DE3339016C2 - Regelgerät zur Schmierstoff-Dosierung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dosierung des Schmierstoffstromes in, vorzugsweise stationären, Druckumlaufschmieranlagen, sowie ein zur Durchführung des Verfahrens geeignetes Regelgerät, in dem eine Festdrossel und eine Stelldrossel angeordnet sind, wobei der Durchgangsquerschnitt der Stelldrossel mit einem federnd vorgespannten Stellglied in Abhängigkeit von Änderungen einer vorbestimmten Druckdifferenz zwischen den Drücken vor und hinter der Festdrossel veränderbar ist. Bisher wird der Durchflußstrom druck- und viskositätsabhängig oder druck- und viskositätsunabhängig geregelt. Nachteilig ist dabei entweder eine instabile Regelung oder eine Überversorgung der Schmierstellen bei kaltem und hochviskosem Schmierstoff und ein unbefriedigender Wärmeabtransport aus der Schmierstelle bei warmem und niederviskosem Schmierstoff. Erfindungsgemäß werden diese Nachteile dadurch vermieden, daß der Durchflußstrom in Abhängigkeit von der Viskosität und ohne Beeinflussung durch den Vordruck derart geregelt wird, daß mit fallender Viskosität der Durchflußstrom ansteigt. Dies entspricht dem echten Schmierstoffbedarf und dem hydraulischen Rückflußverhalten des Schmierstoffs aus den Schmierstellen einer Druckumlaufschmieranlage zwischen Kaltanlauf und Betriebszustand.

Description

Die Erfindung betrifft ein Regelgerät der im Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Bei einem aus der Druckschrift DSK 0-050-00 (7.79) der Firma Joseph Vögele AG bekannten Regelgerät ist die Festdrossel nach Art eines Scherspaltes oder als Steckdüse mit sehr kurzer Drossellänge ausgebildet. Die Festdrossel hält unabhängig von der Viskosität des Schmierstoffes eine voreingestellte Druckdifferenz aufrecht, mit der die Stellbewegungen des als federbelasteter Kolben ausgebildeten Stellgliedes unabhängig vom Versorgungsdruck gesteuert werden. Die Stelldrossel verändert abhängig von den Stellbewegungen den Durchgangsquerschnitt, so daß die Schmierstoffmenge für die Schmierstellenleitung konstant bleibt. Das Regelgerät ist auf den Bedarf der Schmierstelle bei betriebswarmem Zustand eingestellt, was den Nachteil hat, daß bei kalter Schmierstelle und kaltem Schmierstoff dieser aus der Schmierstelle nicht ordnungsgemäß abfließen kann, sondern sich staut und überläuft. Insbesondere bei Papiermaschinen mit einer Vielzahl hochbelasteter Lagerstellen ist dies ein ernsthaftes Sicherheitsproblem, weil nicht nur die Einrichtungen der Papiermaschine beim Überlaufen der Lagerstellen verschmutzen, sondern auch akute Brandgefahr herrscht. Es werden deshalb in der Praxis aufwendige Maßnahmen angewendet, um das Ablaufsystem von den Schmierstellen bei Betriebsaufnahme warm zu fahren, damit das Überlaufen der Schmierstellen in diesem Betriebszusland vermieden wird. In der Anlaufphase benötigt die Schmierstelle eigentlich relativ wenig Schmierstoff zur Schmierung, während in betriebswarmem Zustand der Schmierstoff neben der Schmierwirkung primär eine Wärmetransportfunktion zu übernehmen hat. Diesen Gegebenheiten vermag das bekannte Regelgerät nicht Rechnung zu tragen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Regelgerät der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem die Dosierung des Schmierstoffes für die Schmierstelle im wesentlichen unabhängig vom Druckniveau in der Schmieranlage den Erfordernissen anpaßbar ist, die sich zwischen einer niedrigen Betriebstemperatur bei hoher Viskosität des kalten Schmierstoffes und einer höheren, normalen Betriebstemperatur bei niedriger Viskosität des warmen Schmierstoffes verändern.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die von einer Kapillarbohrung gebildete Festdrossel berücksichtigt die mit ansteigender Temperatur des

Schmierstoffes sinkende Viskosität derart, daß mit steigender Schmierstofftemperatur mehr Schmierstoff zugeführt wird. Der Schmierstelle wird jeweils soviel Schmierstoff zugeführt, wie sie ohne Überlaufen im Abflußbereich verkraften kann, d. h., bei Betriebsaufnahme mit kaltem Schmierstoff und kalter Schmierstelle verhältnismäßig wenig Schmierstoff und nach Erreichen der Betriebstemperatur eine so weit gesteigerte Schmierstoffmenge, daß die Wärmetransportfunktion ohne Oberlaufen der Schmierstelle gewährleistet ist Da die Viskositätsänderung des Schmierstoffes bei Erwärmung bekannt ist, und da das Regelgerät die Schmierstoffmenge umgekehrt proportional zur Viskositätsänderung des Schmierstoffes regelt, wird eine gewünschte hydraulische Ähnlichkeit zwischen dem Regelgerät und dem Abflußbereich der Schmierstelle geschaffen, bei der wegen der bekannten Viskosität des Schmierstoffes auch die bei jeder Schmierstofftemperatur zugeführte Schmierstoffmenge bekannt ist.

Es ist zwar aus der DE-AS 10 33 469 eine Vorrichtung zur selbsttätigen Regelung der Schmierstoffzufuhr zu Motoren oder sonstigen Maschinen mit Druckölschmierung bekannt, bei der eine die Viskosität des Schmierstoffes als Regelparameter berücksichtigende Kapillarbohrung vorgesehen ist. Jedoch regelt diese bekannte Vorrichtung für die Schmierstelle in Abhängigkeit von der sich mit der Temperatur des Schmierstoffes ändernden Viskosität eine konstante Schmierstoffmenge ein.

Eine zweckmäßige Ausführungsform geht aus Anspruch 2 hervor. Da die die Festdrossel bildende Kapillarbohrung mit geringen Differenzdrücken arbeitet, ist eine mit dem jeweiligen Differenzdruck arbeitende Druckdose oder eine Membrane dank ihrer im wesentlichen reibungsfreien Stellbeweglichkeit besonders gut geeignet, das Regelverhalten des Regelgerätes unbeeinflußt von Verschmutzungen oder Harzen im Schmierstoff zu gewährleisten, und zwar auch nach längerem Stillstand. Die unvermeidlichen Verschmutzungen oder Harzanteile im Schmierstoff haben auf die feinfühlige Stellbewegung der Druckdose oder der Membrane keinen negativen Einfluß, wie er bisher bei kolbenartigen Stellgliedern stets gegeben war. Durch die Verwendung einer Druckdose oder Membrane ist das Regelgerät auch in der Lage, bei einem Versorgungsdruck von 1 bar oder weniger (0,7 bar) ordnungsgemäß zu arbeiten.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform geht uus Anspruch 3 hervor. In die das Stellglied darstellende Druckdose sind sowohl die Festdrossel als auch die Stelldrossel baulich integriert, ohne daß die im wesentlichen reibungsfreie Verstellbeweglichkeit der Druckdose beeinträchtigt würde. Dies hat weiterhin den Vorteil, daß die Druckdose mit ihrem Komponenten eis vorgefertigte Baueinheit gestaltet werden kann, die sich mit geringem technischem Aufwand an die jeweiligen Gegebenheiten anpassen und leicht austauschen läßt.

Bei der weiteren Ausführungsform gemäß Anspruch 4 hat der Ansatz eine Doppelfunktion, da er die Kapillarbohrung aufnimmt und gleichzeitig das Ventilschließglied trägt oder bildet.

Bei der Ausführungsform von Anspruch 5 ist eine eigene Vorspannfeder entbehrlich, weil der Faltenbalg diese Aufgabe übernimmt.

Zur leichten Umstellbarkeit des Regelgerätes tragen die alternativen Vorschläge der Ansprüche 6 und 7 bei.

Die Montage des Regelgerätes wird mit den Merkmalen von Anspruch 8 vereinfacht. Der Faltenbalg führt die Stellbewegungen unbehindert aus, da er nicht an der Wandung der Gehäusekammer reibt.

Eine weitere alternative Ausführungsform geht aus Anspruch 9 hervor. Die Membrane führt ihre Stellbewegungen feinfühlig und unbeeinflußt durch Verschmutzungen oder Ablagerungen aus dern Schmierstoff aus.

Die Ausführungsform von Anspruch 10 zeichnet sich

durch eine gesteigerte Bedienungsfreundlichkeit aus, da bei transparentem Schmierstoff durch die Sichtscheibe von außen jeweils erkennbar ist, welche Kapillarbohrung in dem Regelgerät enthalten ist.

Schließlich ist auch die Maßnahme von Anspruch 11 zweckmäßig, weil der Verschlußschieber am Ventilschließglied die Stelldrossel gegen schwingende Bewegungen dämpft, die unter ungünstigen Betriebsbedingungen das Regelverhalten des Regelgerätes beeinflussen könnten.

Nachstehend werden anhand der Zeichnungen Ausführungsformen der Erfindung erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform eines Regelgerätes für eine Druckumlaufschmieranlage,

F i g. 2 eine Draufsicht mehrerer batterieartig aneinandergesetzter Regelgeräte,

F i g. 3 ein Detail aus einer geänderten Ausführungsform eines Regelgerätes, im Längsschnitt,

Fig.4 ein Detail einer weiteren Ausführungsform, und

F i g. 5 ein Detail einer weiteren Ausführungsform.

Gemäß den F i g. 1 und 2 weist ein Schmiersteff-Durchfluß-Regelgerät 1 für eine Druckumlaufschmieranlage ein quaderförmiges Gehäuse 2 mit einer Gehäusekammer 3 in Form einer zylindrischen Stufenbohrung auf. Die Gehäusekammer 3, deren Bohrungswand mit 4 bezeichnet ist, wird durch einen Schließring 5 und einen Deckel 6 verschlossen, wobei der Deckel 6 eine durchsichtige Sichtscheibe 43 enthält. Am dem Deckel 6 gegenüberliegenden Ende der Gehäusekammer 3 ist eine Anschlußöffnung 18 zu einer weiteren Kammer 9 angeordnet, in der ein Signalmechanismus 10 untergebracht ist. In die Kammer 9 ist eine Anschlußarmatur 11 mit einem Innengewindeabschnitt 12 für eine nicht dargestellte Schmierstellen- oder Nebenleitung eingeschraubt. Mit dem Signalmechanismus 10 ist ein Signalgeber 13 baulich verbunden. In die Bohrungswand 4 mündet ein Versorgungsleitungsanschluß 8.

In der Gehäusekammer 3 ist eine eine vorfertigbare Baueinheit bildende Druckdose 14 untergebracht, die aus einem scheibenförmigen Bodenteil 15 und einem über einen Faltenbalg 17 damit verbundenen, ebenfalls scheibenförmigen Deckelteil 16 besteht. Zwischen der Druckdose 14 und der Wand 4 liegt ein Spalt 41 vor. Im Bodenteil 15 ist mittig eine Durchgangsöffnung 18 vorgesehen, die einen Ventilsitz 19 definiert. Eine Dichtung 20 trennt die Gehäusekammer 3 von der Kammer 9.
Im Deckelteil 16 ist eine Kapillarbohrung 21 ausgebildet, die sich in Längsrichtung eines mit dem Deckelteil 16 über ein Gewinde 42 verbundenen, zylindrischen Ansatz 22 erstreckt. Die Kapillarbohrung 21 ist als außen offene Sackbohrung ausgebildet, die in Querbohrungen 23 mündet, die zum Inneren der Druckdose 14 hin offen sind. Am im Inneren der Druckdose 14 liegenden, freien Ende des Ansatzes 22 ist ein kegelförmiges Ventilverschließglied 24 ausgebildet, das mit dem Ventilsitz 19 zusammenarbeitet und eine Stelldrossel für das Regelgerät bildet. Das Innere der Druckdose 14 bildet einen inneren Vorsteuerraum Vi, während die Gehäusekammer 3 selbst einen äußeren Vorsteuerraum Va definiert. Die Länge der Kapillarbohrung 21 beträgt annähernd

das Zehnfache ihres Innendurchmessers. Bei der Ausführungsform von F i g. 4 ist in der Gehäu-

Zwischen dem Deckelteil 16 und dem Bodenteil 15 ist sekammer 3' als Stellglied eine Membrane 35 mit ihrem eine Feder 25 eingeordnet, die den Deckelteil 16 gegen Außenumfang 36 abdichtend eingespannt, die in ihrem den Deckel 6 anzulegen sucht und die Stelldrossel aus Mittelteil den Ansatz 22" mit der Kapillarbohrung 21, Ventilschließglied 24 und Ventilsitz 19 in öffnungsrich- 5 den Querbohrungen 23 und dem Ventilschließglied 24 tung belastet. Die Feder 25 ist zweckmäßigerweise vor- trägt. Das Ventilschließglied 24 arbeitet hier mit einem gespannt. Die Vorspannung läßt sich z. B. mit der Dicke in der Anschlußöffnung 18 ausgebildeten Ventilsitz 40 des Deckels 6 verändern. Gegebenenfalls kann der FaI- der Gehäusekammer 3' zusammen und bildet mit dietenbalg 17 selbst als Feder wirken und ähnlich vorge- sem die Stelldrossel. Der Einlaß zur Kapillarbohrung 21 spannt werden. Der Ansatz 22 ist im Deckelteil 16 mit 10 ist mit 38 bezeichnet. Der Ansatz 22" ist mit der Mem-

ί; a dem Gewinde 42 verstellbar bzw. austauschbar gehal- brane 35 mittels einer Auflageplatte 37 verbunden und

ten. wird durch die Feder 25' in Öffnungsrichtung der Stell-

In F i g. 2 ist erkennbar, wie mehrere Gehäuse 2,2', 2" drossel belastet. Im dem Einlaß der Versorgungsleitung auf einer Leiste 46 batterieartig aneinandergefügt sind. 8 zugewandten Teil der Gehäusekammer 3' kann ein Die in den Gehäusen untergebrachten Regelgeräte die- 15 Distanzelement 39 vorgesehen sein, das verhindert, daß nen zur Verwendung innerhalb einer Druckumlauf- sich die Membrane 35 unter der Kraft der Feder 25' schmieranlage, bei der eine durchgehende Verbindung unzulässig verformt, wenn die Druckumlaufschmierander Versorgungsleitung 27, 8 vorliegt. Die Schließringe lage außer Betrieb ist.

5 sind durch Befestigungsschrauben 30 festgelegt. Die F i g. 5 zeigt eine Ausführungsform, bei der das Ven-

Leiste 46 enthält einen Anschluß 26 für die Versor- 20 tilschließglied 24' einen kolbenartigen Verschlußschiegungsleitung 27, in der ein Steuerventil 28, hier ein ber 44 trägt, der im Bodenteil 15 in einer geschlossenen | Zweistellungsventil, eingeordnet ist. Bei 29 wird die Ver- Bohrung geführt ist und von einer Druckausgleichsboh- | sorgungsleitung 27 aus einer nicht dargestellten rung 45 durchsetzt wird. |

Schmierstoffpumpe gespeist. ff;

Durch die Sichtscheiben 43 sind die Kapillarbohrun- 25 Hierzu 3 Blatt Zeichnungen If

gen 21,21' und ihnen zugeordnete Kennzahlen sichtbar. I^

In Abhängigkeit vom Schmierstoffbedarf jeder H

Schmierstelle können die Kapillarbohrungen 21, 21' un- |,

terschiedliche Durchmesser aufweisen. j§^;

Das Durchfluß-Regelgerät arbeitet wie folgt: 30 f \

Der aus dem Anschluß 8 in die Gehäusekammer 3 p

strömende Schmierstoff wird durch die Dichtung 20 ge- W

gen ein unmittelbares Eindringen in den Anschluß 18 1

gehindert und drückt deshalb den Deckelteil 16 mit dem f.

Ansatz 22 vom Deckel 6 ab. Er strömt in die Kapillar- 35 |;

bohrung 21 und aus den Querbohrungen 23 in den In- I

nenraum der Druckdose 14. Dabei wird der Faltenbalg I;

17 zusammengedrückt und über den Deckelteil 16 das \

Ventilschließglied 24 zum Ventilsitz 19 hin bewegt, und |

zwar solange, bis ein Kräftegleichgewicht zwischen dem 40 f

in der Gehäusekammer 3 herrschenden Druck und dem f

innerhalb der Druckdose 14 herrschenden Druck unter |

Berücksichtigung der Kraft der Feder 25 und/oder des |

Faltenbalges 17 erreicht wird. Danach drückt die Feder i

25 und/oder der Faltenbalg 17 und der in der Druckdose 45 |

14 vorhandene Druck den Deckelteil 16 wieder in Rich- f

tung zum Deckel 6 hin, so daß das Ventilschließglied 24 |

allmählich vom Ventilsitz 19 abhebt und ein Schmier- |

Stoffstrom in die Kammer 9 und aus dieser zur Schmier- |

stelle fließt. Die Kapillarbohrung 21 bewirkt dabei, daß 50 ||

bei kaltem Schmierstoff und hoher Viskosität ein kleine- ff'

rer Durchflußstrom in die Kammer 9 gelangt, als bei |

erwärmtem Schmierstoff mit niedriger Viskosität. Es |

wird damit erreicht, daß bei betriebswarmer Schmier- ^r

stelle, bzw. entsprechend erwärmtem Schmierstoff, der 55 ;

Druchflußstrom ansteigt und der Schmierstoff eine star- ',

kere Wärmetransportfunktion an der Schmierstelle be- U

wirkt, als bei kaltem Schmierstoff. j ■

Bei der Ausführungsform der Druckdose 14' gemäß i

Fi g. 3 ist der Ansatz 22' im Deckelteil 16' verschraub- 60 1

bar und mit einer Innenbohrung 31 ausgebildet, in der j

ein Einsatz 32 sitzt, der die Kapillarbohrung 21 enthält. j

Der Einsatz 32 endet mit seiner Stirnseite 33 vor den j

Querbohrungen 23. Eine Dichtung 34 verhindert, daß |

der Schmierstoff die Kapillarbohrung 21 umgeht. Der 65
Einsatz 32 kann gegen einen gleichgroßen Einsatz 32
mit einer größer oder kleiner ausgelegten Kapillarbohrung 21 ausgetauscht werden.

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Regelgerät zur versorgungsdruckunabhängigen Dosierung des Schmierstoffstromes in einer stationären Druckumlaufschmieranlage, in dem in einem zwischen eine Versorgungsleitung und eine Schmierstellenleitung eingesetzten Gehäuse in Stromrichtung zur Schmierstelle in Reihe eine Festdrossel und eine Stelldrossel angeordnet sind, wobei der Durchgangsquerschnitt der Stelldrossel mit einem durch eine Feder vorgespannten Stellglied veränderbar ist, das mit den in Stromrichtung vor und hinter der Festdrossel herrschenden Drücken beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Festdrossel wenigstens eine Kapillarbohrung (21) ist deren Länge (L) annähernd dem Zehnfachen ihres Durchmessers (D) entspricht und die den Schmierstoffstrom zur Schmierstelle umgekehrt proportional zur Viskosität des Schmierstoffes dosiert

2. Regelgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied als Druckdose (14) oder Membrane (35) mit im wesentlichen reibungsfreier Stellbewegung ausgebildet ist.

3. Regelgerät nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckdose (14) aus einem Bodenteil (15) mit einem darin angeordneten Ventilsitz (19) und einem demgegenüber an einem Faltenbalg (17) beweglich gehaltenen Deckelteil (16, 16') besteht, in dem ein die Kapillarbohrung (21) enthaltender Ansatz (22,22') für ein mit dem Ventilsitz (19) zusammenarbeitendes Ventilschließglied (24) angeordnet ist.

4. Regelgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz (22) zylindrisch ausgebildet ist und am freien Ende das kegelig ausgebildete Ventilschließglied (24) trägt oder bildet, und daß die Kapillarbohrung (21) als Blindbohrung ausgebildet ist, die in ihrem Blind-Endbereich mindestens eine den Ansatz (22) durchsetzende Querbohrung (23) schneidet.

5. Regelgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Faltenbalg (17) die zwischen dem Bodenteil (15) und dem Deckelteil (16,16') wirksame Vorspannfeder bildet.

6. Regelgerät nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz (22) in ein Gewinde (42) im Deckelteil (16) verstellbar bzw. austauschbar eingeschraubt ist.

7. Regelgerät nach wenigstens einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Ansatz (22') ein die Kapillarbohrung (21) enthaltender Einsatz (32) austauschbar befestigt ist.

8. Regelgerät nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Bodenteil (15) an einer eine Anschlußöffnung (18) zur Schmierstellenleitung (7) aufweisenden Gehäusekammerwand abgedichtet abgestützt ist, daß der Deckelteil (16,16') an einem Gehäusekammer-Dekkel (6) unter Vorspannen der Feder (25) oder des Faltenbalges (17), anliegt und daß zwischen der Druckdose (14, 14') und der Gehäusekammerwand (4) ein Zwischenspalt (41) vorgesehen ist.

9. Regelgerät nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Membrane (35) mit ihrem Außenumfang (36) in der Gehäusekammerwand abgedichtet festgelegt ist und in

ihrer Mitte den die Kapillarbohrung (21) und das Ventilschließglied (24) aufweisenden Ansatz (22") hält

10. Regelgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (6) aus einer durchsichtigen Sichtscheibe (43) und einem Schließring (5) besteht, und daß im Deckelteil (16, 16') oder im sichtbaren Ende des Ansatzes (22, 22') bzw. des Einsatzes (32) Kennzeichen über die Größe der Kapillarbohrung (21) eingearbeitet sind.

11. Regelgerät nach wenigstens einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilschließglied (24) der Stelldrossel mit einem kolbenartigen und druckausgeglichenen Verschlußschieber (44) versehen ist