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Die Erfindung betrifft eine Erntemaschine mit einem tragenden Gestell und einer Erntegutförder- und/oder -bearbeitungseinrichtung, die durch ein mit Schmiermittel beaufschlagbares Lager am tragenden Gestell abgestützt und/oder durch eine Welle und/oder ein Getriebe mit einem mit Schmiermittel beaufschlagbaren Lager antreibbar ist.
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Technologischer Hintergrund
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Feldhäcksler dienen zur Ernte von ganzen Pflanzen oder ihren Teilen, die im Betrieb mittels eines Erntevorsatzes von einem Feld aufgenommen, durch Vorpresswalzen zusammengedrückt und einer Messertrommel zugeführt werden, deren Häckselmesser die Pflanzen im Zusammenwirken mit einem Gegenmesser zerschneiden. Anschließend werden die zerschnittenen Pflanzen oder -teile optional einer Konditioniereinrichtung zugeführt und durch einen Nachbeschleuniger in einen Auswurfkrümmer gefördert, der sie auf ein Transportfahrzeug überlädt. Die geernteten Pflanzen dienen in der Regel als Viehfutter oder zur Biogaserzeugung.
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Bei der Bearbeitung und Förderung von relativ grünem Pflanzenmaterial treten aus den Pflanzen Säfte aus, die in die Lager der Erntegutförder- und/oder -bearbeitungselemente der Erntemaschine eindringen und dort zu Korrosion und Beschädigungen führen können. Um die Lagerstellen der rotierenden Funktionskomponenten zu schützen, ist es im Stand der Technik bekannt, diese durch Dichtungen (vgl. beispielsweise
EP 1 695 612 A1 ) nach außen abzuschirmen und in mit definierter Menge in definierten Zeitintervallen mit Fett zu schmieren. Hierzu sind die Lager und Lagerumgebung mit Dichtungen i.d.R. so konstruiert, dass eine für ein bestimmtes Lager erforderliche Fettmenge dem Lager zugeführt und auch wieder abgeführt werden kann.
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Es sind im Stand der Technik eine Reihe an Sensoren zur Erfassung der Zusammensetzung von Schmiermitteln bzw. darin enthaltener, ungewünschter Stoffe beschrieben worden, wie zur Erfassung von Metallspänen in Motoröl (
US 6 966 994 B2 ), Wasser im Motoröl (
DE 102 25 716 A1 ,
DE 11 2015 002 470 T5 ) oder Wassergehalt, Trübung, mechanischer und thermischer Verschleiß sowie Temperatur von Schmierfett in einem schwer zugänglichen Lager beispielsweise von Offshore-Windenergieanlagen oder Produktionsstraßen zwecks bedarfsgerechter Nachschmierung (Prospekt „Zustandsüberwachung von Schmierfetten in Wälzlagern“ der Fa. FAG, Druckvermerk MATNR 036877026-0000 / SSD 21 / D-D / 2010091, abgerufen am 7.5.2018 unter https://www.schaeffler.com/remotemedien/media/_shared_media/08_media_library/01_publi cations/schaeffler_2/reprint/downloads_16/rp_ssd_21_de_de.pdf).
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Problem
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Bisherige Erntemaschinen sind nicht mit Sensoren zur Erfassung der Inhaltsstoffe des Schmiermittels von Lagern ausgestattet. Aufgrund der erwähnten, äußeren Umgebungsbedingungen kann es jedoch vorkommen, dass Schmutz und Wasser in das Lager eindringen und es vorzeitig schädigen. Der Schaden wird mangels eines geeigneten Sensors jedoch erst dann bemerkt, wenn das Lager ungewöhnliche Geräusche abgibt oder ganz versagt, was zum Stillstand der Erntemaschine führt.
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Ein anderes, mögliches Problem besteht darin, dass beim Nachfetten des Lagers ein ungeeignetes Fett verwendet wird, das eine andere Zusammensetzung aufweist als das zuvor eingesetzte Fett, wodurch die Fettstruktur des Fettgemischs zerstört und die Schmierfunktion beeinträchtigt werden kann. Ein jeweiliges Fett besteht aus den Inhaltstoffen Basisöl, Additiven und Verdicker, die in einem gewissen Mischungsverhältnis zueinander eingesetzt werden, wodurch die Schmierwirkung des Fetts charakterisiert ist. Werden also konkret Fette mit unverträglichen anderen Fetten mit unterschiedlichen Basisölen, Additiven oder Verdickern gemischt, so kann es im Fettgemisch-zu einer chemischen Reaktion kommen, die zu einer Zersetzung des Fetts führt. Das Lager wird demnach nicht mehr richtig geschmiert und kann in kurzer Zeit beschädigt werden.
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Es liegt demnach das Problem vor, die aufgezeigten Nachteile zu vermeiden oder zu vermindern.
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Erfindung
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Die vorliegende Erfindung wird durch die Patentansprüche definiert.
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Eine Erntemaschine ist mit einem tragenden Gestell und einer Erntegutförder- und/oder -bearbeitungseinrichtung versehen, die durch ein mit Schmiermittel beaufschlagbares Lager am tragenden Gestell abgestützt und/oder durch eine Welle und/oder ein Getriebe, das ein mit Schmiermittel beaufschlagbares Lager enthält, antreibbar ist. Ein elektronischer Sensor ist zur Erfassung von Inhaltsstoffen des im Lager enthaltenen und/oder dem Lager zugeführten und/oder zuzuführenden Schmiermittels eingerichtet. Das Ausgangssignal des elektronischen Sensors wird einer Verarbeitungseinrichtung zugeführt, die zusätzlich mit einer Datenbank für ungewünschte Inhaltsstoffe des Schmiermittels und/oder deren Konzentration verbunden und betreibbar ist, ein Warnsignal bereitzustellen, falls ein Vergleich des Ausgangssignals des Sensors mit der Datenbank darauf hinweist, dass im Schmiermittel ein unerwünschter Inhaltsstoff bzw. in unerwünschter Konzentration enthalten ist. Dazu kann die Sensorposition beispielsweise unmittelbar im Lager oder im Fettreservoir oder an einer beliebigen Stelle im Bereich der Schmierleitung(sanlage) vorgesehen sein.
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Es wird demnach mittels eines Sensors erfasst, welche Inhaltsstoffe das im Lager enthaltene und/oder dem Lager zugeführte bzw. zuzuführende Schmiermittel enthält. Anhand eines Vergleichs mit einer Datenbank für unerwünschte bzw. ungeeignete Inhaltsstoffe und ggf. deren zulässige Konzentration besteht die Möglichkeit, einen Bediener der Erntemaschine oder ein beabstandetes (Wartungs-) Zentrum zu informieren, falls aufgrund unerwünschter Inhaltsstoffe im Schmiermittel eine Beschädigung des Lagers zu befürchten ist, sodass nötigenfalls geeignete Gegenmaßnahmen getroffen werden können, wie Anhalten der Erntemaschine und ein Austausch des Schmiermittels und/oder defekter Dichtungen.
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Insbesondere ist der Sensor eingerichtet, die Inhaltsstoffe des Schmiermittels nahinfrarot-spektroskopisch zu erfassen. Ein derartiger Sensor ist im eingangs genannten Prospekt der Fa. FAG, dessen Inhalt durch Verweis mit in die vorliegenden Unterlagen aufgenommen wird, beschrieben und bildhaft dargestellt. Der Sensor umfasst demnach eine oder mehrere Lichtquellen (z.B. LED oder Glühlampe) für unterschiedliche, diskrete oder kontinuierliche Wellenlängen, die im sichtbaren oder (nah-) infraroten Wellenlängenbereich liegen. Das Licht wird durch ein Fenster auf das Schmiermittel geleitet und das vom Schmiermittel reflektierte oder transmittierte Licht einem Analysator zugeführt, in dem es wellenlängenspezifisch aufgespalten und detektiert wird. Abhängig von den Inhaltsstoffen zeigen sich im aufgenommenen Spektrum gewisse Peaks, anhand derer die Inhaltsstoffe identifiziert werden können, wozu im Sensor oder in der Verarbeitungseinrichtung auf Kalibrierdaten zurückgegriffen wird. Der Sensor kann zudem eine Referenzierung enthalten, d.h. einen Analysator für das von der Lichtquelle abgesandte Licht, um die Alterung der Lichtquelle zu berücksichtigen. Der Vergleich zwischen dem mit dem Sensor gemessenem Inhaltsstoff und den in der Datenbank eingetragenen, unerwünschten Inhaltsstoff kann direkt basierend auf den vom Sensor erfassten Spektren bzw. darin enthaltener Peaks und entsprechenden Daten der Datenbank erfolgen, oder anhand der Spektren wird der sensierte Inhaltsstoff ausgegeben und mit dem entsprechenden Eintrag in der Datenbank verglichen.
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In der Datenbank kann als unerwünschter Inhaltsstoff Wasser und/oder Silizium und/oder Siliziumdioxid und/oder Kalium und/oder Natrium und/oder Titan und/oder Cadmium und/oder Kalzium und/oder Magnesium und/oder Bor und/oder Zink und/oder Phosphor und/oder Barium und/oder Molybdän und/oder Lithium und/oder verschleißspezifische Parameter wie Eisen und/oder Chrom und/oder Zinn und/oder Aluminium und/oder Nickel und oder Kupfer und/oder Blei und/oder Mangan und/oder eine Partikelzählung freier Partikel eingetragen sein. Wenn der Sensor einen oder mehrere dieser Inhaltsstoffe nachweist, ist das ein Zeichen dafür, dass eine Verunreinigung (z.B. Wasser als Anteil von Pflanzensäften oder Si bzw. SiO2 in Sand) in das Lager eingedrungen ist. Es wäre auch denkbar, in der Datenbank Inhaltsstoffe ungeeigneter (nicht vom Hersteller der Erntemaschine zugelassener) Schmiermittel einzutragen. Zudem ist vorstellbar dass beispielsweise der Maschinenbediener über den Zustand der jeweiligen Inhaltsstoffe in der jeweiligen Konzentration in Kenntnis gesetzt wird und ihm Risiken und Abhilfemaßnahmen inhaltsstoffkonzentrationsspezifisch unterbreitet werden können.
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Die Verarbeitungseinrichtung kann betreibbar sein, Informationen hinsichtlich durch den Sensor identifizierter, in einem im Lager verwendeten Schmiermittel enthaltene Inhaltsstoffe und vorzugsweise deren Konzentration in der Datenbank abzuspeichern und im Fall, dass das Signal des Sensors auf andere Inhaltsstoffe oder sich über einen definiert kritischen Bereich ändernde Zusammensetzung der Inhaltsstoffe in einem neu in das Lager eingebrachten Schmiermittel oder im Lager befindliche Schmiermittel hinweist, die sensierten, geänderten Inhaltsstoffe und die abgespeicherten Inhaltsstoffe anhand in der Datenbank abgespeicherter Daten daraufhin zu vergleichen, ob eine unerwünschte chemische Reaktion der geänderten Inhaltsstoffe mit den abgespeicherten Inhaltsstoffen zu erwarten ist und/oder ob beispielsweise ein schadhafter Zustand beispielsweise der Lagerdichtungen und/oder des Lagers vorliegt oder zu erwarten ist, und ggf. ein Warnsignal abzugeben. Auf diese Weise kann das Problem der chemischen Reaktion zwischen unterschiedlichen Schmiermitteln und/oder Dichtungsversagen und/oder Lagerversagen erkannt und gelöst werden.
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Die Verarbeitungseinrichtung kann mit einer zur Anzeige eines Warnsignals eingerichteten Bedienerschnittstelle, die mit einer Anzeigeeinrichtung ausgestattet ist, und/oder drahtlos mit einer beabstandeten Stelle verbunden sein, z.B. einer Werkstatt oder dem stationären oder beweglichen Computer des Besitzers der Erntemaschine. Von der beabstandeten Stelle kann demnach ebenfalls ein Warnhinweis an den Bediener der Erntemaschine gegeben werden, den Betrieb zu unterbrechen und das erkannte Problem zu beheben. Die an die beabstandete Stelle gesandten Daten können auch zur Dokumentation dienen, falls nach einem Schaden am Lager unberechtigte Garantieansprüche geltend gemacht werden sollten, z.B. nach Zufügen eines ungeeigneten Schmiermittels in ein Lager oder ein Betrieb des Lagers ohne Schmiermittel.
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Die beschriebene Anordnung kann bei beliebigen Typen von Erntemaschinen verwendet werden, z.B. Mähdreschern, Ballenpressen und Feldhäckslern. Bei letzterem kann die Erntegutförder- und/oder -bearbeitungseinrichtung eine Vorpresswalze und/oder eine Häckseltrommel und/oder eine Körnerprozessorwalze und/oder ein Nachbeschleuniger sein. Es können aber auch beliebige andere Lager, z.B. von Wellen und Getrieben, überwacht werden.
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Figurenliste
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Anhand der Abbildungen wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische seitliche Ansicht eines Feldhäckslers, und
- 2 eine schematische Draufsicht auf ein Lager eines Körnerprozessors des Feldhäckslers mit einem zugeordneten Sensor.
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In der 1 ist eine Erntemaschine 10 in der Art eines selbstfahrenden Feldhäckslers in schematischer Seitenansicht dargestellt. Die Erntemaschine 10 baut sich auf einem tragenden Gestell 12 auf, welches von vorderen angetriebenen Rädern 14 und lenkbaren rückwärtigen Rädern 16 getragen wird. Die Bedienung der Erntemaschine 10 erfolgt von einer Fahrerkabine 18 aus, von der aus ein an einem Einzugsgehäuse 36 lösbar befestigter Erntevorsatz 20 in Form eines Mähvorsatzes für die Maisernte einsehbar ist. Mittels des Erntevorsatzes 20 abgeschnittenes Erntegut, z. B. Mais oder dergleichen, wird an der Frontseite der Erntemaschine 10 über einen im Einzugsgehäuse 36 angeordneten Einzugsförderer 36 mit Vorpresswalzen 30,32 einer Häckseltrommel 22 zugeführt, die es im Zusammenwirken mit einer Gegenschneide 46 in kleine Stücke häckselt und es einem Körnerprozessor mit zusammenwirkenden Walzen 28, 28' aufgibt, von der aus es zu einer Fördervorrichtung 24 gelangt. Die Walzen 28, 28` können als zylindrische, in Umfangsrichtung verzahnte Walzen hergestellt oder in axialer Richtung wellenförmig gestaltet sein. Das Gut verlässt die Erntemaschine 10 zu einem nebenher fahrenden Transportfahrzeug über einen um eine etwa vertikale Achse drehbaren und in der Neigung verstellbaren Auswurfkrümmer 26. Die Messer der Häckseltrommel 22 können durch eine Schleifeinrichtung 42 geschliffen werden. Im Folgenden beziehen sich Richtungsangaben, wie seitlich, unten und oben, auf die Vorwärtsbewegungsrichtung V der Erntemaschine 10, die in der 1 nach links verläuft.
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Bei der in der 1 gezeigten, selbstfahrenden Erntemaschine 10 sind rotierende Funktionskomponenten wie zum Beispiel die Vorpresswalzen 30,32, die Häckseltrommel 22, die Walzen 28,28' des Körnerprozessors und die Fördervorrichtung 24 sehr hohen Belastungen ausgesetzt. Diese hohen Belastungen resultieren aus hohen Drehzahlen und Drehmomenten der rotierenden Funktionseinheiten, die zur Aufnahme, Bearbeitung und Weitertransport des Erntegutes erforderlich sind. Die Lagerungen dieser rotierenden Komponenten sind neben erwähnten hohen Drehzahlen und Kräften erschwerend den rauen Umgebungsbedingungen einen selbstfahrenden Erntemaschine ausgesetzt. Dies sind u.a. ein breites Temperatureinsatzspektrum, starke Verschmutzung von außen, Wassereintrag, Pflanzensäfte, Vibrationen, Fertigungs- und Montagetoleranzen.
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Die Erntemaschine 10 umfasst einen Vorratsbehälter (Tank) 54 für pastöses oder flüssiges Schmiermittel, wie Fett oder Öl, eine das Schmiermittel daraus entnehmende Förderpumpe 58, die das Schmiermittel durch eine oder mehrere Leitungen 66 zu den einzelnen Lagern 56 der Vorpresswalzen 30,32 und/oder der Häckseltrommel 22 und/oder der Walzen 28,28' des Körnerprozessors und/oder der Fördervorrichtung 24 transportiert, von denen eines in der 2 gezeigt ist. Als Schmiermittel kann ein petrochemisches oder synthetisches oder teilsynthetisches oder mineralisches oder pflanzliches Mittel, insbesondere Fett oder Öl, verwendet werden.
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Die
2 zeigt ein Lager
56, das eine Welle
58 oder Achse der Walzen
28,28' des Körnerprozessors drehbar direkt oder indirekt am tragenden Gestell
12 des Feldhäckslers
10 abstützt. Das Lager
56 umfasst in an sich bekannter Weise einen inneren Lagerring
60, der mit der Welle
58 verbunden ist, einen äußeren Lagerring
62, der mit dem tragenden Gestell
12 verbunden ist und dazwischen angeordnete Wälzkörper
76, die in zwei axial beabstandeten Reihen zwischen den Lagerringen
60,
62 angeordnet und um den Umfang der Welle
58 verteilt sind. Eine Labyrinthdichtung
74 dichtet das Lager
56 gegenüber dem Erntegutfluss ab, wie an sich aus der
EP 1 695 612 A1 bekannt ist.
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Eine Schmiermittelleitung
66 führt das Schmiermittel von der Förderpumpe
58 heran, das durch einen den äußeren Lagerring
62 durchdringenden Zuführkanal von oben her den Wälzkörpern
76 zugeführt wird, z.B. radial von außen in einen Bereich zwischen axial benachbarten Wälzkörpern
76, wie in der
2 gezeigt. Falls das Schmiermittel dünnflüssig ist, könnte es im unteren Bereich des Lagers
56 abgesaugt und wieder in den Vorratsbehälter
54 zurückgeführt werden, wie in der
DE 10 2017 215 466 A1 beschrieben wird. In diesem Fall würde die Pumpe
58 im Erntebetrieb kontinuierlich laufen. Bei dickflüssigem oder pastösem Schmiermittel (Fett) würde die Pumpe
58 hingegen zeit- oder sensorgesteuert aktiviert.
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Am anderen, in der 2 nicht gezeigten Ende der Walzen 28, 28' ist ein weiteres Lager 56 angeordnet, das in der Regel zum in 2 gezeigten Lager spiegelsymmetrisch ist. Das in der 2 gezeigte Lager 56 könnte alternativ oder zusätzlich den Vorpresswalzen 30,32 und/oder der Häckseltrommel 22 und/oder der Fördervorrichtung 24 zugeordnet werden und die Lagerung könnte auch andersartig mit andersartigen Lagertypen und andersartigen Lageranordnungskonzepten ausgeführt sein. Auch könnte das Lager in einem Getriebe oder an anderer Stelle im Antriebsstrang der Vorpresswalzen 30,32 und/oder der Häckseltrommel 22 und/oder der Walzen 28,28' des Körnerprozessors und/oder der Fördervorrichtung 24 angeordnet sein und eine beliebige Welle im Antriebsstrang abstützen.
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Dem Lager 56 ist ein Sensor 86 zugeordnet, der zur Erfassung der Inhaltsstoffe des Schmiermittels im Lager 56 dient. Der Sensor 86 blickt durch ein Fenster 84 aus Saphirglas auf den das Schmiermittel enthaltenden Innenraum 82 des Lagers 56. Anders als dargestellt, muss der Sensor 86 nicht unbedingt an der Unterseite des Lagers 56 angeordnet sein, sondern könnte in Umfangsrichtung des Lagers 56 an einer beliebigen anderen Stelle positioniert werden. Auch könnte der Sensor 86 direkt auf die Laufbahn einer der Wälzkörper 76 angeordnet sein, insbesondere an einer Stelle, an der der Wälzkörper 76 nicht unter Last aufliegt. Es kann sich auch um mehr als einen Sensor handeln. Ein Sensor 86 könnte alternativ oder zusätzlich auch außerhalb der Lagerung 56 an anderer Stelle der Schmiermittelleitung 66 und/oder in dem Vorratsbehälter 54 und/oder in der Förderpumpe 58 angebracht sein.
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Der Sensor 86 ist eingerichtet, die Inhaltsstoffe des Schmiermittels nahinfrarot-spektroskopisch zu erfassen und eine geeignete Ausführungsform des Sensors 86 wird im eingangs genannten Prospekt der Fa. FAG, dessen Inhalt durch Verweis mit in die vorliegenden Unterlagen aufgenommen wird, beschrieben und gezeigt. Der Sensor 86 ist mit einem internen Prozessor ausgestattet, der anhand der vom Sensor 86 erfassen Spektren und in einem Speicher abgelegter Kalibrierungen Signale an eine Verarbeitungseinrichtung 68 abgibt. Die Signale des Sensors 86 betreffen insbesondere die Art der Inhaltsstoffe des Schmiermittels und deren Anteil oder deren Konzentration im Schmiermittel. Die Verarbeitungseinheit 68 ist mit einer Datenbank 88 verbunden, in der unerwünschte Inhaltsstoffe und/oder unterschiedliche akzeptablen Konzentrationen dieser Inhaltsstoffe enthalten sind. Im Fall, dass die Signale des Sensors 86 auf einen in der Datenbank 88 abgelegten, unerwünschten Inhaltsstoff, wie Wasser, Si oder SiO2 und/oder auf unerwünschte Konzentrationen der Inhaltsstoffe hinweisen, dessen Anteil im Schmiermittel oberhalb eines bestimmten Schwellenwerts liegt, gibt die Verarbeitungseinheit ein Warnsignal an eine Bedienerschnittstelle 64 ab.
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Ein Sensor 86 könnte alternativ zur in 2 gezeigten Position oder zusätzlich dazu mit der Leitung 66 zusammenwirken. Durch diesen Sensor 86 könnten Inhaltsstoffe in einem neu in den Vorratsbehälter 54 eingefüllten Schmiermittel, die mit Inhaltsstoffen im zuvor in das Lager 56 eingebrachten Schmiermittel eine chemische Reaktion eingehen und das Schmiermittel zersetzen, erfasst und ebenfalls durch die Verarbeitungseinheit 68 zur Erzeugung eines Warnsignals über die Bedienerschnittstelle 64 herangezogen werden, wenn zuvor die Inhaltsstoffe des zunächst verwendeten Schmiermittels in der Datenbank 88 abgespeichert werden. Diese Vorgehensweise ist jedoch auch mit dem in der 2 gezeigten Sensor 86 möglich.
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Die Signale des Sensors 86 können durch die Verarbeitungseinheit 68 auch genutzt werden, die Pumpe 58 zu aktivieren, wenn anhand der Signale erkennbar ist, dass das Schmiermittel zu erneuern ist. Es sei darauf hingewiesen, dass dieser Sensor 86 auch an andern Lagerkonzepten in verschiedenen Positionen der Lagerung und/oder im Schmierfettreservoir 54 und/oder an beliebiger Stelle und/oder an mehreren beliebigen Stellen im Bereich der Schmierleitung 66 und/oder Schmierleitungsanlage angebracht sein kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1695612 A1 [0003, 0020]
- US 6966994 B2 [0004]
- DE 10225716 A1 [0004]
- DE 112015002470 T5 [0004]
- DE 102017215466 A1 [0021]
