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Die Erfindung betrifft ein Umlaufschmiersystem,
das einen Schmieröltank;
Druck-Rohrleitungen, die zu schmierenden Teilen Öl zuführen; Rückführ-Rohrleitungen, die das Öl von den
zu schmierenden Teilen zu dem Öltank
zurückführen, und
eine Einrichtung umfasst, die das Öl in die Druck-Rohrleitungen
pumpt und einen gewünschten
Zustand der Schmierung aufrechterhält, nach Anspruch 1, erster Teil
(vergleiche FR-A-480691).
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Umlaufschmiersysteme werden heute
verbreitet eingesetzt, um verschiedene Maschinen zu schmieren, und
zwar insbesondere, wenn das Schmiermittel dazu dient, die zu schmierenden
Teile zu kühlen.
Ein Beispiel für
den Einsatz von Umlaufschmierung ist die Schmierung der Lager der
Trockenzylinder in Papiermaschinen oder die Schmierung von Gasturbinen.
In beiden Fällen
sind die Lager einer thermischen Belastung von außen ausgesetzt.
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Umlaufschmierung wird auch dann eingesetzt,
wenn das zu schmierende Teil erhebliche Ableitungsenergie erzeugt.
Ein Beispiel für
derartige Einsatzzwecke stellt das Schmieren von Getrieben dar.
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Des Weiteren wird Umlaufschmierung
dann eingesetzt, wenn das Schmiermittel in dem zu schmierenden Teil
verschmutzt werden kann und es möglich
sein sollte, das Schmiermittel nach Reinigung erneut zu verwenden.
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Ein Umlaufschmiersystem umfasst normalerweise
eine Pumpe, die von einem Elektromotor angetrieben wird. Die Pumpe
setzt das Öl
in Bewegung. Die Förderleistung
der Pumpe wird normalerweise so ausgewählt, dass sie die erforderliche
Durchflussmenge um 10 bis 20% übersteigt,
so dass eine ausreichende Betriebstoleranz für die Steuerung von Ableitungsdruck
verbleibt. Öl
tritt durch verschiedene austauschbare Filter hindurch. Diese Filter
sind häufig
in zwei Gruppen angeordnet, so dass eine Gruppe mit Ventilen abgetrennt
werden kann und die Filter ausgetauscht werden können, ohne dass die gesamte
Anordnung abgeschaltet werden muss. Eine elektrische oder dampfbetriebene
Heizeinrichtung dient häufig
dazu, das Öl
weiter zu erwärmen.
Das Öl
wird durch einen Wärmetauscher
mit Wasser- oder Luftkühleinrichtungen
gekühlt.
Die Kühlleistung
wird durch einen Temperatunegler eingestellt, der für zugeführtes Öl vorhanden
ist. Der Sollwert des Temperaturreglers beträgt häufig ungefähr 55°C. Die Drucksteuerung wird häufig durch
ein Umgehungsventil zurück
zu dem Öltank
ausgeführt.
Je nach dem System können
die Sollwerte der Drucksteuerung normalennreise zwischen 5 und 20
bar liegen.
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Öl
wird Teilen zugeführt,
die geschmiert werden müssen,
so beispielsweise verschiedenen Teilen in einer Papiermaschine,
und zwar über
Druck-Sammelrohre (pressure trunk pipes), die normalerweise aus
rostbeständigem
Material bestehen. Das Öl strömt in den
Rohren als ein Laminarstrom, und daher ist das Druckgefälle gering.
Aus den Sammelrohren wird das Öl
auf eine Vielzahl von Durchflussmengen-Messtafeln verteilt, von
wo aus es auf Steigrohre aufgeteilt wird, um es einer Reihe zu schmierender Teile
zuzuführen.
Von diesen Teilen wird das Öl über Rückführrohre
unter Nutzung der Schwerkraft in Auffangrohre auf der Rückführseite
geleitet. Das Öl
wird unter dem Einfluss der Schwerkraft über die Auffangrohre in den
Tank der Umlaufschmieranordnung geleitet. Die Rohre auf der Rückführseite
sind nie voll Öl.
Die Neigung der Rohre beträgt
ungefähr
2 bis 3% in Richtung des Tanks der Anordnung. Vor dem Tank wird
das Rückführöl durch
einen grobmaschigen Filter geleitet. Das in den Tank zurückgeführte Öl wird dann
wieder durch die Pumpe in Umlauf angesaugt. Die Abmessungen des
Tanks werden normalerweise so gewählt, dass das Öl je nach
der Viskosität
eine bestimmte Zeit in dem Tank verbleibt.
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In dem System ertüllt der Schmieröltank verschiedene
Funktionen bei der Konditionierung des Öls, bevor es zurückgeleitet
wird. Eine Funktion des Tanks besteht darin, dass er es ermöglicht,
dass in dem Öl
enthaltene Luftblasen an die Oberfläche steigen. Durch Luftblasen
kann die Anfälligkeit
der Pumpe für
Kavitation ansteigen, und sie können
den Schmierfilm beeinträchtigen,
der auf dem Teil ausgebildet wird, das geschmiert werden muss. Eine
weitere Funktion besteht darin, dass er es ermöglicht, dass große Schmutzteilchen,
deren Dichte erheblich höher
ist als die von Öl,
sich am Boden des Tanks ablagern. In gewissem Maße fallen auch Wassertropfen, die
in dem Öl
enthalten sind, in dem Tank nach unten. Die Dichte von Wasser liegt
so nah an der von Öl, dass
die Fallgeschwindigkeit niedrig ist. In dem Tank kondensiert feuchte
Luft, die in den Rückführrohren strömt, an den
Tankwänden,
und das Wasser läuft
an den Wänden
ab, so dass es sich am Boden des Tanks sammelt. Der Tank bewirkt
auch Kühlung
des Öls über die
Wände.
Des Weiteren bildet der Tank einen Raum, in den die Rohrleitungen
beim Abschalten des Systems geleert werden, und der Tank dient auch
bei Undichtigkeit eines Rohrs als Ölspeicher, so dass die zu schmierende
Maschine gesteuert abgeschaltet werden kann. Eine weitere Funktion
der Pumpe besteht darin, dass sie gewährleistet, dass stets Öl in der
Pumpenansaugeinrichtung vorhanden ist, damit nicht auch Luft angesaugt
wird. Die Feuchtigkeit und eine geeignete Temperatur ermöglichen darüber hinaus
das Wachsen von Bakterien in dem Tank.
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Der Tank umfasst des Weiteren thermostatgesteuerte Öl-Heizeinrichtungen,
bei denen es sich entweder um elektrische oder dampfbetriebene Heizeinrichtungen
handeln kann. Die Heizeinrichtungen dienen dazu, die große Menge
an Öl,
die in dem Öltank
enthalten ist, innerhalb von 4 bis 8 Stunden normalennreise auf
ungefähr
55°C zu
erwärmen,
bevor das System in Gang gesetzt wird, da die eingesetzten Schraubenpumpen
nicht in der Lage sind, kaltes Öl
mit hoher Viskosität
ohne die Gefahr von Kavitation zu pumpen.
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Gegenwärtige Umlaufschmier-Öltanks beruhen
seit Jahrzehnten auf zwei Grundlösungen.
Ein Tank ist normalerweise ein Rechteck, dessen Fassungsvermögen normalerweise
zwischen einigen hundert Litem bis 30 Kubikmetern variiert. Die
erforderliche Größe hängt vom
Funktionsprinzip der Tanks ab, wobei diesem Prinzip zufolge das Öl, um es
in gutem Zustand zu halten, ungefähr 30 Minuten lang in dem Tank
bleiben können
muss, so dass in dem Öl
enthaltene Verunreinigungen abgeschieden werden können, bevor
das Öl
erneut eingesetzt wird. Zusätzlich
zur Speicherung des Öls
muss der Tank auch in der Lage sein, das Öl zu kühlen, und in der Lage sein,
Luft, Wasser und andere Verunreinigungen aus dem Öl abzuscheiden,
wie dies oben aufgeführt
ist.
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Aufgrund ihrer großen Abmessungen
lassen sich die früher
eingesetzten Tanks häufig
nur schwer im Zusammenhang mit Maschinen anordnen, die geschmiert
werden müssen.
Des Weiteren bedeutet eine große
Menge an Öl
erhebliche Investitionen, und insbesondere heute bedeutet es eine
Feuergefahr, die durch großes
Fassungsvermögen
bewirkt wird, zusammen mit anderen Umweltgefahren. In der Praxis
haben Messungen auch erwiesen, dass trotz der großen Abmessungen
des Tanks nur ein kleiner Teil des Fassungsvermögens des Tanks effektiv an der Ölzirkulation
teilnimmt. Wenn die Funktion der Strömungsfelder durch die Berechnung
von Teilchenwegen ohne eine Masse gemessen wird, wird diese Erscheinung
auch numerisch beobachtet. Bei einem typischen herkömmlichen
Tank, der mit Trennwänden
versehen ist, beträgt
der Betriebswirkungsgrad lediglich 35 bis 44%, wobei dies die tatsächliche Durchflusszeit
im Verhältnis
zur theoretischen Durchflusszeit anzeigt. In der Praxis hat beispielsweise
ein Tank von 8 Kubikmetern, in dem 350 Liter Öl pro Minute fließen, die
theoretische Durchflusszeit von 22 Minuten und 52 Sekunden, wobei
in dieser Zeit die Menge an Öl
das System einmal durchlaufen sollte. In der Realität jedoch
neigt warmes Öl,
das in den Tank eintritt, dazu, innere Strömungskanäle im Inneren des Kanals aufgrund
von Unterschieden hinsichtlich der Viskosität des Öls zu erzeugen. Durch diese Kanäle bildet
der Inhalt des Tanks Wände
in einer stationären Ölmasse sowie
einen Haupt-Durchflusskanal, der in der Ölmasse ausgebildet ist. In
der Realität
liegt die theoretische Durchflusszeit von 22 Minuten und 52 Sekunden
nunmehr in einem Bereich von 8 bis 10 Minuten, wobei dies definitiv
zu kurz ist. Zusätzlich
zu der Kanalbildung unterliegt das Strömungsfeld bekannter Tanks des
Weiteren starker Wirbelbildung, wodurch das Abscheiden von Schmutzteilchen
erschwert wird. Die Kanalbildung ist auf hohe Durchflussmengen in
dem Tank zurückzuführen.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht
darin, eine Anordnung zu schaffen, mit der Nachteile des Standes
der Technik aufgehoben werden können,
d. h. ein Strömungsfeld
zu schaffen, das so ausgeglichen wie möglich ist und das eine erheblich
effektivere Nutzung der Öl-Füllmenge
und ein effektiveres Abscheiden von Schmutzteilchen als bei bekannten
Lösungen
bewirken würde.
Dies wird mit einer Anordnung nach Anspruch 1 erreicht.
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Der Schmieröltank weist eine rotationssymmetrische
Struktur auf, die Rückführleitung
ist auf der Mittelachse der rotationssymmetrischen Struktur angeordnet
und des Weiteren so angeordnet, dass sie unter die Fläche des
in dem Schmieröltank
enthaltenen Öls
reicht, und der Strom durch die Rückführleitung wird durch ein Aufteilelement
zu einer Einrichtung zum Abscheiden von Verunreinigungen geleitet.
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Der Hauptvorteil der Erfindung besteht
darin, dass sie eine sehr effektive Nutzung der Öl-Füllmenge und sehr effektives
Abscheiden von Verunreinigungen ermöglicht. Ein weiterer Vorteil
der Erfindung besteht darin, dass sie einfach ist, so dass Einführung und
Verwendung wirtschaftlich sind.
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Im Folgenden wird die Erfindung eingehender
anhand einer bevorzugten Ausführung
beschrieben, die in den beigefügten
Zeichnungen dargestellt ist, wobei:
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1 eine
allgemeine Ansicht eines Umlaufschmiersystems für eine Papiermaschine ist,
und
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2 eine
allgemeine Ansicht einer Anordnung gemäß der Erfindung ist.
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1 ist
eine allgemeine Ansicht eines Umlaufschmiersystems für eine Papiermaschine.
Das Bezugszeichen 1 kennzeichnet allgemein einen Öltank, und
das Bezugszeichen 2 kennzeichnet allgemein eine Anordnung,
die Pumpen, Filter und andere ähnliche
Vorrichtungen umfasst. Das Bezugszeichen 3 zeigt Druck-Rohrleitungen,
die Öl,
das als Schmiermittel dient, Teilen 4 zuführen, die
geschmiert werden müssen,
in diesem speziellen Fall Trockenzylindern in der Papiermaschine.
Des Weiteren kennzeichnet in 1 das
Bezugszeichen 5 Rückführ-Rohrleitungen,
die das Öl
von den zu ölenden
Teilen zu dem Öltank
zurückführen. Der
Aufbau und die Funktion des in 1 dargestellten
Systems liegen für
den Fachmann auf der Hand, so dass diese Gegenstände hier nicht eingehender
beschrieben werden.
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2 ist
eine allgemeine Schnittansicht eines Schmieröltanks 10 der Anordnung
gemäß der Erfindung.
Der Schmieröltank 10 weist
eine rotationssymmetrische Struktur auf. Bei dem in 2 dargestellten Beispiel sind eine Rückführleitung 11 für das Schmieröl, wobei
die Leitung eine Verlängerung
der Rückführ-Rohleitungen 5 des
Umlaufschmiersystems bildet, und eine Ansaugleitung 12 von Druck-Rohrleitungen 3 auf
der Mittelachse K der rotationssymmetrischen Struktur angeordnet.
Die Rückführleitung
und die Ansaugleitung 12 können auch an anderer Stelle,
d. h. nicht nur auf der Achse K, angeordnet werden. Die Rückführleitung 11 führt unter
die Oberfläche
des in den Tank 10 enthaltenen Öls 10, von wo aus
der Rückführstrom
durch ein Aufteilelement 13 geleitet wird, so dass der
Rückführstrom
auf eine möglichst
weite Fläche
verteilt wird. Das Aufteilelement 13 kann ein zylindrisches,
konisches oder anderes ähnliches
Teil umfassen, das aus einer Netz-, einer Gitter-Struktur oder einer
anderen ähnlichen
netzartigen Struktur besteht.
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Der Rückführstrom des Öls wird
durch das Aufteilelement 13 zu Einrichtung 14 geleitet,
die Verunreinigungen aus dem Öl
abscheidet. Die Einrichtung 14 zum Abscheiden von Verunreinigungen
aus dem Öl
umfasst vorzugsweise eine Struktur von Trennwänden 14a, die mit
einem Abstand zueinander übereinander
angeordnet sind. Mittels dieser Struktur können Venunreinigungen so effektiv
wie möglich
aus dem Öl
abgeschieden werden. Die Trennwände 14a leiten
Luftblasen, die zu den Wänden
treiben, auf einen Luftraum 15 im oberen Teil des Tanks 10 zu
und Wasserteilchen auf den unteren Teil 16 des Tanks 10 zu.
Horizontale Trennwände,
die übereinander
angeordnet sind, verkürzen
die Strecke, über
die sich die oben erwähnten
Schmutzteilchen in dem Ölstrom
bewegen.
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Die Trennwände 14a sind an Luftauffangleitungen 17 angebracht,
mit denen die aus dem Strom abgeschiedene Luft zu dem Luftraum 15 des
Tanks geleitet wird, sowie an Wasserauffangleitungen 18, mit
denen das aus dem Strom abgeschiedene Wasser zum unteren Teil 16 des
Tanks 10 geleitet wird. Die oben aufgeführten Leitungen können Rohre,
rinnenartige Strukturen usw. umfassen. Wenn das Strömungsfeld
ausgeglichen ist, verbleibt Öl
nicht stagnierend in den Ecken des Tanks in Bezug auf das Strömungsbild,
wie dies bei Strömungsfeldem
in herkömmlichen
Systemen nach dem Stand der Technik geschieht. So ist bei dem Tank
der Anordnung gemäß der Erfindung
die Füllmenge
des gesamten Tanks effektiv in den Strom einbezogen.
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Die oben aufgeführten Ausführungen sollen keinesfalls
die Erfindung einschränken,
sondem die Erfindung kann innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung
recht ungehindert abgewandelt werden. Dementsprechend liegt auf
der Hand, dass die Anordnungen gemäß der Erfindung bzw. ihre Details nicht
unbedingt denen gleichen müssen,
die in den Figuren dargestellt sind, sondem dass auch andere Ausführungen
möglich
sind.