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Verfahren und Vorrichtung zur Sicherstellung
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einer Zwangsschmierung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Sicherung
von über eine Schmiermittelpumpe zwangsgeschmierte Kraft- und Arbeitsmaschinen,
insbesondere unter Belastung.
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Zwangsgeschmierte Maschinenteile, insbesondere zwangsgeschmierte Antriebsmotoren
und/oder Hochdruckpumpen besitzen eine, die Zwangsschmierung bewirkende Oelumlaufpumpe,
die das Schmiermitteloel in die zu schmierenden Lagerstellen drückt. Bei Schmiermittelausfall
erfolgt unter Last in kurzer Zeit ein Festfressen
der Lager. Dies
kann besonders dann passieren, wenn die Maschinenteile auf Fahrzeugen montiert sind,
die unter extremer Schräglage arbeiten müssen. Wird kein Oel mehr gefördert, fällt
zwar der Oeldruck ab, die Maschinenteile bleiben jedoch weiterhin unter Belastung,
da auf den abgefallenen Oeldruck nicht mit.unverzüglicher Stillsetzung der Maschine
geantwortet werden kann.
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Daraus resultiert die dieser Erfindung zugrunde liegende Aufgabe,
die darin besteht, daß ein Verfahren angegeben werden soll, mit dessen Hilfe die
Kraft und/oder die Arbeitsmaschine nur dann Last abgibt/aufnimmt, wenn das notwendige
Schmiermittel zur Verfügung steht, wobei auf die Zuführung von Fremdenergie verzichtet
werden soll und das einfach und betriebssicher durchzuführen ist;-darüber hinaus
besteht die Aufgabe darin, eine Vorrichtung zur bevorzugten Durchführung des Verfahrens
anzugeben.
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Nach der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Belastung
der Maschinen durch eine die Lastabgabe bzw. -aufnahme beeinflussende Hydrauliksteuerung
erfolgt, wobei dem von der Schmiermittelpumpe der Zwangsmittelschmierung geförderten
Schmiermittel einen Teil abgezweigt , der Hydrauliksteuerung als Hydraulikflüssigkeit
zugeführgwird und wobei der Druck der Hydraulikflüssigke11 die Lastabgabe bzw. Lastaufnahme
bestimmt. Darüberhinaus wird vorgeschlagen, daß der Druck des abgezweigten Schmiermittels
vor der Verwendung als Hydraulikflüssigkeí; erhöht wird. Schließlich wird vorgeschlagen,
daß die Druckerhöhung proportional dem Schmiermitteldruck erfolgt Durch diese Vorschläge
wird erreicht, daß die Belastung der zwangsgeschmierten Maschine begrenzt wird,
wobei die Begrenzung von der Höhe des als Hydraulikflüssigkeit verF wendeten Schmiermittel
gegeben ist. Nur wenn die die Zwangsschmierung besorgende Schmiermittelpumpe Schmiermittel
fördert, kann daher ein Druck aufgebaut werden, der eine Lastabgabe bzw. -aufnahme
erlaubt. Fällt der Schmiermitteldruck ab, etwa weil kein Schmiermittel aus
dem
Schmiermittelsumpf angesaugt wird oder weil Pumpenaus fall vorliegt oder weil eine
Leitung gebrochen ist, wird die Lastabgabe bzw. -aufnahme über die Hydrauliksteuerung
sofort heruntergesetzt, ein Laufen unter Last wird verhindert. Dabei ist es vorteilhaft,
wenn der Druck des abgezweigten Schmiermittels zusätzlich erhöht wird. Dadurch können
auch größere Kräfte über Hydraulikzylinder oder andere hydraulische Stellglieder
überwunden werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Druckerhöhung proportional
dem Schmiermitteldruck erfolgt. Dadurch kann die Leistung fein dosiert so begrenzt
werden, daß immer eine ausreichende Schmierung der Maschinen gegeben ist. Eine Leistungsabgabe
bleibt somit immer in den Grenzen,bei denen eine ausreichende Schmierung der zu
schmierenden Stellen, insbesondere der belasteten Lager gegeben ist, wodurch ein
Schaden, insbesondere ein Festfressen der Maschine vermieden wird.
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Zur Durchführung des Verfahrens wird vorgeschlagen, daß die Ausgangsleitung
der Schmiermittelpumpe einen Abzweig aufweist, der mit einer Druckerhöhungspumpe
verbunden ist und das der Ausgang der Druckerhöhungspumpe mit einem die Lastabgabe
bzw. -aufnahme bestimmenden hydraulisch gesteuerten Glied verbunden ist. Durch diese
Schaltung wird erreicht, daß am Ausgang der Druckerhöhungspumpe eine Hydraulikflüssigkeit
unter Druck dann ansteht, wenn von der Schmiermittelpumpe ausreichend Schmiermittel
gefördert wird. Dabei ist die von der Druckerhöhungspumpe geförderte Flüssigkeit
identisch mit dem Schmiermittel; sie wird lediglich nicht mehr zum Schmieren sondern
als Hydraulikflüssigkeit eingesetzt.
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Weiter wird vorgeschlagen, daß die Hochdruckpumpe in an-sich bekannter
Weise ein auf der Druckseite angeordnetes Lastventil aufweist, wobei das Lastventil
ein hydraulisch gesteuertes Ventil ist, daAtier Ausgangsleitung der Schmiermit g
bzw. mit dem Ausgang der Druckerhöhungspumpe verbunden ist. Darüberhinaus wird vorgeschlagen,
daß die Ausgangsseite des Lastventils der Hochdruckpumpe über eine Verbindungsleitung
mit der Ansaugle tung der Hochdruckpumpe verbunden ist. Hochdruckpumpen werden zur
Begrenzung des Ausgangsdruckes mit einem im -Bypass zur Hochdruckpumpe geschalteten
Lastventil ausgestattet, dessen Ansprechdruck einstellbar ist. Wird die Einstellung
über ein hydraulisches Stellglied vorgenommen das über die vom Schmiermittelstrom
abgezweigte Hydraulikflüssigkeit angesteuert wird,- wird das Lastventil nur dann
geschlossen, wenn die Hydraulikflüssigkeit hinreichend Druck aufweist. Dies ist
dann der Fall, wenn die Schmiermittelpumpe genügend Schmiermittel fördert und die
Zwangsschmierung der Pumpe sichergestellt ist. Um größere Kräfte zu überwinden,ist
es vorteilhaft, eine Druckerhöhungspumpe in der Zuführungsleitung der Hydraull flüssigkeit
vorzusehen. Darüberhinaus ist es vorteilhaft, daß die Ausgangsseite des die Last
der Hochdruckpumpe bestimmenden Ventils eine Verbindungsleitung zur Ansaug- s seite
der Hochdruckpumpe aufweist, die die bei zu großer Lastaufnahme geförderte überschüssige
Flüssigkeit zur Ansaugseite der Pumpe zurückleitet. Bei völliger öffnung dieses
Lastventils bei ausgefallenem Hydraulikdruck, wird dann die gesamte Flüssigkeit
"im Kreislauf" umgepumpt; die Hochdruckpumpe arbeitet im Leerlauf und kann so zumindest
bis zur Reaktion auf eine störungsanzei weiterbetrieben werden.
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Darüberhinaus wird vorgeschlagen, daß das Lastventil der Hochdruckpumpe
als Homogeni-satorkopf ausgebildet ist, wobei ein hydraulisches, die Spaltweite
best-immendes Stellglied vorgesehen ist, das über eine Leitung mit der Ausgangsseite
der Schmiermittelpumpe bzw. mit der Ausgangsseite der Druckerhöhungspumpe verbunden
ist. Durch diesen Vorschlag wird die Lastaufnahme einer einem Homogeni-satorkopf
vorgeschalteten Hochdruckpumpe bestimmt. Bei ausreichender Schmierung wird der Homogenisatorkopf
durch den anstehenden Druck der Hydraulikflüssigkeit auf den vorgegebenen Wert gehalten.
Verstopfungen des Homogenisatorspaltes werden durch die '2federnden" Eigenschaften
der hydraulischen Spaltweitenbegrenzung durch den Vordruckanstieg behoben, weil
der erhöhte Vordruck bei konstantem Hydraulikdruck die Spaltweite vergrößert und
ein Austragen der Verunreinigung dadurch ermöglicht. Bei aus fallender Schmierung
bricht der Hydraulikdruck zusammen, die Spaltweite vergrößert sich, die Lastaufnahme
der Hochdruckpumpe bricht zusammen,da der vom engen liomogenisatorspalt bestimmte
Ausgangsdruck verschwunden ist. Auch hier kommt es zu einer Sicherung der Hochdruckpumpe
ohne zusätzlichen wesentlichen Aufwand.
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Alternativ dazu wird vorgeschlagen, daß das hydraulisch gesteuerte
Glied als Hydraulikkolben ausgebildet ist, der auf eine die Lastabgabe bzw. -aufnahme
begrenzende Kupplung wirkt. Durch diesen Vorschlag wird die Lastaufnahme bzw -abgabe
der Kraft- bzw. Arbeitsmaschine, die über eine mechanische Kupplung miteinander
verbunden sind, dadurch erreicht, daß die Kupplung bei Ausfall der Zwangs schmierung
trennt. Dabei ist es unerheblich, ob jede der beiden Maschinen eine eigene Zwangsschmierung
mit eigener Schmiermittelpumpe aufweist oder ob beide
Maschinen
aus einem gemeinsamen Schmiermittelsumpf übers eine Schmiermittelpumpe versorgt
werden. Darüber hinaus wird vorgeschlagen, daß die Hydraulikzylinder auf Lamellen
einer. Lamellenkupplung wirken.
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Schließlich wird vorgeschlagen, daß das die Last bestimmende Glied
zwischen Kraft- und Arbeitsmaschine eine die zu übertragende Last bestimmende Flüssigkeitskupplung
ist,deren Flüssigkeitsumlauf durch das hydraulischc Stellglied begrenzt wird. Bei
Ausfall der Schmierung und damit bei Ausfall des Hydraulikdruckes wird der Flüssigkeitsumlauf
so geschaltet, daß eine Lastübertragung nicht mehr stattfindet. Auch hierbei ist
es unerheblich, ob Kraft- und Arbeitsmaschine getrennte Zwangs schmierungen mit
getrennten Schmiermittelpumpen oder gemeinsame Zwangs schmierung mit einer Schmiermittelpumpe
aufweisen.
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Das Wesen der Erfindung wird anhand des SchaltbeispieZ5 nach Figur
1 näher verdeutlicht und zeigt eine Kraftmaschine 1, die über ihre Abtriebswelle
1.1 mit der Antriebswelle 2.1 einer Arbeitsmaschine 2, als Hochdruckpumpe dargestellt,
über das Getriebe 3 verbunden ist.
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Aus dem Oelsumpf 1.2 der Arbeitsmaschine wird über dii Schmiermittelansaugleitung
5.1 von einer Schmiermitte förderpumpe 4 Schmiermittel entnommen und in die Schmier~
mitteileitungen 5.2 und 5.3 gefördert; diese Leitungen speisen die Schmierstellen
der Kraftmaschine 1 und de Arbeitsmaschine 2; das durchgelaufene Schmieroel sammelt
sich in den Oelsümpfen 1.1 und 1.2, von letztere fließt das Oel über die Rückführleitung
2.3 zum Oelsumpf 1.2 der Kraftmaschine. Von den Schmiermittelleftungen zweigt eine
Leitung 5.4 ab, die zu einem druckvorgesteuerten Druckventile 6 führt. Der Schwellenwert
druckvorgesteuerten Druckventiles 6 ist dabei einstellbar wofür beispielsweise eine
federvorgespannte Handeinsi 6.1 vorgesehen ist. Nachdem das druckvorgesteuerte Drd~
.ventil 6, wenn der Schmiermitteldruck den eingestelltcn Schwellenwert der
Druckvorsteuerung
übersteigt, geöffnet hat, wird ein Teil des von der Schmiermittelpumpe 4 geförderten
Schmiermittels als Hydraulikflüssigkeit in die Leitungen 8.1 und 8.3 geleitet und
steht dort mit seinem Druck zur Steuerung zur Verfügung. Das Getriebe 3 ist als
hydraulisch ansteuerbares Getriebe ausgebildet.
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Dabei ist es gleichgültig, ob eine hydraulisch lösbare Kupplung vorgesehen
ist oder ob das Getriebe selbst hydraulisch steuerbar ist. Wesentlich ist, daß die
Kraftübertragung von der Kraftmaschine zur Arbeitsmaschine durch den Druck der Hydraulikflüssigkeit
hergestellt und gelöst werden kann. Reicht der Druck zum Ansteuern des hydraulischen
Stellgliedes nicht aus, wird eine Druckerhöhungspumpe 7 eingeschaltet, die die Hydraulikflüssigkeit
unter dem nunmehr erhöhten Druck in die Leitung 8.2 drückt und zum hydraulischen
Stellglied 9.1 des Überströmventils 9 leitet, das die Lastaufnahme der beispielhaft
dargestellten Hochdruckpumpe 2 bestimmt. Dabei verbindet die Leitung 2.4 die Ausgangleitung
2.3 mit der Ansaugleitung 2.2 über das Überströmventil 9. Durch diesen Bypass strömt
die von der Hochdruckpumpe 2 geförderte Flüssigkeit, wenn das Überströmventil 9
geöffnet hat. Die von der Antriebswelle 2.1 übernommene Leistung geht dabei auf
die Leistung zurück, die die Hochdruckpumpe 2 im Leerlauf benötigt.
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Fällt aus irgendeinem Grund die Schmierung von Arbeitsmaschine 1 und/oder
Kraftmaschine 2 aus, weil die Schmiermittelpumpe 4 nicht genügend Schmiermittel
fördert, steht am druckvorgesteuerten Druckventil 6 kein hinreichender Schmiermitteldruck
an: das druckvorgesteuerte Druckventil 6 ist geschlossen, ein Ubertreten von Schmiermittel
in das Hydrauliksystem entfällt. Das Getriebe 3 erhält über die Leitung 8.3
keinen
Steuerdruck und trennt die Kraftübertragung zwischen der Abtriebswelle 1.1 der Kraftmaschine
1 und der Antriebswelle 2.1 der Arbeitsmaschine 2. Die Last gabe der Kraftmaschine
1 geht auf den Leerlaufwert zurück; die Lagerstellen der Kraftmaschine 1 werden
nichti übermäßig belastet und können sich trotz ausgefallener Schmierung nicht festfressen.
Gleiches gilt für die Arbeitsmaschine 2, die - unterstellt es wäre nicht das hydraulisch
ausrückbare Getriebe vorgesehen - durch öffnen des Ventils 9 bei Wegfall des Steuerdrucks
der Hydraulikflüssigkeit, der durch die 7 der Leitung 8.2 erzeugt werden soll, jedoch
nach Schließen des Ventiles-6 nicht erzeugt werden kann, ihrerseits auch in Leerlaufbetrieb
geht. Auch hier werden die zu schmierenden Lagerstellen lediglich mit den Kräften
belastet, die im Leerlaufbetrieb auftreten und die trotz Weiterlaufens der Arbeitsmaschine
2 nicht zu einem Festfressen der Lager führen.
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Ausgehend von dem Grundprinzip des Abzweigens eines Teiles des Schmiermittels
und Verwenden dieses abgezweigten Teiles als Hydraulikflüssigkeit, wobei ein durckvorgesteuertes
Druckventil vorgesehen ist, das ei Übertreten des Schmiermittels in das Hydrauliksystem
nur dann gestattet, wenn der Schmiermitteldruck den Schwellenwert des druckvorgesteuerten
Druckventilsübersteigt, lassen sich beliebig viele Anwendungsbeispiele angeben,
die mit Hilfe dieser Erfindung gelöst werden können. Gemeinsam ist diesen Anwendungsbeispielen
immer eines: fällt - aus welchem Grund auch immer - die Schmiermittelförderung für
Kraft- und/oder Arbeitsmaschine aus, oder verringert sich der Schmier3 mitteldruck
auf einen Wert unterhalb einer vorgegebenen Tolleranzgrenze, wird die Leistungsabgabe
und/oder -au nahme durch hydraulisch gesteuerte Glieder bis zum Leer
lauf
der Maschinen verringert, wobei als Hydraulikflüssigkeit das Schmiermittel selbst
benutzt wird. Es versteht sich von selbst, daß Druckentlastungsleitungen, die in
dem dargestellten Schaltbeispiel aus Gründen der Vereinfachung weggelassen wurden,
ein schnelles Reagieren der hydraulisch angesteuerten Stellglieder ermöglichen.