DE2040940B2 - Schmiervorrichtung für eine Lageranordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Sicherstellung einer ausreichenden Schmiermittelversorgung, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben ist.

Es ist eine Vorrichtung zur Sicherstellung einer ausreichenden Schmiermittelversorgung einer an ein Umlaufschmiersystem angeschlossenen Lageranordnung mit einer auf den Druck in der Schmiermittelleitung ansprechenden und auf den Antriebsmotor der im Lager umlaufenden Welle einwirkenden Steuereinrichtung bekannt (DE-PS 8 57 712). Die Hierbei verwendete elektrische Steuereinrichtung setzt den Antriebsmotor nur dann in Bewegung, wenn zwischen den Lagern und der Welle kein metallischer Berührungskontakt auftritt. Hierfür ist in der Schmiermittelzuführleitung ein Kontaktmanometer vorgesehen, das auf einen bestimmten Druck anspricht und einen Kontakt schließt, der die Inbetriebnahme des Antriebsmotors ermöglicht.

Diese Konstruktion schaltet jedoch den Antriebsmo-

tor' erst dann ab, wenn mangels ausreichender Schmiermittelversorgung eine metallische Berührung zwischen Welle und Lager auftritt. In den meisten Fällen ist dies zu spät, weil inzwischen ein Fressen der relativ bewegbaren Teile bereits eingetreten ist. Auch kann das Kontaktmanometer Zustände vortäuschen, die tatsächlich nicht gegeben sind, z. B„ wenn es fälschlich einen ausreichenden oder einen nichtausreichenden Druck angibt, während in der Schmiermittelleitung oder an anderen Stellen eine Störung auftritt

Aus der US-PS 25 02 318 ist eine andere Vorrichtung dieser Art bekannt, bei der jedes Lager eine Steuerbohrung hat, durch die bereits im Lager befindliches Schmiermittel auf einen Druckschalter erwirkt. Hierdurch wird zwar vermieden, daß eine Störung in der Schmiermittelzuleitung zu Meßfehlern führt, doch erfordert diese Ausführung den zusätzlichen konstruktiven Aufwand, daß jedes Lager mit einer Meßstelle versehen werden muß, was aus konstruktiven und Kostengründen oft nicht durchführbar ist Gleichzeitig können diese Steuerbohrungen auch zu Fehlströmungen des Schmiermittelsystems führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit relativ einfachen Mitteln eine Vorrichtung zur Sicherstellung einer ausreichenden Schmiermittelversorgung von Lagern zu schaffen, die bereits wirksam wird, ohne daß eine metallische Berührung zwischen den sich relativ zueinander drehenden Teilen auftritt und ohne daß zusätzliche Steuerbohrungen an den Lagern vorgesehen werden müssen. Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Anspruches 1. Danach wird die Einrichtung, die den Druck in der Schmiermittelleitung als Steuerdruck benutzt, nicht in der Zuleitung oder in zusätzlichen Steuerbohrungen wie beim Stand der Technik, sondern in der Rückleitung des Schmiermittelsystems vorgesehen. Diese Maßnahme bietet die Gewähr einer ausreichenden Schmiermittelversorgung, wobei gewissermaßen das Ergebnis der Schmierung gemessen und in Steuersignale umgewandelt, d. h. eine echte Regelung durchgeführt wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Nachstehend sind zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung an Hand der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt

F i g. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine typische Wellenlagerung mit einer Schmiereinrichtung

F i g. 2 einen Querschnitt durch eine Wellenlagerung ähnlich F i g. 1, wobei im Lagergehäuse eine Druckkammer eingebaut ist und

F i g. 3 ein teilweises Schaltbild für die Sicherheitseinrichtung gemäß der Erfindung.

F i g. 1 zeigt eine Wellenanordnung mit einer Schmiereinrichtung gemäß der Erfindung. Diese Wellenanordnung 5 umfaßt ein Gehäuse 6 mit einer durchgehenden Bohrung 7, die an ihren Enden Aufweitungen zur Aufnahme von Lagern 8 und 9 aufweist. Diese Lager 8, 9 tragen ihrerseits eine Welle 10.

Die Welle 10 weist einen mittleren Abschnitt 11 auf, dessen Durchmesser fast dem Durchmesser der Bohrung 7 entspricht, jedoch einen Ringspalt für einen umlaufenden Ölfilm beläßt. Die Welle 10 weist ferner Abschnitte 12,13 mit geringerem Durchmesser auf, die drehbar in den Lagern 8, 9 gehalten sind. Abschnitt 12 endet in einem konischen Stück 14, während der Abschnitt 13 in ein konisches Stück 15 übergeht.

Jedes Lager 8, 9 ist in axial verstellbaren Tragringen

16, 17 gehalten und ist im Gehäuse 6 in Längsrichtung mittels einer Lagerstellmutter 18 eingestellt. Jede Lagerstellmutter 18 steht in Gewindeeingriff mit einem Kiemmutterring 20, der an einer benachbarten Seite des Gehäuses befestigt ist Die Lager 8, 9 sind mittels Ringen 21, 22 abgedichtet. Ein O-Ring 23 liegt mit den Ringen 21,22 gegen einen zugeordneten Tragring 17 an und das Lager 8 bzw. 9 wird dadurch eingestellt.

An der Welle 10 ist ferner ein Druckring 24 am linken Ende des Abschnittes 13 mittels einer Schraube 25 zur begrenzten Axialbewegung gegenüber der Spindel 10 befestigt Der Druckring 24 weist auf seinem Umfang verteilt eine Vielzahl von Federn 26 auf, die gegen die Schulter des Lagers 8 einen Druck ausüben und Mittel zur Einstellung des Lagers 9 bilden.

Das Gehäuse 6 bildet im dargestellten Beispiel einen Schleifscheibenkopf 27 einer Schleifmaschine. Auf dem linken Ende der Welle 10 sitzt eine Tragnabe 28 für eine Schleifscheibe, während auf dem rechten Ende der Welle 10 eine Riemenscheibe 30 sitzt. Die Welle 10 wird mittels eines Motors 31 angetrieben, der schematisch angegeben ist und eine Antriebsriemenscheibe 32 trägt, die über Riemen 33 mit der Riemenscheibe 30 in Antriebsverbindung steht.

Die Schmierung der Lager 8, 9 erfolgt in üblicher Weise mittels einer Pumpe P, die von einem Motor 34 angetrieben ist. Das Schmiermittel wird von der Pumpe ρ durch eine Leitung 35 in Kanäle 36, 37 im Schleifscheibenkopf 27 geleitet und unter Druck durch Kanäle 38 in den Ringen 21 zu den Lagern 8,9 geführt.

Das Schmiermittel überspült die Lager 8,9 und fließt in die Mitte des Gehäuses 6, so daß es die Bohrung 7, die den mittleren Abschnitt 11 der Welle 10 umgibt, durchspült.

Das Schmiermittel ist in einem Behälter 40 enthalten und wird von dort von der Pumpe P durch eine Leitung 41 angesaugt. Schmiermittel, das aus der Bohrung 7 des Gehäuses 6 austritt, wird durch einen Kanal 42 in eine Rückleitung 43 in den Behälter 40 zurückgeführt.

Das Schmiermittel wird nicht unmittelbar zum Behälter 40 geleitet, sondern gelangt zunächst in einen Vorbehälter 44, dessen Boden 45 überhalb des normalen Schmiermittelstandes des Behälters 40 angeordnet ist.

Der Vorbehälter 44 weist eine lotrechte Wandung 46 auf, die einen Teil der Wandung des Behälters 40 bilden kann, sowie einen Deckel 47. Zusätzlich weist der Vorbehälter 44 vorteilhaft eine Innenwandung 48 auf, die nach Art einer Glocke eine innere Druckkammer 50 einschließt und mit der Wandung 46 eine diese umgebende ringförmige Vorkammer 51 bildet. Die unteren Teile der Kammern 50, 51 stehen miteinander über geeignete Öffnungen 52 zwischen der Innenwandung 48 und dem Boden 45 der Ringkammer 51 in Verbindung und gestatten einen freien Fluß des Schmiermittels zwischen den Kammern 50,51.

Ferner weist der Boden 45 bestimmte Öffnungen 53 auf, die einen Ablauf des Schmiermittels im Vorbehälter 44 in den Behälter 40 gestatten. Ferner weist der Vorbehälter 44 eine Überlauföffnung 54 auf.

Die Rücklaufleitung 43 führt Schmiermittel in die Vorkammer 51 des Vorbehälters 44. Von dort fließt es durch die Öffnungen 52 in die Druckkammer 50, während ein anderer Teil des Schmiermittels durch die Öffnungen 53 in den Behälter 40 zurückfließt. Die gesamte Querschnittsfläche der Öffnungen 53 läßt etwa die Hälfte des Durchsatzes der Pumpe P in den Behälter 40 strömen. Demgemäß ergibt sich ein gradueller Schmiermittelaufbau im Vorbehälter 44, wobei innerhalb der Druckkammer 50 Luft eingeschlossen ist die bei zunehmender Schmiermittelhöhe verdichtet wird. Wenn der Druck der eingeschlossenen Luft oder eines anderen Gases innerhalb der Druckkammer 50 ausreicht, wird ein Druckschalter 4PS geschlossen, der ein Anlaufen des Motors 31 bewirkt.

Es ergibt sich, daß durch Änderung der Gesamtquerschnittsfläche der öffnungen 53 die Geschwindigkeit des Schmiermittelanstieges in der Druckkammer 50 und

ι" damit auch die Zeit, die für den normalen Schmiermittelfluß erforderlich ist um ein Schließen des Druckschalters 4PS zu bewirken und den Motor 31 anlaufen zu lassen, gesteuert werden kann.
Es ergibt sich ferner, daß das rückkehrende

¹"' Schmiermittel weiter in den Vorbehälter 44 fließt, selbst wenn der Druckschalter 4PSbetätigt worden ist

Da die von der Druckkammer 50 eingeschlossene Luft die Endhöhe des darin befindlichen Schmiermittels begrenzt wird das Schmiermittel in der Vorkammer 51

•2» dann so lange ansteigen, bis es durch die Überlauföffnung 54 in den Behälter 40 gelangt.

Es sei noch bemerkt daß etwaiges Schmiermittel, das durch die Ringe 21,22 und die O-Ringe 23 austritt durch Kanäle 55,56 in einer Rückleitung 57 aufgefangen wird,

-' ϊ die in den Behälter 40 führt.

Die in F i g. 1 dargestellte Wellenanordnung und das Schmiermittelsystem hierfür ist mit Ausnahme des Vorbehälters 44 und des Druckschalters 4PS, die gemeinsam eine Sicherheitseinrichtung bilden, von

)» üblicher Bauart.

Gemäß Fig.3 muß der Schalter Pß4 geschlossen werden, um eine Drehung der Welle 10 zu erreichen. Sobald der Schalter PB 4 geschlossen ist, wird ein Stromkreis durch den normalerweise geschlossenen

J"> Wählschalter PSSl zur Erregung des Anlaßrelais MTR 3 der Pumpe P erregt. Die Pumpe P führt das Schmiermittel vom Behälter 40 durch die Leitung 35 zu den Kanälen 36, 37 im Schleifscheibenkopf 27, um die Lager 8, 9 zu schmieren und die Bohrung 7 mit

■ή Schmiermittel zu erfüllen. Das fließende Schmiermittel wird aus dem Gehäuse 6 durch den Kanal 42 in die Rückleitung 43 und von dieser in den Vorbehälter 44 zurückgeleitet. Nach einer begrenzten vorbestimmten Zeitspanne steigt das Schmiermittel bis zu einer

■^ angenommenen Höhe 58 innerhalb der Druckkammer 50 an, um das Schließen des Druckschalters 4PS zu bewirken. Durch Schließen des Druckschalters 4PS wird das Startrelais 94CR für den Motor 31 erregt und die Welle 10 in Drehung versetzt. Gleichzeitig schließt sich

ί<ι der Kontakt 94CR 1 und bildet einen Haltekreis für den Schalter PB 4, der demzufolge nun freigegeben werden kann.

Die Drehung der Welle 10 wird fortgesetzt und während dieser Zeit das Schmiermittel kontinuierlich

>^r> durch die Lager 8, 9 und durch die Überlauföffnung 54 des Vorbehälters 44 sowie durch die Auslaßöffnungen 53 in deren Boden gepumpt. Die Welle dreht sich so lange bis der Wählschalter PSS1 geöffnet wird, um das Relais MTR 3 zu entlasten. Gleichzeitig werden das

ft" Startrelais 94CR entlastet und sowohl die Welle 10 als auch die Pumpe P still gesetzt. Wenn die Pumpe P stillgesetzt wird, sinkt der Schmiermittelstand 58 in der Druckkammer 50 ab, da das Schmiermittel durch die Auslaßöffnungen 53 abfließt, so daß sich der Druckte schalter 4PS wieder öffnet. Die Welle 10 kann so lange nicht wieder angetrieben werden, bis genügend Schmiermittel in der Druckkammer 50 vorhanden ist, um den Druckschalter 4PSerneut zu schließen.

Es ergibt sich, daß das Schmiersystem so ausgebildet ist, daß es den Motor 31 stillsetzt, sobald ein Leck oder eine Verstopfung eintritt, da der Schmiermittelstand 58 in der Druckkammer 50 abgesenkt und der Druckschalter APS geöffnet wird. Der Motor 31 wird somit niemals laufen, ohne daß genügend Schmiermittel durch die Wellenlager fließt.

Da die Druckkammer 50 gemäß F i g. 1 vom Schleifscheibenkopf 27 getrennt angeordnet ist, erfolgt eine gewisse Verzögerung zwischen dem tatsächlichen Zulauf des Schmiermittels zu den Lagern und der Betätigung des Motors 31. Diese Verzögerung ist um so größer als das Schmiermittel eine bestimmte Zeit erfordert, um sich in der Druckkammer 50 anzusammeln. Wie oben erwähnt wurde, kann die Gesamtzeit dadurch verändert werden, daß die Anzahl der Auslaßöffnungen 53, die das Abfließen des Schmiermittels aus dem Vorbehälter 44 in den Behälter 40 steuern, reguliert wird.

F i g. 2 zeigt eine etwas abgewandelte Ausführungsform eines Schleifscheibenkopfes 60. Dieser umfaßt ein Gehäuse 61 mit einer Welle 10, die, wie in F i g. 1 dargestellt, gelagert und angeordnet ist. Die Welle 10 ruht in Lagern 8, 9, von denen nur das Lager 9 dargestellt ist Das Schmiermittel wird der Welle 10 und den Lagern 8, 9 an den Enden der Welle so zugeführt, daß es durch die Lager 8, 9 und dann innerhalb der Bohrung 62 im Gehäuse 61 fließt.

Der Schleifscheibenkopf 60 unterscheidet sich vom Schleifscheibenkopf 27 hauptsächlich dadurch, daß das Gehäuse 61 einen Behälter 63 und eine Druckkammer 64 einschließt, die beide unmittelbar neben der Welle 10 angeordnet sind.

Die Pumpe P, die vom Motor 34 angetrieben wird, saugt Schmiermittel aus dem Behälter 63 durch eine Saugleitung 41 und fördert es durch eine Druckleitung 35 zu den Lagern 8,9, so wie es in F i g. 1 beschrieben ist. Das Schmiermittel fließt zur Mitte des Gehäuses 61 in

die Bohrung 62, die den mittleren Abschnitt der Welle 10 umgibt. Von dort gelangt es in die Druckkammer 64.

Die Bohrung 62 steht über Auslaßöffnungen 66 von gesteuerter Anzahl und Größe mit dem Behälter 63 in Verbindung.

Der untere Teil der Druckkammer 64 steht mit der Bohrung 62 in Verbindung, so daß, wenn das Schmiersystem in Betrieb ist, das Schmiermittel in die Druckkammer 64 einfließt und dort bis zu einer angenommenen Höhe 70 ansteigt und dabei die in der Druckkammer enthaltene Luft bzw. andere Gase verdichtet. Wenn der Gasdruck in der Druckkammer einen bestimmten Wert erreicht hat, der zugleich einer vollen Schmierung der Wellenanordnung entspricht wird der Druckschalter 4PS geschlossen und dadurch der Motor 31 in Gang gesetzt.

Überflüssiges Schmiermittel tritt aus der Bohrung 62 durch einen Kanal 67 in eine Vorkammer 68 im oberen Teil des Gehäuses 61 aus und gelangt von dort durch einen Kanal 65 in den Behälter 63.

Wenn die Welle 10 sich nicht dreht, und wenn die Pumpe P ausgeschaltet ist, fließt das in der Druckkammer 64 befindliche Schmiermittel durch die Ausiaßöffnungen 66 in den Behälter 63 zurück, so daß eine gewisse Zeit erforderlich ist, um eine entsprechende Schmiermittelhöhe in der Druckkammer 64 aufzubauen ehe der Motor 31 wieder in Gang gesetzt werden kann.

Die Betriebsweise der Sicherheitseinrichtung für die Schmierung gemäß F i g. 2 entspricht praktisch derjeni gen nach den F i g. 1 und 3. Das Schaltbild in F i g. 3 is gleichermaßen für die Ausführung gemäß den F i g. 1 und 2 anwendbar.

Mit den beiden Ausführungsformen einer Sicherheitsvorrichtung wird erreicht, daß die Welle in keinem Fall in Drehung versetzt bzw. weiter angetrieben wird, wenn nicht die für eine einwandfreie Schmierung der Lager erforderliche Schmiermittellänge die Lager durchfließt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Sicherstellung einer ausreichenden Schmiermittelversorgung einer an ein Umlaufschmiersystem angeschlossenen Lageranordnung mit einer auf den Druck in der Schmiermittelleitung ansprechenden und auf den Antriebsmotor der im Lager umlaufenden Welle einwirkenden Steuereinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß in der Rückleitung (43) zwischen der Lageranordnung (5) und dem Schmiermittelsammelbehälter (40,63) ein mit der Steuereinrichtung (4PS) verbundener Vorbehälter (44,64) vorgesehen ist, der eine Druckkammer (50, 64) aufweist, in der sich ein der rückfließenden Schmiermittelmenge entsprechender Steuerdruck aufbaut, der sich aus der Differenz zwischen der in den Vorbehälter eintretenden und aus diesem in den Sammelbehälter ausfließenden Schmiermittelmenge ergibt

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorbehälter (44, 64) Überlauföffnungen (54, 67) für überschüssiges Schmiermittel aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorbehälter (44) aus der Druckkammer (50) und einer Einlauf kammer (51) besteht, die mit der Druckkammer in Verbindung steht und die die Überlauföffnung (54) für überschüssiges Schmiermittel aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Boden (45) des Vorbehälters (44) Auslaßöffnungen (53) mit vorzugsweise steuerbarem Querschnitt angeordnet sind.

5. Vorrichtungen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (50) Teil eines Schmiermittelsammelbehälters (40) ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (64) in dem die Lager (8, 9) umgebenden Gehäuse (61) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (64) von der Schmiermittelrückleitung getrennt angeordnet ist und nur Schmiermittel aufnimmt, wenn die Lager (8, 9) ausreichend mit Schmiermittel versorgt sind.