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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Abgabevorrichtung zur automatischen
Abgabe eines flüssigen
Materials, zum Beispiel eines Schmiermittels wie beispielsweise
Fett oder Öl, über einen
längeren Zeitraum,
wobei die Abgabevorrichtung jener Art mit einem Zylindermittel mit
einem einen Austragsauslass aufweisenden Vorderwandmittel, einem
Rückwandmittel
und zylindrischen Seitenwänden,
einem in dem Zylindermittel aus einer hinteren Position in eine
vordere Position beweglichen Kolbenmittel, wobei das Kolbenmittel
und das Seiten- und Vorderwandmittel des Zylindermittels eine Kammer
mit einem variablen Volumen zur Aufnahme des abzugebenden flüssigen Materials
definieren, einem Schraubenfedermittel, das aus einem komprimierten Zustand
in einen ausgedehnten Zustand beweglich ist, um Federkraft zum Bewegen
des Kolbenmittels aus seiner hinteren Position in seine vordere
Position freizugeben, um das Volumen der Kammer mit variablem Volumen über einen
Zeitraum zu reduzieren und so flüssiges
Material durch den Austragsauslass auszustoßen, und einem Steuermittel
zur Steuerung der Bewegung des Federmittels aus seinem komprimierten
Zustand in seinen ausgedehnten Zustand, und mit einem Hemmungsmechanismus,
einem elektrischen Mittel, das den Betrieb des Hemmungsmechanismus
steuert, und einem zwischen dem Hemmungsmechanismus und dem Kolbenmittel
befindlichen und damit verbundenen Getriebe ist.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Abgabevorrichtungen
für Schmiermittel
der allgemein als unabhängige
automatische Schmiervorrichtungen bekannten Art wurden vor fast
40 Jahren eingeführt
und sind heute zur Abgabe von Schmiermitteln in Schmiermittelkanäle von Maschinenlagern über längere Zeiträume, zum
Beispiel von zwischen 1 und 12 Monaten, weit verbreitet. Solche unabhängigen Vorrichtungen
werden Verwendern bereits mit Schmiermittel gefüllt zur vorübergehenden Montage an die
Lager, die sie schmieren sollen, geliefert. Sie sind zur Schmierung
für einen
vorbestimmten Zeitraum ohne weitere Beachtung seitens des Verwenders
ausgeführt.
Nach Ablauf dieses Zeitraums und Verbrauch des Schmiermittels wird
die gesamte Schmiervorrichtung entfernt und durch eine andere ersetzt.
Unabhängige
automatische Schmiervorrichtungen sind besonders vorteilhaft zur
Schmierung von vereinzelten und isolierten Lagern, wie sie zum Beispiel
in Wasserbehandlungswerken, Werften, Verkehrsbarrieren und zahllosen
anderen Anwendungen vorkommen. Weltweit werden heute jährlich Millionen
von unabhängigen
automatischen Schmiervorrichtungen verwendet, und sie ersetzen nach
und nach ältere
Verfahren zur Schmierung von Lagern, die ein arbeitsaufwendiges
Nachfüllen
von Schmiermittel durch die häufige
Verwendung von handbetätigten
Fettpistolen erfordern. Da unabhängige
automatische Schmiervorrichtungen normalerweise direkt in die Schmiernippelbuchsen
geschraubt werden und häufig
in beengten Räumen
montiert werden müssen,
sind sie sehr kompakt und so leicht wie möglich ausgeführt. Die
große
Mehrheit solcher Schmiervorrichtungen ist zur Abgabe von zwischen 100
ml und 120 ml Schmiermittel ausgeführt. Sie üben in der Regel Drücke von
ca. 0,5 bar oder darüber
aus, wenn sie Schmiermittel in Lager spritzen, die der Strömung keinen
Widerstand entgegensetzen, können
jedoch Drücke
von bis zu 5 bar ausüben, wenn
Strömungswiderstand
im Lager überwunden werden
muss. In der Regel müssen
die Schmiervorrichtungen deshalb Kräfte zwischen 100 N bis zu 1000
N ausüben,
um Kolben in Schmiermittelkammern mit einem Durchmesser von zwischen
50 und 60 mm zu bewegen.
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Unabhängige automatische
Schmiermittel dieser Art sind relativ kostengünstig und unterscheiden sich
sehr von komplizierteren, zentralisierten Schmiersystemen, wie sie
zur Schmierung aller Lager von zum Beispiel einer einzigen großen Maschine
in einem Fabrikgebäude,
ausgeführt
sind, die als dauerhafte Ausstattungsteile ausgeführt sind,
welche hohe Betriebsdrücke
benötigen
und voluminös, schwer
und teuer sind.
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Unabhängige automatische
Schmiervorrichtungen sollten nicht mit einigen, früheren Arten
von Einpunkt-Schmiervorrichtung
verwechselt werden, die dazu ausgeführt waren, dauerhaft an einem
einzelnen Lager zum in-situ-Nachfüllen installiert zu werden
und die viel schwerer, voluminöser
und teurer waren. Eine bekannte Schmiervorrichtung der erwähnten Art
wird in der US-A-1,929,774 beschrieben. Diese Vorrichtung ist eine
frühe Art
von "dauerhafter" Schmiervorrichtung,
die dazu ausgeführt
ist, wiederholt in situ gefüllt
zu werden – das
heißt,
es handelt sich dabei nicht um eine so genannte unabhängige automatische
Schmiervorrichtung der oben beschriebenen Art. Sie wird von einer
externen Versorgung mit Strom versorgt und ist deshalb nicht unabhängig. Des
Weiteren ist sie relativ voluminös
und schwer, wobei der Hemmungsmechanismus und das zugehörige Getriebe
axial hinter dem Schraubenfedermittel positioniert sind, was dazu
führt,
dass die Schmiervorrichtung in Axialrichtung relativ lang ist.
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Ein
weiteres Beispiel für
eine unabhängige Schmiervorrichtung
wird in der
EP 0 598 678 gezeigt.
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Weitere
bekannte Einpunkt-Schmiervorrichtungen, die den unabhängigen automatischen Schmiervorrichtungen
wie oben beschrieben vorausgehen, weisen Federmittel auf, die aus
Schrauben-Druckfedern bestehen, aber als dauerhafte Ausstattungsteile
ausgeführt
sind und im Gegensatz zu unabhängigen
automatischen Schmiervorrichtungen ein häufiges Nachfüllen mittels
handbetriebener Fettpistolen erfordern. Bei Betätigung der Schmiervorrichtung
wird die Energie von der Feder freigegeben, um die Kolbenvorrichtung
in seine vordere Position nach vorne zu drücken, wodurch das Schmiermittel ausgestoßen wird.
Die Schrauben-Druckfeder ist somit das einzige Krafterzeugungsmittel,
das auf den Kolben wirkt, um das Schmiermittel auszustoßen. Obgleich
die Rate, mit der das Schmiermittel ausgetragen wird, durch Ersetzen
durch Federn mit verschiedenen Eigenschaften, durch Ventile oder
durch Änderung
der Austragsöffnung
beeinflusst werden kann, wird die tatsächliche Austragsrate solch
einer Vorrichtung an einem bestimmten Lager in erster Linie durch
den Widerstand der Lagerkanäle,
dem Fließvermögen des
Schmiermittels und der Umgebungstemperatur (die das Fließvermögen des Schmiermittels
beeinflusst) geregelt. Obgleich solch eine bekannte Schmiervorrichtung
relativ kostengünstig
hergestellt werden kann, hat sie nicht die Möglichkeit, eine Schmiermittelaustragsrate,
die von den oben erwähnten
variablen Faktoren unabhängig ist,
voreinzustellen oder vorzubestimmen. Des Weiteren wird die Schmiervorrichtung
für gewisse
Anwendungen und Betriebsbedingungen ihr ganzes Schmiermittel innerhalb
weniger Wochen nach Einleitung des Schmiermittelabgabevorgangs abgeben.
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Zur Überwindung
der Nachteile der bekannten Einpunkt-Schmiervorrichtungen, sind unabhängige automatische
Schmiervorrichtungen konzipiert worden, bei denen das Federmittel
durch ein Betätigungsmittel
ersetzt worden ist, das zur kontrollierten Änderung der Rate des Schmiermittelaustrags
gesteuert werden kann. Bei solchen unabhängigen automatischen Schmiervorrichtungen
trennt die Kolbenvorrichtung den Zylinder in eine ein variables
Volumen aufweisende erste Kammer, die das abzugebende Schmiermittel
enthält,
und eine zweite Kammer. Die zweite Kammer enthält ein Elektrolyt, in das ein
verschiedene metallische Materialien, die unter Bildung von Elektroden
untereinander elektrisch verbunden sind, umfassendes galvanisches
Element aus einer dritten Kammer eingeleitet werden kann. Die sich
ergebende elektro-chemische Reaktion erzeugt nach und nach Gas,
das die Kolbenvorrichtung zum Austrag des Schmiermittelgehalts bewegt. Schmiervorrichtungen
dieser Art können
zum Austrag über
Zeiträume
bis zu 12 Monaten mit mit begrenzter Genauigkeit vorhersagbaren
Raten eingestellt werden. Sie sind mit dem Nachteil behaftet, dass
die elektro-chemische Reaktion sehr empfindlich gegenüber Änderungen
der Umgebungstemperatur ist und dass Verwender anhand von Tabellen die
ungefähre
Austragsrate und Betriebsdauer bei bestimmten Umgebungstemperaturen
(die sich unter Arbeitsbedingungen von nur –20°C bis zu +55°C ändern können) bestimmen müssen. Beispiele
für solche
Schmiervorrichtungen werden in der GB-A-1,401,535 und US-A-3,430,731
beschrieben.
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Eine
andere bekannte unabhängige
automatische Schmiervorrichtung wird in der EP-A-0278138 beschrieben
und enthält
eine Kammer, die ein Elektrolyt zusammen mit elektrischen Batterien
enthält, die
es ermöglichen,
dass ein elektrischer Strom durch den Elektrolyt fließt, um Gas
zu erzeugen, zusammen mit elektrischen oder elektronischen Steuermitteln
zum Ein- oder Ausschalten und/oder Ändern des Stromflusses und
somit der Gaserzeugungsrate und der Schmiermittelaustragsrate. Die Austragsraten
solcher Schmiermittelvorrichtungen können mit begrenzter Genauigkeit
vorhergesagt werden, und sie können
für lange
Zeitdauern betrieben werden, jedoch sind sie mit den Nachteilen
behaftet, dass sie einen relativ großen Batteriesatz benötigen, um
die elektro-chemische
Reaktion über lange
Zeiträume
aufrechtzuerhalten, dass die elektro-chemischen Reaktionen temperaturempfindlich sind
und dass die Schmiervorrichtungen relativ teuer sind.
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Des
Weiteren ist aus der deutschen Schrift G9214096.3 eine mit Batterien
versehene unabhängige
automatische Schmiervorrichtung und ein Motor mit Untersetzungsgetriebe
zum Antrieb einer Spindel, die die Kolbenvorrichtung zum Austrag
des Schmiermittels bewegt, bekannt. Es sind elektrische oder elektronische
Steuerungen zum Ein- oder Ausschalten und/oder Ändern des Stromflusses zur Änderung
der Austragsrate des Schmiermittels vorgesehen. Solche bekannten
Schmiervorrichtungen ermöglichen
die Einstellung genauer Austragsraten, wobei die Raten relativ unabhängig von
Umgebungstemperaturänderungen
sind, und sie können über lange
Zeiträume
betrieben werden. Sie sind jedoch mit den Nachteilen behaftet, dass
die Schmiervorrichtungen durch den leistungsstarken Elektromotor und
das leistungsstarke Getriebe schwer und voluminös werden, dass sie einen großen Batteriesatz
zur Bereitstellung angemessener Energie zum Betrieb des Motors und
Getriebes benötigen
und dass sie relativ teuer sind.
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In
der EP-A-0598678 wird eine unabhängige automatische
Schmiervorrichtung beschrieben, die mit einem Kolben, einer drehbaren
Gewindestange, einer Hemmung, die ein mit einer Gewindestange verbundenes
Zahnrad und eine Schwinge zur Regulierung des Drehens der Gewindestange
umfasst, einem Elektromagneten und einem durch eine Batterie betriebenen
Zeitglied versehen ist. In der Beschreibung wird angegeben, dass
die Schwinge die Gewindestange dreht und dass die Feder die Bewegung des
Kolbens unterstützt.
Dies impliziert, dass die Gewindestange mit einem herkömmlichen
Schraubgewinde versehen ist, das einen äußerst leistungsstarken Antrieb
für das
Zahnrad erfordert. Solch eine Vorrichtung ist nicht besonders praktisch,
da sie zur Drehung der mit einem Gewinde versehenen Welle und zur
Bewegung des Kolbens eine große
Kraft erfordert. Da zur Bewegung des Kolbens zum Austrag des Schmiermittels
eine große
Kraft erforderlich ist, müssten
eine Hemmungsschwinge und ein Elektromagnet, die auf die gezeigte
Weise funktionieren, sehr stark sein und würden zu ihrem Antrieb sehr
große
Batterien erfordern. Die den Steuermechanismus und die Batterien
enthaltende Kappe oder Kammer ist axial hinter einer Schraubenfeder
positioniert und müsste
um ein Vielfaches größer sein
als in den Zeichnungen dargestellt.
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Des
Weiteren ist die Bereitstellung von Vorrichtungen zur automatischen
Abgabe von Arzneimitteln in Patienten bekannt, wie zum Beispiel
in der US-4,313,439, US-A,300,554, US-A-4,059,110, US-A-4,921,487,
WO-A-82/00589 und GB-A-2,166,497
offenbart. Zumindest einige dieser Arzneimittelabgabevorrichtungen
verwenden eine Kombination aus Federmittel mit elektrisch gesteuertem
Hemmungsmittel zur Regelung der Abgaberate des Arzneimittels in
Patienten. Alle diese bekannten Arzneimittelabgabevorrichtungen
sind zum Halten und Betätigen
herkömmlicher
medizinischer Spritzen ausgeführt,
indem sie vorübergehend
in große
Gehäuse
eingebaut werden, die mit leistungsstarken Getriebemotoren und Betätigungssystemen
versehen sind, die zu ihrem Betrieb große elektrische Batterien benötigen. Folglich
sind sie relativ voluminös, und
das Verhältnis
des Gesamtvolumens der kompletten Abgabevorrichtungen zum Arzneimittelvolumen
der Vorrichtungen, die die Vorrichtungen abgeben sollen, liegt in
der Regel zwischen 20:1 und 60:1. Diese relative Sperrigkeit ist
bei einem Arzneimittelspender kein Nachteil, da die abzugebende
Arzneimittelmenge relativ gering ist und die gesamte Vorrichtung
an einem Gürtel
des Patienten oder an einer Schiene des Krankenhausbetts aufgehängt und
das Arzneimittel über
einen an einer Nadel oder einem Katheter angebrachten Schlauch dem
Körper
des Patienten zugeführt
werden kann. Diese bekannten Arzneimittelabgabevorrichtungen sollen
in der Regel Arzneimittel über
einen kurzen Zeitraum, zum Beispiel mehrere Stunden, abgeben und
sind nicht zur Abgabe von flüssigem
Material für
längere
Zeiträume,
zum Beispiel über
mehrere Monate, ausgeführt.
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KURZE DARSTELLUNG DER
ERFINDUNG
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Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer
verbesserten Vorrichtung zur Abgabe eines flüssigen Materials in Form einer unabhängigen automatischen
Abgabevorrichtung. Ein anderes Ziel der Erfindung besteht in der
Bereitstellung einer Abgabevorrichtung, bei der die Abgabe von flüssigem Material
gesteuert werden kann und die die Nachteile bekannter unabhängiger automatischer
Abgabevorrichtungen und anderer Arten von Einpunkt-Abgabevorrichtung überwindet.
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Bevorzugte
zusätzliche
Ziele sind die Bereitstellung einer Abgabevorrichtung, die unabhängig ist, kompakt
ausgeführt
ist, keine großen
Batteriesätze und/oder
Motoren zum Betrieb über
einen längeren Zeitraum
verwendet und federbetätigt
ist.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine Abgabevorrichtung nach dem nachfolgenden Anspruch
1 bereitgestellt.
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Bei
einer erfindungsgemäßen Abgabevorrichtung
wird die Energiequelle zur Bewegung des Kolbenmittels durch das
Federmittel bereitgestellt. Das elektrische Mittel kann bei relativ
geringer Energie betrieben werden, da seine Hauptfunktion darin besteht,
das Steuermittel zur Steuerung der Freigabe von Federenergie von
dem Schraubenfedermittel, während
es sich aus seinem komprimierten Zustand in seinen ausgedehnten
Zustand bewegt, anzutreiben. Somit können in der Abgabevorrichtung
untergebrachte leistungsschwache Batterien eingesetzt werden.
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Durch
Positionierung des Getriebes entweder innerhalb des Schraubenfedermittels,
so dass es von diesem umgeben ist, oder (radial) außerhalb
des Schraubenfedermittels, kann die Abgabevorrichtung im Vergleich
zu bekannten Ausführungen,
bei denen das Getriebe axial in einer Linie mit dem Federmittel angeordnet
ist, kompakt ausgeführt
werden.
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Vorzugsweise
ist/sind der Hemmungsmechanismus und/oder das elektrische Mittel
entweder mit innerhalb des Schraubenfedermittels angeordnetem Getriebe,
so dass es von diesem umgeben ist, oder als Alternative mit sich
radial außerhalb
des mittig angeordnetem Schraubenfedermittels befindendem Getriebe
angeordnet. In beiden Fällen
ist die Abgabevorrichtung kompakt und unabhängig ausgeführt. Vorzugsweise weist die
Abgabevorrichtung ein Verhältnis
des Gesamtvolumens der ganzen Abgabevorrichtung zum Volumen des
flüssigen
Materials, das es abgeben soll, von nicht mehr als 5:1 und vorzugsweise
nicht mehr als 2,5:1 auf. Solch eine kompakte, unabhängige, automatische
Abgabevorrichtung weist im Vergleich zu bekannten Schmiervorrichtungen
und anderen Abgabevorrichtungen zur Abgabe von anderem flüssigen Material
eine ganz andere Ausführung
auf.
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Das
Steuermittel kann des Weiteren eine Steuervorrichtung umfassen,
die zwischen dem Getriebe und dem Kolbenmittel eine mechanische
Verbindung bereitstellt. Zweckmäßigerweise
ist die Steuervorrichtung entweder mit innerhalb des Schraubenfedermittels
angeordnetem Getriebe, so dass es von diesem umgeben ist, oder mit
sich radial außerhalb
des mittig angeordneten Schraubenfedermittels befindendem Getriebe
angeordnet. Vorzugsweise umfasst die Steuervorrichtung mindestens
ein Zahnstangenglied, das mit dem Kolbenmittel verbunden ist und
mit mindestens einem Zahnrad des Getriebes in mechanischer Verbindung
steht. In diesem Fall kann das oder jedes Zahnstangenglied mindestens
zwei Sätze
Zähne in
mechanischer Verbindung mit mindestens zwei Zahnrädern des
Getriebes aufweisen.
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Als
Alternative dazu kann die Steuervorrichtung zum Beispiel ein drehbares
mit Schraubgewinde versehenes Glied umfassen, das mit am Kolbenmittel vorgesehenen
Schraubmitteln in Gewindeeingriff steht und mit dem Getriebe verbunden
ist, wobei eine Bewegung des Kolbens aus seiner hinteren Position in
seine vordere Position durch das Federmittel verursacht, dass sich
das mit einem Schraubgewinde versehene Glied dreht. Das Drehen des
mit einem Schraubgewinde versehenen Glieds durch die durch das Kolbenmittel
wirkende Federkraft wird durch den Hemmungsmechanismus und das Getriebe
gesteuert, um die Bewegung des Kolbenmittels zu regulieren.
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Vorzugsweise
umfasst das Federmittel eine oder mehrere Schrauben-Druckfedern,
die relativ leistungsstark sind und die zur Bewegung des Kolbenmittels
erforderliche Antriebskraft liefern. Die Druckfeder(n) kann (können) verschiebbar
neben den Seitenwänden
des Zylindermittels angeordnet werden, um direkt auf das Kolbenmittel
Druck auszuüben,
um das flüssige
Material aus dem Austragsauslass auszutreiben, oder sie können verschiebbar
in einer mittig angeordneten röhrenförmigen Verlängerung
des Kolbens angeordnet werden, um ähnlich Druck direkt auf den
Kolben auszuüben. Die
Druckfeder(n) können
mit Eigenschaften ausgewählt
werden, die gewährleisten,
dass bei Bewegung des Kolbenmittels zum Ende seines Hubs, um das flüssige Material
vollständig
auszutragen, die oder jede Feder nur einen Teil ihrer Ausdehnungskapazität verwendet,
um zu gewährleisten,
dass sie selbst am Ende des Hubs des Kolbenmittels weiterhin eine angemessene
Kraft ausübt.
Zwei oder mehr Druckfedern können
in koaxialer Anordnung ineinander vorgesehen sein. Die Federkraft
wird mittels eines zwischen den Druckfedern angeordneten „schwimmenden" Kraftübertragungsgliedes
von einem Ende einer Druckfeder auf das andere Ende einer radial
benachbarten Druckfeder übertragen.
Das Vorsehen von zwei oder mehr solchen Schrauben-Druckfedern in Kombination
mit einem oder mehreren solcher „schwimmenden" Übertragungsglieder ermöglicht, dass
auf den Kolben in einer kompakten Ausführung größerer Druck ausgeübt wird.
Im Allgemeinen ist das Vorsehen von mehr als einer Schraubenfeder stärker für die Anordnung
geeignet, bei der das Schraubenfedermittel das Getriebe umgibt.
Jedoch ist es auch möglich,
dass das Schraubenfedermittel mehr als eine Schraubenfeder umfasst,
wenn das Getriebe radial außerhalb
des Federmittels angeordnet ist.
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Zweckmäßigerweise
umfasst das elektrische Mittel eine elektrische Batterie, ein Betätigungsmittel, wie
zum Beispiel eine Servo- oder Elektromagnetvorrichtung zur Betätigung des
Hemmungsmechanismus, und ein einstellbares Zeitsteuermittel zur
Steuerung der Betriebsfrequenz des Betätigungsmittels zur Steuerung
der Austragsrate des flüssigen
Materials, z.B. Schmiermittel, aus der ein variables Volumen aufweisenden
Kammer. Das elektrische Mittel soll ermöglichen, dass die Betätigung des
Hemmungsmechanismus so eingestellt wird, dass die Rate der Abgabe
des flüssigen
Materials nach Bedarf voreingestellt und/oder eingestellt werden
kann. Das Zeitsteuermittel kann mit einer Wählscheibe im äußeren Gehäuse der
Abgabevorrichtung verbunden sein, um es einem Benutzer zu gestatten,
die Wählscheibe aus
einer inaktiven oder Aus-Stellung in eine beliebige einer Auswahl
von Einstellungen zu drehen, um das Steuermittel zwecks Betätigung des
Hemmungsmechanismus in angemessen zeitgesteuerten Impulsen zum Austrag
des flüssigen
Materials mit der durch den Verwender gewählten Rate zu betätigen. Bei
einer Schmiervorrichtung ist das Zeitsteuermittel zweckmäßigerweise
zur Ausgabe von flüssigem
Material über
einen Zeitraum von bis zu 36 Monaten, in der Regel von 1 bis 24
Monaten, einstellbar.
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Hinsichtlich
Leichtigkeit und Herstellungskosten wird bevorzugt, dass das Getriebe
mehrere kämmende
Zahnräder,
die aus Kunststoffmaterial hergestellt sind, umfasst.
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Der
Hemmungsmechanismus kann jenen ähneln,
die zur Steuerung mechanischer Uhrwerke verwendet werden, zum Beispiel
kann er einen Schwenkarm mit zwei hakenförmigen Vorsprüngen umfassen,
die abwechselnd mit Zähnen
eines Zahnrads des Getriebes in und außer Eingriff gelangen, wenn
der Arm von Seite zu Seite bewegt wird. Wenn sich ein hakenförmiger Vorsprung
außer
Eingriff mit einem Zahn bewegt und gestattet, dass sich das Zahnrad
unter Druck von dem Federmittel dreht, gelangt der andere Vorsprung
mit einem anderen Zahn in Eingriff und hält die Bewegung an, bis der
Hemmungsarm wieder bewegt wird. Zur Bewegung oder Betätigung solch
eines Hemmungsmechanismus ist nur eine leichte Kraft erforderlich;
und doch kann die starke Federkraft des Federmittels in Inkrementen freigegeben
werden. Statt eines herkömmlichen
mechanischen Hemmungsmechanismus der zur Steuerung von Uhrwerken
verwendeten Art können
auch andere Hemmungsmechanismen, zum Beispiel eine elektro-magnetisch betätigte Bremsvorrichtung,
verwendet werden.
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Bei
der bevorzugten Ausführung
der Abgabevorrichtung wird die Antriebskraft für die Abgabevorrichtung durch
eine oder mehrere leistungsstarke, jedoch vorzugsweise kompakte
und kostengünstige Schraubenfedern
bereitgestellt, und die Übertragung der
Antriebskraft erfolgt mittels eines Zahnstangenmittels, das mit
einem einfachen Getriebe und einem Hemmungsmechanismus kombiniert
ist. Die Steuerung des Hemmungsmechanismus erfolgt mittels eines
durch eine kleine Batterie angetriebenen Kleinstrommittels. Die
sich ergebende Abgabevorrichtung ist eine unabhängige, automatische Abgabevorrichtung,
die kompakt, leicht und kostengünstig
ist, jedoch ein genaues Mittel zur Abgabe von flüssigem Material, zum Beispiel
Schmiermitteln, mit genau gewählten
Raten unabhängig
von der Umgebungstemperatur, den verschiedenen Eigenschaften der
Feder(n) und bei Schmiermitteln dem Widerstand von Lagerschmierkanälen bereitstellen
kann.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Im
Folgenden werden Ausführungsformen der
Erfindung rein beispielhaft unter besonderer Bezugnahme auf die
beigefügten
Zeichnungen beschrieben; darin zeigen:
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1 und 2 schematische
Schnittansichten einer Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Abgabevorrichtung
von der Seite bzw. von hinten in Form einer unabhängigen,
automatischen Einpunkt-Schmiervorrichtung
und mit einem Schraubenfedermittel in einem komprimierten Zustand;
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3 und 4 schematische
Schnittansichten der in den 1 und 2 gezeigten
Abgabevorrichtung von vorne bzw. von hinten mit dem Schraubenfedermittel
in einem ausgedehnten Zustand;
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5 eine
schematische Ansicht entlang der Linie II-II von 4;
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6 und 7 schematische
Schnittansichten der in den 1 und 2 gezeigten
Abgabevorrichtung von der Seite bzw. von hinten mit dem Schraubenfedermittel
in einer Zwischenposition zwischen dem komprimierten und dem ausgedehnten Zustand;
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8 eine
schematische Ansicht entlang der Linie III-III von 6;
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9 eine
Draufsicht der Abgabevorrichtung nach den 1 und 2,
die nur eine einstellbare Endkappe der Abgabevorrichtung zeigt;
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10 und 11 schematische
Draufsichten eines Hemmungsmechanismus der in den 1 und 2 gezeigten
Abgabevorrichtung;
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12 eine
schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Abgabevorrichtung
in Form einer unabhängigen,
automatischen Einpunkt-Schmiervorrichtung; und
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13, 14 und 15 eine
als Schnitt ausgeführte
schematische Seitenansicht, eine als Schnitt ausgeführte schematische
Rückansicht
bzw. eine als Schnitt ausgeführte
schematische Draufsicht einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Abgabevorrichtung
in Form einer unabhängigen, automatischen
Einpunkt-Schmiervorrichtung und mit einem Schraubenfedermittel in
einer Zwischenposition zwischen dem komprimierten und dem ausgedehnten
Zustand.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 bis 11 zeigen
eine Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Abgabevorrichtung
in Form einer unabhängigen,
automatischen Einpunkt-Schmiervorrichtung 1 zur Abgabe
von Schmiermittel, wie zum Beispiel Fett oder Öl, über einen längeren Zeitraum. Die Schmiervorrichtung 1 umfasst
einen an einem Ende durch eine Kappe 3 geschlossenen Zylinder 2,
der an seinem anderen Ende 15 einen Schmiermittelauslass 4 aufweist.
Eine Kolbenvorrichtung 18 ist in dem Zylinder 2 zwischen einer
hinteren Position (in den 1 und 2 gezeigt)
und einer vorderen Position (in den 3 und 4 gezeigt)
verschiebbar beweglich. Die Kolbenvorrichtung trennt den Zylinder
in eine ein variables Volumen aufweisende erste Kammer 5a,
die durch den Auslass 4 abzugebendes Schmiermittel enthält, und
eine zweite Kammer 5b. Der Auslass 4 ist mit einer
(nicht gezeigten) entfernbaren mit einem Schraubgewinde versehenen
Kappe versehen und soll im Gebrauch in eine Schmierstelle einer
Maschine geschraubt werden, damit das Schmiermittel über einen
Zeitraum in einen Schmiermittelkanal eines Lagers der Maschine abgegeben
werden kann.
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Die
Kolbenvorrichtung 18 weist ein Paar längliche, mit Zähnen versehene
Zahnstangenglieder 6 und 7 auf, die sich (wie
in den 1 bis 4 zu sehen ist) von ihr nach
oben erstrecken. Jedes mit Zähnen
versehene Zahnstangenglied 6, 7 weist Paare länglicher
Zahnstangen 6a, 6b und 7a, 7b auf,
wobei die Zähne
jeder Zahnstange nach gegenüberliegenden
Seiten der Schmiervorrichtung ragen.
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Die
Zahnstangenglieder 6 und 7 ragen durch ein Paar Öffnungen 8 und 9 am
Grund einer in der Endkappe 3 ausgebildeten und durch eine
Abdeckung 11 geschlossenen zylindrischen Aussparung 10 nach
oben. In der zylindrischen Aussparung 10 sind ein allgemein
mit 12 bezeichnetes Getriebe und ein Hemmungsmechanismus
mit einer bei 13 angelenkten Hemmungsschwinge 14 (siehe 3, 10 und 11)
untergebracht. Die Hemmungsschwinge 14 weist einen hakenförmigen Vorsprung 14a und
einen Endteil 14b auf, der Zähne eines Zahnrads 12a des
Getriebes 12 in Eingriff nimmt und daraus ausrückt. Die
Schwenkbewegung der Hemmungsschwinge 14 wird durch ein
elektrisches Mittel 16 gesteuert, das im oberen Teil der
zylindrischen Aussparung 10 über der Abdeckung 11 untergebracht
ist. Das elektrische Mittel enthält
eine Batterie 20, ein Betätigungsmittel in Form einer
kleinen Servo- oder Elektromagnetvorrichtung 17 mit einer
mit der Hemmungsschwinge 14 verbundenen Steuerstange 17a und
eine (nicht gezeigte) Zeitsteuervorrichtung, die einen Teil des
durch eine Wählscheibe 21 (siehe 9)
betätigten
elektronischen Schaltungs- und Umschaltmittels zum Ein- und Ausschalten
der Schmiervorrichtung 1 und zum Einstellen der Zeitsteuervorrichtung
bildet.
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Ein
komprimiertes Schraubenfedermittel stellt die Antriebskraft zur
Bewegung der Kolbenvorrichtung 18 zu seinem vorderen Ende
bereit. Wie gezeigt, besteht das Federmittel aus zwei Schrauben-Druckfedern 22 und 23, die
koaxial ineinander angeordnet sind, und einem „schwimmenden" oder gleitenden
Kraftübertragungsglied 25,
das zwischen den beiden Federn 22 und 23 angeordnet
ist, um es den beiden Federn zu gestatten, zusammen zu wirken und
eine kombinierte axiale Federkraft direkt auf die Kolbenvorrichtung 18 auszuüben. Die
beiden Schrauben-Druckfedern 22 und 23 sind im
Zylinder 2 zwischen der Kappe 3 und der Kolbenvorrichtung 18 angeordnet,
wobei die Feder 22 direkt auf die Kappe 3 und
die Feder 23 direkt auf die Kolbenvorrichtung 18 wirkt.
Wie gezeigt, weist das Glied 25 einen zylindrischen Zwischenteil,
einen unteren radial äußeren ringförmigen Vorsprung,
gegen den das untere Ende der äußeren Feder 22 angeordnet
ist, und einen oberen radial inneren ringförmigen Vorsprung, gegen den
das untere Ende der inneren Feder 23 angeordnet ist, auf.
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Durch
Einstellen der Wählscheibe 21 kann die
Schmiervorrichtung 1 voreingestellt werden, um das Schmiermittel über verschiedene
Zeiträume – in der
Regel zwischen 1 und 24 Monaten – abzugeben. Wenn die Schmiervorrichtung
so eingestellt ist, dass sie über
eine kurze Zeitdauer betrieben wird, wird somit bewirkt, dass die
Hemmungsschwinge 14 relativ schnell zwischen ihren Grenzpositionen
schwenkt. Wenn ein Vorsprung 14a aus einem Zahn des Zahnrads 12a ausrückt, dreht
sich das Rad 12a und gibt das Getriebe 12 frei.
Die kämmenden
Zahnräder
des Getriebes können
sich drehen, wobei die Endzahnräder 12b, 12c und 12d, 12e mit
den Zähnen
der Zahnstangen 6a, 6b bzw. 7a, 7b kämmen. Somit
bewegen sich die Zahnstangenglieder 6 und 7 unter
der Kraft der komprimierten Federn inkremental nach unten, bis der
andere Vorsprung 14a in einen anderen Zahn des Zahnrads 12a eingreift.
Während
sich die Zahnstangenglieder 7 unter Steuerung des Hemmungsmechanismus
nach unten bewegen, bewegt sich die Kolbenvorrichtung 18 im
Zylinder 2 zum vorderen Ende des Zylinders und gibt durch
den Auslass 4 Schmiermittel ab. Die Abdeckung 11 ist
zur Aufnahme der oberen Enden der Zahnstangenglieder 6 und 7,
wenn sie sich in ihrer oberen Position befinden, geformt.
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Der
Zweck der Übersetzung
der die Zahnstangenglieder 6 und 7 in Eingriff
nehmenden Zahnräder 12b–e zum Hemmungsmechanismus
besteht darin, die zum Betrieb des Hemmungsmechanismus erforderliche
Kraft zu verringern. Dies gestattet die Verwendung einer kleinen
leistungsschwachen Batterie. Als Beispiel weisen die Zahnstangenglieder 6 und 7 in
der Regel einen Hub von ca. 45 mm auf, und die Zahnräder 12b–e drehen
sich während
eines vollen Hubs um ca. 2,5 volle Umdrehungen.
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Wie
oben besprochen, sind bei der in den 1 bis 11 gezeigten
besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung zwei Schrauben-Druckfedern 22 und 23 im
Zylinder 2 zwischen der Kappe 3 und der Kolbenvorrichtung 18 positioniert
und wirken direkt auf die Kolbenvorrichtung 18. Diese Federn 22 und 23 liefern
die Kraft zur Bewegung der Kolbenvorrichtung 18 unter der
Steuerung des Hemmungsmechanismus und des zugehörigen elektrischen Mittels.
Die Schmiermittelaustragsrate ist voll gesteuert und hängt nicht
von Umgebungstemperaturen ab. Stattdessen wird die Schmiermittelaustragsrate
durch die Zeitsteuervorrichtung des den Hemmungsmechanismus 12 regulierenden
elektrischen Mittels gesteuert. Bei anderen Ausführungsformen der Erfindung
(nicht gezeigt) können
eine oder mehr als zwei Schraubenfedern vorgesehen sein. Gemäß der beschriebenen
Ausführung
versteht sich jedoch, dass die Schraubenfedern das Getriebe 12 den
Hemmungsmechanismus und das elektrische Mittel umgeben. Durch eine
solche Anordnung des Schraubenfedermittels zum Umgeben des Getriebes,
des Hemmungsmechanismus und des elektrischen Mittels, statt dass
diese Komponenten in einem getrennten Gehäuse über dem Federmittel angeordnet
sind, kann die axiale Länge
der Schmiervorrichtung verkleinert werden.
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Rein
beispielhaft kann die in den 1 bis 11 gezeigte
und beschriebene Schmiervorrichtung so ausgeführt sein, dass das Kolbenmittel 18 in 120
Bewegungen oder Betätigungen
des Hemmungsmechanismus aus seiner oberen Position (1 und 2)
in seine untere Position (3 und 4)
bewegt wird. Wenn die Kammer 5a 120 ml Schmiermittel aufnimmt,
wird bei jeder Betätigung des
Hemmungsmechanismus 1 ml Schmiermittel abgegeben. Das Zeitsteuermittel
muss zur Betätigung des
Hemmungsmechanismus ungefähr
einmal jede 6 Stunden (das heißt
4-mal täglich)
eingestellt werden, um den Schmiermittelgehalt in einem Monat (ca. 30
Tage) abzugeben. Zum Betrieb über
2 Jahre müsste
der Hemmungsmechanismus andererseits ungefähr einmal alle 6 Tage betätigt werden.
Da der Hemmungsmechanismus relativ wenig elektrische Energie zum
Betrieb benötigt,
kann eine relativ kleine Batterie 20 zum Antrieb der Schmiervorrichtung
verwendet werden.
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Um
Kosten zu minimieren und eine leichte Schmiervorrichtung bereitzustellen,
sind die Zahnräder
des Getriebes vorzugsweise aus Kunststoffmaterial hergestellt. Vier
Zahnstangen und zugehörige Zahnräder sind
bereitgestellt, um die durch das Federmittel über die Zahnstangenglieder
erzeugte Kraft auf die Zahnräder
zu verteilen und die Gefahr einer Verformung oder eines Abbrechens
der Zähne
im Gebrauch zu minimieren. Als Alternative dazu könnten die
Zahnstangenglieder und die Zahnräder
jedoch auch aus Metall sein, wie zum Beispiel druckgegossene Zinklegierungszahnstangenglieder
und -getriebe. Obgleich solche Bauteile in der Herstellung teurer
sind, wären
sie fester, und es wäre
nicht nötig, die
Anzahl der Zahnstangenglieder und Zahnräder zu verdoppeln.
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Eine
zweite Ausführungsform
einer unabhängigen,
automatischen Schmiervorrichtung 30 wird in 12 gezeigt.
Wo möglich,
sind die gleichen Bezugszahlen, die auch bei der in den 1 bis 11 gezeigten
Ausführungsform
verwendet wurden, zur Identifizierung der gleichen oder ähnlicher Teile
der Schmiervorrichtung verwendet worden. Die Schmiervorrichtung 30 stellt
eine schematische Anordnung dar, bei der die Kolbenvorrichtung 18 einen mittleren,
ein Innengewinde aufweisenden röhrenförmigen Vorsprung 5 aufweist,
der mit einem drehbaren, ein Außengewinde
aufweisenden länglichen Steuerglied 7 in
Gewindeeingriff steht. Die Kolbenvorrichtung 18 wird durch
den durch die komprimierten Federn 22 und 23 ausgeübten Federdruck
bewegt. Die Gewindeverbindung zwischen dem Vorsprung 5 und
dem Steuerglied 7 bewirkt in Kombination mit der Abwärtsbewegung
der Kolbenvorrichtung 18, dass sich das Steuerglied 7 dreht,
während
der Vorsprung am Steuerglied "hinabfährt", und diese Drehbewegung
wird durch das Getriebe 12 auf den Hemmungsmechanismus übertragen.
Das Steuerglied 7 ist zur Drehung in der Bodenwand der
zylindrischen Aussparung 10 gelagert und des Weiteren mit
einem kleinen Axialdrucklager 31 versehen. Das Getriebe 12 enthält ein Zahnrad 12f,
das am oberen Ende des Steuerglieds befestigt ist und das unterste eines
Satzes von übereinander
angeordneten Zahnrädern
des Getriebes 12 bildet. Das tatsächliche Drehen des Steuerglieds 7 und
somit die Abwärtsbewegung
der Kolbenvorrichtung wird durch den Hemmungsmechanismus gesteuert,
der bei dieser Ausführungsform
durch eine Schwinge 14 und einem Hemmungsrad 12a,
das das oberste Zahnrad des Getriebes 12 bildet, bereitgestellt
wird. Im Gebrauch wird die Kolbenvorrichtung daran gehindert, durch den
Druck und den Reibkontakt der Feder 23 und durch die Reibung
zwischen der Kolbenvorrichtung und den Seitenwänden des Zylinders 2 gedreht
zu werden.
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Bei
der Ausführungsform
von 12 weist das Schraubgewinde zweckmäßigerweise
eine relativ große
Steigung auf, so dass die Kolbenvorrichtung 18 mit einer
geringen Anzahl von Drehungen des Steuerglieds 7 aus seiner
hinteren Position in seine vordere Position vorgerückt wird.
Noch wichtiger ist jedoch, dass der steile Winkel des Schraubgewindes eine
effiziente Umwandlung der axialen Abwärtsbewegung der Kolbenvorrichtung 18 in
eine Drehbewegung des Steuerglieds 7 gewährleistet.
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Die 13 bis 15 zeigen
eine dritte Ausführungsform
einer unabhängigen
Schmiervorrichtung 40. Die Schmiervorrichtung 40 ähnelt in
vielerlei Hinsicht der Schmiervorrichtung 1, und es werden
hier nur die Unterschiede zwischen den beiden Schmiervorrichtungen
ausführlich
beschrieben. Wo möglich,
sind die gleichen Bezugszahlen, die bei der in den 1 bis 11 gezeigten
ersten Ausführungsform
verwendet wurden, zur Identifikation der gleichen oder ähnlicher
Teile der Schmiervorrichtung 40 verwendet worden.
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Der
Hauptunterschied zwischen den Schmiervorrichtungen 1 und 40 besteht
darin, dass bei der Schmiervorrichtung 1 die Schraubenfedern 22 und 23 einen
mittleren Bereich umgeben, in dem sich das Getriebe 12,
der Hemmungsmechanismus (12a, 13, 14)
und das elektrische Mittel 16 befindet. Bei der Schmiervorrichtung 40 befindet
sich die Schraubenfeder 22 in einem mittleren Bereich,
und das Getriebe 12, der Hemmungsmechanismus (12a, 13, 14)
und das elektrische Mittel 16 sind in einem diesen mittleren
Bereich radial umgebenden Bereich angeordnet. Mit anderen Worten
ist die Feder 22 "innerhalb" des umgebenden Getriebes,
Hemmungsmechanismus und elektrischen Mittels angeordnet.
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Bei
der Schmiervorrichtung 40 wird die einzige Schraubenfeder 22 in
einer röhrenförmigen Kolbenverlängerung 41 aufgenommen,
die sich von einem mittleren Bereich der Kolbenvorrichtung 18 nach hinten
und axial erstreckt und auf die Kolbenvorrichtung 18 einen
Druck ausübt.
Bei der gezeigten Ausführungsform
sind zwei Zahnstangen 6, 7 an der Außenseite
der Kolbenverlängerung 41 geformt,
obgleich bei alternativen Ausführungen
eine oder mehr als zwei solcher Zahnstangen vorgesehen sein könnten. Die
sich nach hinten erstreckende Kolbenverlängerung 41 wird teleskopisch
in einer etwas größeren, sich
nach vorne erstreckenden röhrenförmigen Verlängerung 42 aufgenommen,
die ein Teil der Kappe 3 sein kann oder daran befestigt,
zum Beispiel geklemmt, sein kann. Die Zahnstangen 6, 7 werden
in entsprechenden Längsführungsbahnen
oder Führungen 43 und 44 aufgenommen,
die in der röhrenförmigen Verlängerung 42 ausgebildet
sind.
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Das
Getriebe, der Hemmungsmechanismus und das elektronische Steuerpack
der Schmiervorrichtung 40 funktionieren ähnlich wie
jene bezüglich der
Schmiervorrichtung 1 beschriebenen, sind aber außerhalb
der röhrenförmigen Verlängerungen 41 und 42 angeordnet.
Wie aus 15 ersichtlich, ist das die
Batterie 20 enthaltende elektrische Mittel 16 um
90°C von
der Elektromagnetvorrichtung 17 verschoben. Der Hauptteil
des Getriebes 12 ist um ca. 180° von der Batterie 20 und
um ca. 90°C
von. der Elektromagnetvorrichtung verschoben, obwohl die Zahnräder, die
mit den Zahnstangen 6 und 7 kämmen, diametral einander gegenüber angeordnet
sind und um ca. 90° von
der Batterie 20 und dem Hauptteil des Getriebes 12 verschoben
sind. Bei der Schmiervorrichtung 40 ist die Hemmungsschwinge 14 abgewinkelt
oder "gekröpft", so dass ihre Schwenkbewegung
durch die Elektromagnetvorrichtung 17 zur Steuerung des
Zusammenwirkens des Vorsprungs 14a und des Teils 14b mit
dem Zahnrand 12a gesteuert werden kann.
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Bei
jeder der drei in den 1–11, 12 und 13–15 dargestellten
Ausführungsformen
der Erfindung ist zu sehen, dass durch eine kompakte Anordnung des
Federmittels und des Steuermittels in der Schmiervorrichtung, das
Verhältnis
des Gesamtvolumens der Schmiervorrichtung zum Schmiermittelvolumen,
das die Schmiervorrichtung gemäß ihrer
Ausführung
abgeben soll, auf unter 5:1 und in der Regel ca. ,5:1 gehalten worden
ist.
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Bei
anderen Ausführungsformen
der Erfindung (nicht gezeigt) kann die Batterie zur Bereitstellung
des elektrischen Mittels durch Sonnenenergiemittel, zum Beispiel
Solarzellen am Schmiervorrichtungsgehäuse, ersetzt oder erweitert
werden. Des Weiteren kann die Abgabevorrichtung ein Erfassungsmittel
zur automatischen Erfassung und Meldung eines etwaigen Versagens
der Abgabevorrichtung zur Abgabe von Schmiermittel nach Bedarf enthalten.
Zum Beispiel könnte
die Bewegung des Hemmungszahnrads 12a oder der Hemmungsschwinge 14 überwacht
werden. Wird die Bewegung solch beweglicher Teile innerhalb eines
Zeitraums nicht erfasst, könnte
dies zu einer automatischen Auslösung einer
Warnvorrichtung führen.
Die Warnvorrichtung könnte
eine optische Vorrichtung, wie zum Beispiel eine Leuchtdiode, und/oder
eine hörbare
Vorrichtung an der Abgabevorrichtung oder an einer von der Abgabevorrichtung
abgesetzten Stelle sein. Solch ein elektronisches Erfassungs- und Überwachungssystem
würde dazu
verwendet werden, jegliche Fehlfunktion der Abgabevorrichtung, und/oder
bei einer Schmiervorrichtung jegliche Blockierungen in den Schmierkanälen der
Lager, an denen die Abgabevorrichtung befestigt ist, zu erfassen
und Personal darüber
zu informieren.
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Obgleich
die vorliegende Erfindung in erster Linie die automatische Abgabe
von flüssigem Schmiermittel
betreffen soll, kann die Erfindung auch Anwendung auf die automatische
Abgabe anderer flüssiger
Materialien finden.