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SCHMIERSYSTEM Die Erfindung betrifft ein elektronisch geregeltes,
gesteuertes und Uberwachtes Schmiersystem fur Maschinen und Anlagen aller Art und
fUr alle gebräuchlichen Schmiermittel, das als Umlauf- oder als Einwegschmierung
ausgebildet sein kann und bei dem daß Abschmieren der einzelnen Lagerstellen nacheinander
in aufeinander folgenden Schmierzyklen geschieht.
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Alle bekannt gewordenen Schmiersysteme besitzen mechanische Dosiereinrichtungen
wie Verteiler, Drosseln, Mengenregler, Zumeßventile usw., die passiv vom Schmiermittelfluß
her betätigt werden, Die Schmiermittelpumpe hat gleichzeitig auch die Energie zur
Betätigung dieser Elemente aufzubringen. Auch eventuell in den Schmierleitungen
befindliche Durchflußmengengeber fUr Uberwachungszwecke benötigen zusdtzliche Energie,
die vom Schmiermittel fluß und damit von der Schmiermittelpumpe aufgebracht werden
muß.
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Nachteilig ist, daß wegen des großen Energiebedarfes dieser mechanischen
Elemente in den Zuleitungen zu den Lagerstellen ein relotiv großer Antrieb und hohe
DrUcke erforderlich sind.
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Ein weiterer Nachteil besteht in der bekannten Tatsache, daß diese
mechanisch bewegten Elemente dem Verschleiß und der Verschmutzung unterliegen und
oft zu Ausfällen neigen. Dies führte in der Vergangenheit bei Maschinen in großen
Anlagen, wie z.B. Pressenstroßen, zu der Forderung nach einer sicheren Uberwachung.
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Diese Forderung konnte durch die Entwicklung von Überwachungssystemen
fUr jede einzelne Schmierstelle oder fUr Vorteiler zwar erfUllt werden, jedoch sind
diese Systeme relativ aufwendig, weil fUr jede Schmierstelle bzw. fur jeden Verteiler
eine individuelle Überwachung benötigt wird.
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Ein weiterer Nachteil der seither bekannt gewordenen Schmiersysteme
ist, daß die Dosierung durch die mechanischen Zuteilorgane auf Umweltbedingungen
wie Öltemperatur, Maschinentemperatur, Ölviskosität usw. keine RUcksicht nimmt und
daß Störeinflusse wie Luftblasen zum zeitweisen Ausfall oder doch zu einer zu geringen
Versorgung einzelner Schmierstellen führen.
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Sehr nachteilig ist bei den seitherigen Schmiersystemen, daß die immer
wieder geforderte Anpassung der benötigten Schmiermittelmengen an die Notlaufeigenschaften
der Lager nur sehr grob vorgenommen werden kann, einerseits weil die Anderung der
zugeteilten Ölmengen nur in großen Stufen möglich ist und andererseits, weil das
Dosieren kleinster Ölmengen etwa unterhalb vom 1 cm³/min auf Schwierigkeiten wegen
nicht vermeidbarer Leckagen stößt. Die Folge ist, daß bei den herkömmlichen
Schmiersystemen
die Lagerstellen aus Sicherheitsgrunden in der Regel stark Überschmiert werden,
was zu erhöhtem Schmiermittelverbrauch führt.
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Dies ist, besonders im Zeichen des Umweltschutzes, ein großer Nachteil
der seitherigen Schmiersysteme.
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Aufgabe der Erfindung ist es, mit Hilfe einer neuartigen Dosierung
und einer einfachen Uberwachung ein Schmiersystem zu schaffen, das die geschilderten
Nachteile der seither bekannten Schmiersysteme nicht aufweist und das darüber hinaus
durch den geringstmöglichen Verbrauch an Schmiermittel umweltfreundlich ist, eine
einfache Montage ermöglicht und das mit Hilfe des elektronischen Regel- und Steuergerätes
besonders einfach einzustellen, zu bedienen und zu warten ist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß an die Stelle
der seitherigen mechanischen Dosierung dei Schmiervorganges durch Verteiler, Drosseln,
Zumeßventile usw. eine Regeleinrichtung tritt, wodurch das genaue Einhalten der
gewunschten Schmiermittelmenge bei jedem Schmiervörgang gewährleistet ist und der
Einfluß von Umweltfaktoren wie Maschinentemperatur, Öltemperatur und Ölviskosität,
Luftblasen usw.
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selbsttätig berücksichtigt wird.
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Elektronisch geregeltes Schmiersystem Bild 1 zeigt den prinzipiellen
Aufbau des Schmiersystems.
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Die Schmierpumpe a fördert in bekannter Weise das Schmiermittel aus
dem Vorratsbehälter 1 über die Haupt- und Nebenleitungen 3, 4 und Uber die Elektromagnetventile
05 zu den Lagerstellen 06 der Maschine. Die Schmiermittelpumpe ist hierbei von solcher
Art, daß sie einen zeitlich annähernd konstanten, vom Gegendruck weitgehend unabhängigen
ölstrom hervorbringt.
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In der Hauptleitung befindet sich vor dem Abgang der Nebenleitungen
ein Durchflußmengengeber mit sehr kurzer Einstellzeit, der seinen gemessenen Wert
dem elektronischen Dosier- und Uberwachungsgeröt EDU 9 laufend mitteilt.
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Die Dosierung der Schmiermittelmenge fUr die einzelne Lagerstelle
geschieht durch das EDU-Gerdt in folgender Weise: Das Abschmieren der einzelnen
Lagerstellen erfolgt hintereinander, beginnend mit den Lagerstellen 1, 2 usw. und
endend mit der Lagerstelle n. Dazu öffnen nacheinander die den Lagerstellen zugeordneten
Elektromagnetventile
und geben den Schmiermittelfluß frei. Haben
alle Lagerstellen abgeschmiert, fließt wdhrend der Restzeit der Zyklusdauer das
Schmiermittel Uber das sich öffnende Druckbegrenzungs-Ventil durch die Überschlußleitung
7 zurück in den Vorratsbehälter 1.
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Die fur die einzelnen Lagerstellen 1 ... n erforderlichen Schmiermittelmengen
können bequem im Schaltschrank oder am Bedienpult an der Sollwerteingabe 8 eingestellt
werden. Ist nun beispielsweise die Lagerstelle k an der Reihe, so öffnet das zugehörige
Ventil und der Durchflußmen gen geber meldet die Augenblickswerte des fließenden
Schmiermittels an das EDU-Gerdt. Dort werden die Augenblickswerte zeitlich in bekannter
Weise analog oder digital zum Istwert aufsummiert oder integriert.
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Hat der Istwert den vorgegebenen Sollwert erreicht, wird das Ventil
geschlossen und das nöchste Ventil geöffnet. Dort beginnt das Spiel von neuem.
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Nachdem alle Lagerstellen abgeschmiert sind, fließt fur den Rest der
Zykluszeit, wir wollen sie Restzeit nennen, das von der Pumpe kommende Schmiermittel
Uber das Ventil zurück in den Vorrotsbehälter.
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Die dem einzelnen Lager zugeführte Schmiermittelmenge wird bestimmt
durch die Sollwertvorgabe und damit auch durch die Öffnungszeit des Ventils innerhalb
des Schmierzyklus sowie durch die Anzahl der Schmierzyklen in der Zeiteinheit, z.B.
innerhalb einer Minute. Durch Variieren der Restzeit kann die Anzahl der Zyklen
in der Zeiteinheit verändert werden.
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Die Zykluszeit wird in dem EDU-Gerut durch einen Taktgeber erzeugt.
Sie kann entweder manuell verstellt werden oder/und mit Hilfe einer Anpaßschaltung
und mittels geeigneter Geber von Einflußgrößen wie Temperaturen und Viskosität des
Schmiermittels abhängig gemacht werden.
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Die Überwachung des Ablaufes setzt sich zusammen aus der Uberwachung
der einzelnen Abschmierzeiten innerholb der Zykluszeit sowie aus der Uberwachung
der Restzeit bzw. der Zykluszeit selbst. Beides geschieht in an sich bekannter Weise,
z.B. durch Uberwachungszeitglieder, die aus SicherheitsgrUnden zwei- oder mehrkanalig
ausgefuhrt werden und deren Ausgänge einer Einschaltkontrolle unterzogen werden.
FUhrt die Überwachung zu einer Störungsmeldung, so wird die Maschine abgeschaltet
und der Fehler angezeigt.
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Das Uberwachen der einzelnen Abschmierzeiten benötigt nicht fur jede
Stelle eine eigene Überwachungseinrichtung. Es genügt vielmehr das zeitliche Überwachen
der jeweils gerade im Eingriff befindlichen Schmierstelle. Hierbei wird beim Einstellen
des Sollwertes an der Sollwerteingabe gleichzeitig auch eine zugehörige Uberwachungszeit
eingestellt.
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Ist der Schmiervorgang nach dieser Überwachungszeit noch nicht abgeschlossen,
erfolgt die Störungsmeldung und die Anzeige der gestörten Stelle. Das Uberwachen
der Restzeit und das Einstellen der Uberwachungsdauer gekoppelt mit dem Einstellen
der Restzeit selbst kann in gleicher Weise erfolgen.
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Die genannten Überwachungen fuhren stets dann zur Störungsmeldung,
wenn nicht genügend U1 zu der oder zu den Lagerstellen gefördert wird (z.B.
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Versagen eines Ventiles, elektrischer Leitungsbruch, Verstopfen der
Leitung oder des Lagers). Zusätzlich kann durch eine Druckuberwachung mit Hilfe
eines Druckwertgebers der Druckabfall in der Leitung gemeldet werden (Versagen der
Pumpe, Fehlen von Schmiermittel, Bruch der Schmierleitung, dauerndes Öffnen eines
Ventils usw.). Wie bereits erwähnt sind wdhrend der Restzeit alle Elektromagnetventile
geschlossen. Der Druck steigt daraufhin im Rohrleitungssystem stark an und wird
durch das Überdruckventil 8 begrenzt. Der Druckwertgeber 0 wird auf einen Wert zwischen
dem Normaldruck und dem Uberdruck, bei dem das Uber druckventil anspricht, eingestellt.
Die Signaigebe des Druckwertgebers wdhrend der Restzeit ist ein Zeichen fur den
ordnungsgemäßen Zustand des Schmiersystems.
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Gleichzeitig läßt sich die Aussage des Druckwertgebers während des
Abschmierens der einzelnen Lagerstellen zur Uberwachung heranziehen. Der Druck darf
in dieser Zeit nicht Uber einen bestimmten Grenzwert ansteigen.
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Eine Vereinfachung ergibt sich, wenn man den Druckwertgeber in das
Uberdruckventil einbaut, beispielsweise unter Verwendung eines Mikroschalters, eines
Schutzgasschalters oder vorzugsweise eines Anndherung schalters.
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Eine andere Vereinfachung ergibt sich, wenn der Durchflußmengengeber
als Differenzdruckgeber aufgebaut ist und wenn man diesen, wie das Bild 1 zeigt,
zwischen de. Abgang der Uberschußleitung und dem Abgang zur ersten Lagerstelle legt.
Da an dieser Stelle in der Rostzeit kein Schmiermitteltransport stattfindet, ist
der Differenzdruck zwar gleich Null, der Absolutwert steigt jedoch auf den am Uberdruckventil
eingestellten Wert an und kann zur Überwachung des Systems abgefragt werden.
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Die besonderen Vorteile des elektronisch geregelten Schmiersystems
sind: a) Es werden keine den mechanischen Verschleiß unterliegenden Zumeßglieder
wie Verteiler, Drosseln, Zumeßventile usw. verwendet. Diese Teile geben erfahrungsgemäß
besonders häufig Anlaß zu Ausfällen und erfordern eine umfangreiche Lagerhaltung
bei Hersteller wie bein Anwender.
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b) Der Sch.iermittelfluß wird durch ein besonders einfach aufgebautes,
hurzhubiges und wenig störanfälliges Elektromagnetventil unterbrochen.
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Ventile dhnlicher Bauart werden z.Bw als Einspritzventile fUr PKW-Motoren
verwendet und haben dort ihre Robustheit bewiesen. Sie lassen sich mit besonders
kurzen Anzugs- und Abfallzeiten konstruieren und ermöglichen damit einen weiten
Verstellbereich der Schmiermittelmenge. Auch die Lagerhaltung gestaltet sich besonders
einfach, da fUr jede Schmierstelle unabhangig von der zugeführten Menge das gleiche
Ventil verwendet werden kann.
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c) das Rohrleitungssystem ermöglicht im Gegensatz zu dem bekannten
Zweileitersystei sowie dem Mehrkreispumpensystem geringsten Loitungsaufwand. Hauptleifuns
und Nebenleitungen können mit dem gleichen Rohrinnendurchmesser ausgeführt werden.
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d) Die Schmierpumpe ist vorzugsweise eine robuste und billige Zahnradpumpe,
Flugelzellenpumpe oder Drehkolbenpumpe.
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e) Jede Schmierstelle erhält bei jedem Schmiervorgang durch die elektronische
Dosierung die genaue, vorher individuell auf das Lager einem stelle Schmiermittelmenge
pro Zeiteinheit. Eine stufenlose Menge-- verstellung ist während des Betriebes im
Schaltschrank möglich. Da es sich hierbei nicht um eine Steuerung sondern um einen
Regelvorgang handelt (Soll-Istwert-Vergleich), werden automatisch alle Störfaktoren
wie Leckagen, Viskositätseinflüsse, Temperaturschwankungen, besonders bei der anlaufenden
Maschine, usw. ausgeregelt. Die einzelne Schmierstelle muß nicht mehr wie seither
aus Sicherheitsgründen stark Uberschmiert werden. Dadurch ergibt sich eine umweltfreundliche
Reduzierung des Schmiermittelbedarfes besonders bei Einwegschmierungen.
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f) Gleichzeitig mit dem geregelten Dosiervorgang kann eine lückenlose
Uberwachung des gesamten Schmiervorganges einher gehen. Man setzt dazu die Elektromagnetventile
so dicht wie möglich an die Lagerstelle
oder sogar in die Lagerstelle
ein, um die Uberwachung auch auf das Rorhleitungssystem auszudehnen. Uberwacht werden
sämtliche Fälle des mechanischen Versagens wie Pumpenausfall, Schmiermittelmangel,
Rohrleitungsbruch, Ventilausfall usw., aber auch das Versagen der Elektronik, das
Unterbrechen-oder Kurzschließen der elektrischen Zuleitungen zu den Gebern und den
Ventilen, der Ausfall der Ventilspulen usw. Die Störungsanzeige erfolgt bezogen
auf die gestörte Stelle.
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g) Der benötigte Durchflußmengengeber kann vorzugsweise als Differenzdruckgeber
ausgeführt sein. Gegebenenfalls kann man den Absolutbetrog des gemessenen Druckes
zur Uberwachung des Schmiersystems verwenden; der Druckwertgeber kann dann entfallen.
Jedoch kann der Durchflußmengengeber auch als linearer Kolbengeber oder als Taumelkolbengeber
ausgebildet sein; in manchen Fällen (z.B. Zahnrodpumpen fur Fettschmierung) genügt
auch ein digitaler Drehzahlgeber als Mengendurchflußgeber. In diesen Fellen liegt
das Eingangssignal fUr die Istwert-Bildung digital vor. Zu seiner Integration kann
donn beispielsweise ein Summenzöhler dienen.