle beschriebenen Merkmale und Vorteile auf die Kartusche 60 anwendbar, wobei es bei dem Einsatz der Kartusche zudem vereinfacht möglich ist, die Hüllen der aufgeplatzten Einheiten aus der Injektionsvorrichtung zu entnehmen.
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Wie bereits beschrieben, betrifft die vorliegende Erfindung das Verkapseln von Schmierölen bzw. Additiven. So ist es möglich, die entstehenden Einheiten (z.B. Kugeln) in eine handelsübliche Schmiermittelkartusche oder Fettpresse zu geben. Diese kann dann in eine Handhebelfettpresse eingeführt werden und ein Nachschmieren von z.B. Stehlagergehäusen über den üblichen Fettschmiernippel wird ermöglicht. Durch den entstehenden Druck des Fettpressenkolbens werden die Kapseln in der Kartusche aktiviert (platzen auf, werden aufgeschnitten, gequetscht, etc.) und das/die enthaltende/n Öl/Additive werden freigesetzt.
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Wie beschrieben, ist die Versorgung infrage kommender Anwendungen mit Öl über eine handelsübliche Handhebelpresse möglich. Öl kann einer Anwendung, insbesondere dem Verbraucher 10, zugeführt werden wie ebenfalls Schmierfett. Der Kunde muss keine neue Technologie installieren, sondern kann die bestehende Technik wie Handhebelpresse, Kartuschen, Schmiernippel, und den Verfahrensablauf des Abschmierens, verwenden und beibehalten. Der Vertrieb von gekapseltem Öl ist in üblichen Kartuschen möglich. Schnelle, einfache Abhilfe bei auftretenden Schmierungsproblemen in der Anwendung ist somit möglich.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kugellager, Verbraucher des Schmiermittels
- 20
- Injektionsvorrichtung, Fettpresse
- 22
- Betätiger, Kolben
- 24
- Aufnahmebereich, Zylinder
- 30
- Einheit, Kapseln mit gekapselten Wirkstoff
- 32
- Einheit, Beutel mit gekapselten Wirkstoff
- 40
- Rohrsystem
- 50, 52
- Öffnungsvorrichtung, Nadel, Spitze, Kanüle oder Schneide
- 51
- Filter
- 60
- Kartusche
