DE2618362A1

DE2618362A1 - Verfahren und vorrichtung zum zerstaeuben von oel

Info

Publication number: DE2618362A1
Application number: DE19762618362
Authority: DE
Inventors: Masakuni Hirata; Yukio Matsuzaki
Original assignee: Nippon Oil Corp
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 1975-07-17
Filing date: 1976-04-27
Publication date: 1977-02-03
Also published as: JPS5211371A; GB1521215A

Description

Anmelder : NIPPON OIL COMPANY LIMITED,

No, 3-12, Nishi-Shinbashi 1-chome, Minato-ku, Tokyo, Japan

Verfahren und Vorrichtung zum Zerstäuben von Öl.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bildung eines 01-nebels und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, Die Erfindung ist insbesondere dafür geeignet, hochviskoses Öl zu zerstäuben und Ölnebel zu liefern.

Gemäss der Erfindung kann Schmieröl mit hoher Viskosität innerhalb eines bestimmten Bereiches, das für seine Zerstäubung herkömmlicher Weise die Erhitzung von grossen Mengen zugeführter Luft erfordert, leicht in eine Luft-Nebel-Mischung mit hohem Olgehalt umgewandelt werden, ohne dass die

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zugeführte Luft erhitzt werden muss.

Es wurde bisher angenommen, dass das einzige Verfahren, das die Zerstäubung von hochviskosem Öl ermöglicht, darin besteht, dass Luft, die zugeführt werden soll, auf etwa 93 C bis 150°C erhitzt wird, und es war bisher kein anderes praktisch durchführbares Verfahren gefunden worden. Ein Versuch bestand darin, die Viskosität von derartig hochviskosem Öl durch Erhitzen zu verringern und dadurch den gewünschten Ölnebel zu erhalten, jedoch war das Verfahren praktisch nicht durchführbar, da die Menge des Ölnebels viel zu klein war. Wenn Schmieröl erhitzt und auf hohen Temperaturen gehalten wird, schreitet oxidative Zerstörung des Öles fort und verschlechtert die Brauchbarkeit des Öles. Dies ist ein anderer Nachteil bei dem Versuch, Öl zu erhitzen. Obgleich die Zerstäubung einer vorherbestimmten Menge hochviskosen Öles durch das derzeit praktisch angewendete Verfahren der Erhitzung der zugeführten Luft möglich ist, weist dieses Verfahren ebenfalls seine Nachteile auf. Einer der Nachteile besteht darin, dass die Erhitzung grosser Mengen von Luft eine grössere Wärmemenge als die Erhitzung des Öles erfordert. Auch muss wegen der Notwendigkeit, eine Erhitzungskammer für die zuzuführende Luft vorzusehen, die Grosse der Apparatur selbst vergrössert werden. Da ferner die geschmierten Teile von Maschinen durch die Luft gekühlt werden, die das fluide Schmiermittel in Form von Ölnebel mit sich führen, nimmt die Kühlfähigkeit der Luft-Nebel-Mischung unvermeidbar durch die Verringerung des spezifischen Gewichtes der Luft ab, wenn die zugefiihrte Luft erhitzt wird, vorausgesetzt dass die Menge des schmierenden Öles konstant bleibt. Zum Beispiel ist Luft von Raumtemperatur (25°C) der von 120°C etwa 30 % überlegen beim Kühlen von geschmierten Teilen von Maschinen. Dies stellt ein ernstes Problem speziell dann dar, wenn der Temperaturanstieg eines Lagers und dergleichen zum Zwecke der Verbesserung der Leistungsfähigkeit einer Maschine, an der die Aerosol-Schmierung durchgeführt wird, vermieden werden muss, und der Nachteil ist besonders unter den erschwerten

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Schmierbedingungen bemerkbar, die ein hochviskoses Öl erfordern.

Die vorliegende Erfindung bietet eine zufriedenstellende Lösung für die oben angegebenen Probleme bezüglich der Ölerhitzung, und da die Erhitzung der zugeführten Luft wegfällt, ist der Nachteil, der sich durch die Erhitzung der Luft ergibt, ebenfalls beseitigt und es kann wirksamer Ölnebel stabil erzeugt werden.

Bei den Ölheizversuchen in der Vergangenheit ist der Öltank oder Ölbehälter erhitzt worden. Da üblicherweise die Menge an Öl, die als Schmiermittel verwendet werden soll, viel kleiner als die Menge des in dem Tank gespeicherten Öles ist, wird der grössere Teil des Öles in dem Tank über eine lange Zeitdauer auf hohen Temperaturen gehalten und unterliegt damit der Verschlechterung durch Oxidation. Ein anderes Problem bei diesen Verfahren, bestand darin, dass das so erhitzte Öl aufgrund der Abkühlung der Luft durch Expansion auf seinem Weg zu der Düse merklich abgekühlt wurde, und zwar kurz bevor es durch die zugeführte Luft zerstäubt wurde, und daher ist es schwierig, selbst wenn das Öl auf eine sehr hohe Temperatur in dem Tank erhitzt wird, die Viskosität des Öles bei der Zerstäubung auf einen zufriedenstellenden Wert zu verringern.

Gemäss der Erfindung kann die Viskosität des Schmieröles in der Düse gesteuert werden, ohne dass erhitzte Luft verwendet wird. Das heisst, dat.^ ein Heizelement auf dem Weg des Öles ganz dicht vor der Düse angebracht wird, so dass nur das Öl, das zerstäubt werden soll, erhitzt werden kann. Dadurch werden die Wärmeverluste von dem Öl durch die Wand der Ansaugleitung drastisch verringert, und die vorherbestimmte Menge an Ölnebel kann durch das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung erhalten werden. Ferner wird durch die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geschaffen. Das Verfahren und die

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Vorrichtung weisen auch im Vergleich zum Stand der Technik, bei dem das gesamte in dem Tunk gespeicherte Schmieröl auf den hohen Temperaturen gehalten wird, den Vorteil auf, dass die Zeit, während der das Schmieröl auf den hohen Temperaturen gehalten wird, extrem abgekürzt wird, so dass zerstörende Effekte wie oxidative Zersetzung vermieden werden können. Vorzuziehen ist, dass der Ölheizabschnitt und der Düsenabschnitt aus einem Material mit niedriger WärmeleitlFähigkeit hergestellt werden. Sogar wenn das Schmieröl auf 80°C erhitzt wird und eine Leitung aus einem üblichen Metall mit 1 mm innerem Durchmesser verwendet wird, die in die Luft mit Raumtemperatur ungefähr 2 mm hineinragt, fällt die Öltemperatur um etwa 30 C und das Öl kann nicht wirksam auf der vorherbestimmten Viskosität gehalten werden, wodurch die Menge an Ölnebel abnimmt. Dieser Nachteil kann in hohem Masse durch die Verwendung einer Düse, die aus wärmeisoierenden Materialien hergestellt ist, vermieden werden.

Nach der Erfindung kann ferner Öl wirksam erhitzt werden, dessen Viskosität gesteuert werden muss, damit eine vorherbestimmte Menge an Ölnebel erzeugt wird. Darum weist die Erfindung auch noch den weiteren Vorteil gegenüber der Verwendung von erhitzter Luft auf, dass der Verbrauch an elektrischer Energie zur Erhitzung des Elementes bemerkenswert niedrig ist.

Im folgenden wird eine \usführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.

Die Zeichnung, Figur 1, zeigt eine vertikale Ansicht der erfindungsgemässen Vorrichtung teilweise im Schnitt.

In dem Ausführungsbeispiel enthält die Vorrichtung nach der Erfindung den Öltank 3, die Schmieröl-Heizkammer 7, die Düse 10, das Venturirohr 2 und eine Prallblechplatte (Baffle-Platte) 11. Obgleich es in der Zeichnung nicht dargestellt ist, enthält die Vorrichtung ebenfalls ein Öltemperaturmess- und

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Steuergerät und einen Druckluftgenerator für Luft mit konstantem Druck.

Die saubere Luft wird von dem Druckluftgenerator über ein (nicht dargestelltes) Filter zugeführt und von der Lufteinlassleitung 1 in das Venturirohr 2 zur Erzeugung von Ölnebel eingeführt_t und das Venturirohr 2 öffnet sich in den Deckel 15 des Öltanks 3. Andererseits wird das Schmieröl, das zerstäubt werden soll, in dem Tank 3 gespeichert, wird durch den Unterdruck angesaugt, der durch den zugeführten Luftstrom in dem Venturi-Abschnitt erzeugt wird, wird durch das Filter 4 und die Leitung 5 zum oberen Teil des Öltanks geleitet, wobei seine Durchflussmenge durch das Ventil 6 gesteuert wird, und in die Schmieröl-Heizkammer 7 eingeführt. Wenn wegen der hohen Viskosität des Schmieröles keine ausreichende Durchflussmenge aufgrund des Strömungswiderstandes durch die Viskosität auf dem Leitungsweg zu der Schmieröl-Heizkammer erzielt werden kann, kann das Öl in dem Tank 3 auf eine geeignete Temperatur vorgeheizt werden, die die Leistungsfähigkeit des Schmieröles noch nicht beeinträchtigt, was beispielsweise durch ein Vorheizelement 13 bewirkt wird, das innerhalb des Tanks 3 angebracht ist. Die speziell zu wählende Vorheiztemperatur hängt von der Viskosität des Öles ab.

Wenn beispielsweise ein Öl mit einer Viskosität von weniger als 80 Centistokes bei 37,8 C verwendet wird, ist das oben beschriebene Element 13 nicht notwendig. Die Temperatur in dem Tank wird durch das thermoelektrische Thermometer 14 gemessen und gesteuert. Das in die Heizkammer 7 eingeführte Schmieröl wird durch ein elektrisches Heizelement 8 in einem Schutzrohr, das in der Heizkammer angebracht ist, auf die Temperatur erhitzt, bei der die Viskosität des Öles auf den vorherbestimmten Wert verringert ist. Das Öl wird weder oxidiert noch zersetzt oder sonstwie verschlechtert durch eine lokale Temperaturerhöhung, die beispielsweise durch direkten Kontakt des Öles mit dem Heizelement entstehen könnte. Die

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Temperatur in der Huizkammer wird durch ein thermoelektrisehes Thermometer 9 gemessen und gesteuert. Das Schmieröl, dessen Viskosität in der Ileizkammer auf den vorherbestimmten Wert eingestellt wird, wird an der Düse 10, die an dem Venturi-\bschnitt vorgesehen ist, zerstäubt, wobei die zugeführte Luft ebenfalls in den Venturi-\bschnitt eingeführt wird. Um tatsächlich die gewünschte Viskosität des Öles, die es in der das elektrische Heizelement enthaltenden Heizkammer erhalten hat, bis zum Ende der Düse aufrechtzuerhalten, ist es vorteilhaft, die Heizkammer und die Düse aus Materialien mit niedriger Wärmeleitfähigkeit wie z.B. aus aufgeschäumtem Harz oder aufgeschäumtem Glas herzustellen. Das an dem Venturi-4bschnitt zerstäubte Schmieröl, das durch die Düse eingeführt worden ist, tritt zuerst in den oberen Raum in den Tank 3 ein und stösst an die Prallplatte 11, die vor dem Venturirohr angebracht ist. Auf diese Weise bleiben die grossen Ölteilchen an der Prallplatte hängen und kehren in den Ölbehälter zurück, wobei sie von den kleinen Ölteilchen abgetrennt werden. Der Ölnebel, von dem die grossen Teilchen durch die Prallplatte entfernt worden sind, wird durch den Ölnebel-Auslass 12 zu den Teilen der Maschine geleitet, die eine Schmierung unter erhöhtem Druck erfordern. Dieser Ölnebel-Auslass 12 ist an dem oberen Teil des Tanks und an der Seitenwand angebracht, die den Raum zwischen der Öloberflache und dem Tankdeckel umschliesst.

Die durch die vorliegende Erfindung erzielten Vorteile sind folgende:

(A) Da das Öl nur eine kurze Zeitdauer direkt vor dem Zerstäuben erhitzt wird, können zerstörende Effekte vermieden werden, die auftreten, wenn das Schmieröl der oxidativen oder thermischen Zersetzung und Verschlechterung unterworfen wird.

(B) Da Luft mit niedrigen Temperaturen zur Zerstäubung verwendet werden kann, kann die Kühlkapazität pro Mengeneinheit des Schmieröles an den zu schmierenden Teilen verbessert werden.

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(C) Der elektrische Energieverbrauch für die Erhitzung des Schmieröles zum Zerstäuben wird extrem klein.

(D) Es kann Ölnebel mit schmaler Vorteilung der Teilchendurchmesser aus Ölen mit breit variierenden Viskositäten erhalten werden.

Weiterhin besteht eine enge Beziehung zwischen dem Heizverfahren und der Menge an Ölnebel, wie es in der folgenden Tabelle 1 angegeben ist. Daraus ist klar ersichtlich, dass nach dem Heizverfahren der vorliegenden Erfindung eine beachtlich grosse Menge an Ölnebel stabil erzeugt werden kann.

Tabelle 1

Beziehung zwischen dem Heizverfahren und der ölnebel-Menge.

Zerstäubungsbedingung Ölnebel-Menge

(ml/h)

Keine Erhitzung 9,85

Erhitzung der zugeführten Luft 33,9

Erhitzen des Schmieröles in
der Düse mit einem elektrischen Heizelement 30,4

Anmerkung: Das Testprobenöl besass die Viskosität von 320 Centistokes bei 37,8°C.

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Claims

Pa t ent a nsi> r'

\lj Verfahren zum Zerstäuben von Öl, bei dem ein Strom aus einem gasförmigen FLuid an der Öffnung einer Düse vorbeigeführt wird, die senkrecht zu der Richtung des gasförmigen Fluidstromes ausgerichtet ist und durch die das öl zugeführt wird, um dadurch einen Ölnebel zu bilden ,dadurch gekennzeichnet , dass das Öl kurz vor seinem Durchgang durch die Dllsenöffnung erhitzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , dass das Öl erhitzt wird, wenn es in bzw. durch die Düse strömt.

3. Verfahren nach 'Vnspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , dass das Öl mittels eines elektrischen Heizelementes erhitzt wird, das durch eine Steuervorrichtung gesteuert wird, um so die Öltemperatur nach Wahl zu steuern.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Öl Schmieröl ist und der Ölnebel zu schmierenden Teilen zugeführt wird.

5. Vorrichtung zur Ölzerstäubung ,dadurch gekennzeichnet , dass sie ein Ölreservoir oder einen öltank (3), eine Düse (10), Verbindungsleitungsglieder (4,5,6,7 ...), die die Düse (10) mit dem Öltank (3) verbinden und das Öl von dem Öltank der Düse zuführen, und Einrichtungen enthält, die einen Strom aus einem gasförmigen Fluid an der Öffnung der Düse (10) gerichtet vorbeiführen, um dadurch einen Ölnebel zu bilden, wobei die Verbindungsleitungsglieder eine öl-Heizkammer (7) umfassen und eine Heizung vorgesehen ist, die das Öl während seines

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Durchgangs durch diese Kammer (7) in Richtung auf die Düse erhitzt.

β. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , dass die Öl-Heizkammer (7) in Olströmungsrichtung unmittelbar vor der Diise (10) vorgesehen ist und sich die Heizung (8) bis in den Düs.enbereich bzw. in die Düse (10) erstreckt.

7. Vorrichtung nach \nspruch 5 oder β , dadurch gekennzeichnet , dass die Heizkammer (7) mit einem elektrischen Heizelement (8) versehen ist, das durch eine Steuer- und Regelvorrichtung gesteuert wird, durch die die Temperatur des durch die Kammer (7) in Richtung auf die Düse (10) strömenden Öles eingestellt wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, 6 oder 7 , dadurch gekennzeichnet , dass die Heizkammer (7) und die Düse (10) aus Materialien mit niedriger Wärmeleitfähigkeit hergestellt sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Öldurchfluss-Steuerventil (6) innerhalb der Verbindungsleitungsglieder in Olströmungsrichtung vor der Heizkammer (7) vorgesehen ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis S , dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorheizeinrichtung (13) in dem Reservoir (3) vorgesehen ist, um das Öl in dem Reservoir auf eine relativ niedrige Temperatur zu erhitzen.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10 , d a durch gekennzeichnet, dass der Strom aus dem gasförmigen Fluid an der Düsenöffnung

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vorbei in den oberen T^iI des Öltanks (.3) gerichtet ist und dort auf eine Prallplatte (11) auftrifft, mit der grosse nitröpfchen von dem Ölnebel abgetrennt und in das Reservoir zurückfallen gelassen werden.

12. Verwendung einer Vorrichtung zur Ölzerstäubung nach einem der Ansprüche 5 bis 11 in einer Maschinenan— Ordnung mit einem Schmiersystem, um den zu schmierenden Maschinenteilen einen in der Vorrichtung erzeugten Schmierölnebel zuzuführen.

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