JP2018031376A - ピストン機械用の潤滑剤システム - Google Patents

Abstract

【課題】潤滑剤インジェクタ、潤滑剤システムおよびピストン機械用の潤滑剤を供給する方法を提供する。【解決手段】潤滑剤インジェクタ（１）は、潤滑剤供給管路（３）と送出開口（４）とを備え、該送出開口（４）を介して、ピストン機械（２）の、潤滑されるべき内室（６）に潤滑剤が送出される。送出開口（４）は、電磁コイルを介して操作されるニードル弁によって選択的に開閉可能である。潤滑剤インジェクタ（１）は、送出開口（４）を介して送出される潤滑剤の量を検出するために適した流量センサを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、潤滑剤インジェクタであって、潤滑剤供給管路と送出開口とを備え、該送出開口を介して、ピストン機械の、潤滑されるべき内室に潤滑剤が送出され、前記送出開口が、電磁コイルを介して操作されるニードル弁によって選択的に開閉可能であり、当該潤滑剤インジェクタが、前記送出開口を介して送出された潤滑剤の量を検出するために適した流量センサを有する、潤滑剤インジェクタに関する。さらに、本発明は、ピストン機械用の潤滑剤システムならびにこのような潤滑剤システムを用いて、ピストン機械の多数の潤滑ポイントに潤滑剤を供給する方法に関する。

ピストン機械、特に潤滑されるコンプレッサにおいては、全ての潤滑ポイントにおける信頼性の良い潤滑が、信頼性の良い運転のために極めて重要である。一般に、各コンプレッサパッキンおよび各シリンダには、それぞれ１つまたは複数の潤滑ポイントが存在しており、これらの潤滑ポイントには、中央の潤滑システムから潤滑剤が供給される。潤滑ポイントへの供給は、コンプレッサに関しては通常、「ポンプ・トゥ・ポイント（Pump-to-Point）」システムまたは「ディバイダブロック（Dividerblock）」システムを介して行われる。「ポンプ・トゥ・ポイント」システムの場合には、直接に各ポンプエレメントのプランジャ行程によって、相応するオイル量が潤滑ポイントに圧送される。「ディバイダブロック」システムの場合には、中央のポンプユニットのプランジャ行程により圧送されたオイル量が、いわゆる「ディバイダブロック」によって分配されて、個々の潤滑ポイントへ圧送される。

しかし、公知の潤滑剤システム、特に「ポンプ・トゥ・ポイント」システムは、小さな潤滑量への調節時に、過度に高い不正確性を招く。

中央で圧力制御される１つの共通のオイル供給管路を備えた潤滑剤システムによって、潤滑剤供給の改善された制御を得ることができる。この場合、各潤滑ポイントのために潤滑量は固有の弁を用いて調量される。このような潤滑剤システムは、たとえば欧州特許出願公開第００４９６０３号明細書（ＥＰ００４９６０３Ａ２）に開示されている。

しかし、このようなシステムでは、圧力を案内する潤滑剤供給管路の他に、漏れ戻し管路および／または過圧低減管路が必要となる。このことは、信頼性問題を招くとともに、潤滑量の、調節可能でかつ監視可能な正確な調量を妨げる。

国際公開第２０１２／１２６４７３号（ＷＯ２０１２／１２６４７３Ａ２）には、大型のシリンダ用の潤滑剤システムが開示されており、この場合、潤滑剤インジェクタを介してシリンダ内に潤滑オイルが調量される。このシステムは、各潤滑剤インジェクタのための流量測定部を有する。

欧州特許出願公開第２４８４８７５号明細書（ＥＰ２４８４８７５Ａ１）には、大型のシリンダ用の潤滑剤システムが開示されており、この場合、潤滑剤インジェクタにより送出される潤滑オイルの量は、電磁弁を介して制御される。調量を粘度変化に依存しないようにするために、潤滑剤インジェクタは加熱エレメントによって加熱される。

基本的には、低減された潤滑剤量が、確実に潤滑ポイントに到達することが確保され得るのであれば、ほぼすべてのコンプレッサにおいて潤滑剤量を著しく低減させることができる。しかし、コンプレッサ製造業者は、安全な道を選び、高い潤滑率を有するコンプレッサを供給している。このことは、潤滑剤消費量による高い運転コストを招くと同時に、ガス中の高いオイル量に関する問題を招く。このことは、特に化学プラントにおいては望ましくなく、オイルは手間をかけてガスから除去されなければならない。ガスフィールドにおける無人のコンプレッサステーションでは、高い手間をかけて潤滑オイルが通年、供給されなければならない。内燃機関においては、過度に高い潤滑剤量が、とりわけ燃焼過程を損ない、より高い有害物質含量を招いてしまう。

したがって、多くの別の理由とともに、エコロジ的および経済的な理由からも、潤滑量を低減することが望ましい。さらに、各潤滑ポイントに対して個別に潤滑量を、目下の負荷条件または慣らし運転手順に自動的に適合させることができることが望ましい。

前記目的および別の目的は、本発明によれば、冒頭で述べた形式の潤滑剤インジェクタにおいて、該潤滑剤インジェクタが、流路内で流れ方向に沿って可動に配置された、流れ方向とは反対の方向に作用する戻し力で負荷された永久磁石を有し、流路外で前記永久磁石の磁界内に、電子ユニットに接続された少なくとも１つの測定コイルが配置されていることにより達成される。永久磁石の運動は１つの測定コイル（もしくは複数の測定コイル）に電磁誘導によって電圧を発生させ、この電圧は、電子ユニットによって流量を求めるために評価され得る。永久磁石の行程の測定および評価により、この結果は十分に粘度に依存しておらず、ひいては温度に依存していない。

有利には、流量センサは、潤滑剤の流路内で潤滑剤供給管路とニードル弁との間に配置されていてよい。これにより、スペース節約的な配置が実現され得る。

ニードル弁は潤滑剤を噴射するために常に極めて短時間しか開放されず、そして潤滑剤インジェクタは流入のアクティブなフェーズ（作動段階）から次のアクティブなフェーズまで閉じられているか、もしくはアクティブではないので（この場合に生ぜしめられる流れを、以下において「間欠的な流れ」と呼ぶ）、有利には、流量センサは、流路を通って間欠的に流れる潤滑剤の量を求めるために適した流量センサであってよい。流量センサが静的な流れ過程を測定できなければならないことは必要でなく、このことは流量センサの一層単純な構造を可能にする。

有利には、電子ユニットが、アナログ／デジタル変換器を有していてよい。このアナログ／デジタル変換器は、流量センサを用いて検出された測定データを、デジタル式のビットパターンに変換する。

デジタル式のビットパターンは、電磁コイルのパッシブなフェーズ（作動解除段階）の間、電磁コイルのために設けられた、好ましくは２線式の電流供給線路を介して、潤滑剤システムの中央の制御ユニットへ伝送され得る。デジタル式の信号への変換により、伝送時における周辺からの電磁的な干渉によるエラー発生率は最小限に抑えられる。

有利には、ニードル弁は、閉鎖方向に作用する閉鎖力によって負荷されていてよい。このような構造は、ニードル弁の極めて迅速な開閉を可能にし、この場合、ニードル弁は、作動解除された状態では、閉じられたままとなる。

好適な実施態様では、流量センサとニードル弁との間に逆止弁が配置されている。これにより、流量センサによる誤測定が回避される。

この場合、有利には、逆止弁の弁ばねが、同時に、閉鎖力を発生させるためにニードル弁に作用していてよい。このことは、潤滑剤インジェクタの簡単な組立を可能にし、この場合、構成部分点数は最小限に抑えられる。

有利には、ニードル弁が、電磁コイルの電磁界内に配置されたアーマチュアを有していてよい。この場合、電磁コイルは、潤滑剤に対してシールされたコイルボディ内に配置されている。アーマチュアおよびコイルボディの、以下に説明する有利な配置および構成により、漏れ戻し部を設けることを不要にすることができる。このことは、構造を単純化するとともに、流量測定の精度を向上させる。

この場合、有利には、コイルボディが、アーマチュアに向かって開いたヨークを有していてよい。この場合、ヨークの開口内には、コイル枠体が挿入されている。これにより、ヨークは、嵌合正確な製作もしくは潤滑剤インジェクタ内への安定的で密な組込みを可能にするために、極めて安定的な材料、好ましくは金属、特に鋼から成っていてよい。場合によっては、ヨークは潤滑剤インジェクタの別の構成エレメントと一体に形成されていてもよい。コイル枠体は、好ましくは良加工性でかつ耐熱性の高価なプラスチック、たとえばポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）から成る。

有利な実施態様では、コイル枠体とヨークとの間に、少なくとも１つの内側のシールエレメントと外側のシールエレメントとが設けられていてよい。シールエレメントは、好ましくはＯリングとして形成されていてよい。このことは、潤滑剤に対する電磁コイルの確実なシールを可能にし、このことは、一方では漏れ戻し部の設置を節約し、他方では防爆の点で有利である。

好適には、コイルボディが環状に形成されていてよい。この場合、流路は環状のコイルボディの中心を通って延びる。スペース節約的な配置の他に、このことは、流路内の潤滑剤の加熱を可能にし、この場合、電磁コイルは非アクティブなフェーズの間、小さな電流強さで通電される。電流強さはこの場合、ニードル弁がまだ開かない程度に小さく設定されていなければならない。潤滑剤の加熱により、粘度変動を補償もしくは回避し、かつ始動過程を改善することができる。

他方において（または電磁コイルによる加熱に対して付加的に）、有利にはコイルボディに潤滑剤を加熱するための加熱エレメントが設けられていてよい。このような加熱エレメントは、単純な抵抗エレメントまたは制御可能に熱を放出する別のエレメントであってよい。

潤滑剤インジェクタの機能性を付加的に監視し得るようにするためには、潤滑剤温度を測定するために潤滑剤インジェクタに温度センサが設けられていてよい。

別の有利な実施態様では、送出開口が流れ絞りを形成していてよい。これにより形成された絞り流は、粘度に関して僅かな依存性しか有しない。このことは、粘度偏差により生ぜしめられるエラー源を最小限に抑える。

本発明はさらに、本発明による多数の潤滑剤インジェクタを備えた、ピストン機械用の潤滑剤システムに関する。本発明によれば、この潤滑剤システムが、潤滑剤用の中央の圧力調整部と、潤滑剤インジェクタの潤滑剤供給管路に接続された潤滑剤用の圧力管路システムとを有し、各潤滑剤インジェクタが、少なくとも１つの電流供給線路を介して中央の制御ユニットに接続されている。したがって、潤滑量は各潤滑ポイントに対して個別に調節されかつ監視され得る。

電子ユニットはこの場合、有利には、アナログ／デジタル変換器を有していてよい。このアナログ／デジタル変換器は、検出された測定データを、中央の制御ユニットへの伝送のために、デジタル式のビットパターンに変換する。これにより、伝送確実性は高められる。

好適な１実施態様では、潤滑剤インジェクタの電子ユニットが、各潤滑剤インジェクタのパッシブなフェーズの間、潤滑剤インジェクタの、好ましくは２線式の電流供給線路を、通信線路として利用するようになっている。このことは、潤滑剤システムにかかる設備手間を最小限に抑える。

さらに、本発明は、上記潤滑剤システムを用いて、ピストン機械の多数の潤滑ポイントに潤滑剤を供給する方法に関する。本発明によれば、中央の制御ユニットが、多数の潤滑剤インジェクタを、流量センサによって得られた測定データに基づいて、規定された潤滑剤量の送出のために、時間的に制御されて選択的に作動させるか、または作動解除する。時間的な制御は、潤滑剤圧送の時点をも、各潤滑ポイントのための、このときに導入された潤滑剤の量をも、互いに別個に独立して制御することを可能にする。

有利には、中央の制御ユニットが、１つの潤滑剤インジェクタの誤機能もしくは誤量の検出時に、該誤機能もしくは誤量を、少なくとも１つの別の潤滑剤インジェクタによって送出される潤滑剤量の増大もしくは減少によって補償するようになっている。これにより、故障の発生と、故障の取り除きもしくは次の保守との間に発生するおそれのある、潤滑不足により生ぜしめられる損傷が回避される。好ましくは、このシステムはこの場合、オペレータに警告を発することができる。この場合、エラーを取り除くための具体的な手段も提案され得る。

さらに、中央の制御ユニットは、各潤滑剤インジェクタによって送出される潤滑剤量を、目下の負荷条件および／または慣らし運転過程に関連して個別に調整することができる。これにより、潤滑量をこれらの全ての条件に合わせて最適化することができる。

有利な１実施態様では、特に、粘度変動から生ぜしめられるエラーを回避するために、中央の制御ユニットが、潤滑剤インジェクタ内に含まれている潤滑剤を、停止フェーズの間、アクティブに加熱するようになっている。

加熱はこの場合、潤滑剤インジェクタ内に設けられた加熱エレメントを介して行われ得るか、または加熱のために、潤滑剤インジェクタ内にニードル弁の操作のために設けられた電磁コイルに、作動閾値よりも下の電流が流されることにより行われ得る。

好適には、潤滑剤インジェクタ内での弁運動が、中央の制御ユニットによって、アーマチュア電流反作用の評価により検出されかつ監視されるようになっている。このことは、付加的なセンサエレメントなしに実施され得る、特に簡単な方法である。

別の有利な実施態様では、中央の制御ユニットが、各潤滑剤インジェクタの弁運動および／または流量センサの測定データおよび／または圧力管路システム内の圧力ピークの時間的な経過および／または潤滑剤システムおよび／またはピストン機械の別のセンサデータを組み合わせて評価するようになっており、これにより潤滑特性を、与えられた各条件に最適に適合させることができる。

以下に、本発明の有利な実施形態を例示的に示す図１〜図１０につき、本発明を詳しく説明する。ただし、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。

ピストン機械用の潤滑剤システムの回路図である。 インジェクタの概略図である。 流量センサの１実施形態を示す概略図である。 流量センサの別の実施形態を示す概略図である。 インジェクタの断面図である。 潤滑剤インジェクタのニードル弁を操作するためのコイルボディの１実施形態を示す断面図である。 潤滑剤インジェクタのニードル弁を操作するためのコイルボディの別の実施形態を示す断面図である。 潤滑剤インジェクタのニードル弁を操作するためのコイルボディのさらに別の実施形態を示す断面図である。 潤滑剤インジェクタのニードル弁を操作するためのコイルボディのさらに別の実施形態を示す断面図である。 潤滑剤インジェクタのニードル弁を操作するためのコイルボディのさらに別の実施形態を示す断面図である。

図１には、本発明による潤滑剤システム２３の１実施形態が、概略的な回路図で図示されている。この潤滑剤システム２３は、多数の潤滑剤インジェクタ１を含み、これらの潤滑剤インジェクタ１は、ピストン機械２の種々異なる個所に配置されていて、送出開口４を介してピストン機械２の、潤滑されるべき内室６へ潤滑剤を送出することができる。この内室は、たとえばピストン機械２のシリンダ室またはピストン機械２の滑り軸受またはラジアル軸受におけるシールパッキンの領域であってよい。送出開口４の周辺の領域は、一般に「潤滑ポイント」とも呼ばれる。

中央の圧力調整部２７が、潤滑剤貯え器３１から圧力管路システム２８に潤滑剤を供給し、供給ポンプ３３を介して圧力管路システム２８内に所望の所要圧力を形成し、かつこの所要圧力を維持する。各潤滑剤インジェクタ１は、潤滑剤供給管路３を有し、この潤滑剤供給管路３は圧力管路システム２８に接続されている。

圧力管路システム２８内の圧力は、中央の制御ユニット２６によって圧力測定ユニット３２を介して測定されかつ監視される。この場合、供給ポンプ３３の制御は、同じく中央の制御ユニット２６によって行われる。たとえば誤機能の早期検知のために、圧力測定ユニット３２を介して、中央の制御ユニット２６は圧力管路システム２８内の圧力変動をも検出し、かつ評価することができる。

中央の制御ユニット２６は、さらに、それぞれ１つの電流供給線路２５を介して各潤滑剤インジェクタ１に接続されている。潤滑剤インジェクタ１を作動させるためには、相応する電流供給線路２５に、中央の制御ユニット２６によって、潤滑剤インジェクタ１に設けられたニードル弁５を開放するための供給電流が印加される。いずれの作動時でも、送出開口４を介して少量の潤滑剤しか送出されないことが望ましいので、作動は供給電流パルスの形で行われ、この供給電流パルスの時間が、その都度の送出量を決定する。供給電流パルスの時点および時間は、中央の制御ユニット２６によって各潤滑剤インジェクタ１のために、別の潤滑剤インジェクタ１とは別個に独立して規定され得る。

潤滑剤インジェクタ１の構造は、図２に概略的に図示されている。潤滑剤インジェクタ１は、ほぼ円筒状のインジェクタハウジング３４を含み、このインジェクタハウジング３４内には、圧力管路システム２８に接続されている潤滑剤供給管路３と、送出開口４との間に、潤滑剤のための流路７が規定されている。流路７には、流量センサ８と逆止弁１２とニードル弁５とが配置されている。さらに、潤滑剤インジェクタ１内の適当なポイントにおける潤滑剤の温度が、温度センサ２９によって測定され得る。流量センサ８とニードル弁５と温度センサ２９とには、電流供給線路２５に接続された電子ユニット１０が接続されている。

ニードル弁５を作動させるために中央の制御ユニット２６によって電流供給線路２５に印加される供給電流パルスは、電子ユニット１０によって、直接にニードル弁５の電磁式の操作エレメントに伝送される。この場合、この電磁式の操作エレメントは、好ましくは電磁コイル１４であり、この電磁コイル１４はニードル弁５のアーマチュア１５を作動させる（詳細な構成については、下で図５につき説明する）。

ニードル弁５が作動させられているか、もしくは開放されている間、潤滑剤は圧力管路システム２８から流路７を経由しかつ送出開口４を通ってピストン機械２の内室６に流入する。この場合、図２には、ピストン機械２のうち外壁しか図示されていない。各作動時に送出される潤滑剤量は、流量センサ８によって検出されて、電子ユニット１０により処理される。電子ユニット１０は、アナログ／デジタル変換器３０を有し、このアナログ／デジタル変換器３０を用いて、各作動時の測定値が、デジタル式のビットパターン２４に変換される。このデジタル式のビットパターン２４は、電子ユニット１０において、アクティブなフェーズ（電流供給線路２５が、電磁コイル１４への給電のために用いられる段階）の間、中間メモリされ、そして後続の作動解除されたフェーズ（段階）において電流供給線路２５を介して中央の制御ユニット２６へ伝送される。これによって、中央の制御ユニット２６は、各潤滑剤インジェクタ１のために実際に供給電流パルスの間、送出された潤滑剤量のフィードバックを受ける。温度センサ２９によって測定された値も、電子ユニット１０によって２進の形またはアナログの形で、中央の制御ユニット２６へ伝送され得る。同様にして、場合によっては、たとえば指示、較正データおよび／または制御命令のようなデータも、中央の制御ユニット２６から個々の潤滑剤インジェクタ１へ伝送され得る。

電流供給線路２５の使用は、簡単な配線に基づき、特に好適な実施形態である。この場合、中央の制御ユニット２６と電子ユニット１０との間の通信は、専用の通信線路を介しても、またはワイヤレス式の接続を介しても実施され得る。このような通信手段は、特にコンプレッサ技術およびモータ技術の分野における類似の技術分野に基づき、当業者には知られている。

したがって、中央の制御ユニット２６（図１）は、各潤滑剤インジェクタ１によって送出された潤滑剤量、個々の潤滑剤インジェクタ１における温度条件および圧力管路システム２８における、圧力測定ユニット３２により測定された圧力特性線３５に関する、目下の詳細でかつ正確な情報を有する。

圧力管路システム２８内の圧力は、潤滑剤インジェクタ１のそれぞれ個々の潤滑過程の際に、特徴的な圧力特性線３５を有する。この特徴的な圧力特性線３５は、一般に、ニードル弁５の開放に伴う圧力降下と、これに続く、ニードル弁の閉鎖によりリリースされる短時間の圧力上昇とにより特徴付けられている。

潤滑剤インジェクタ１における温度測定は、高められた防爆性の他に、粘度変化を考慮すること、たとえばこのような粘度変動の補償または潤滑剤の粘度に影響を与えるための意図された手段によって、粘度変化を考慮することをも可能にする。潤滑剤の粘度に影響を与えるための意図された手段としては、たとえば潤滑剤インジェクタ１に配置された加熱エレメントによって潤滑剤インジェクタ１の流路７内の潤滑剤を予熱すること、またはアクティブではないフェーズの間に電磁コイル１４に微量の電流を通すことが考えられる。この場合、電磁コイル１４には微量の電流しか流されないので、電磁コイル１４はたしかに加熱されるが、しかしニードル弁５はまだ開かない。

アクティブなフェーズの間、中央の制御ユニット２６は、さらに、電磁コイル１４の磁界内で駆動させられるアーマチュアのアーマチュア電流反作用を評価することができる。これにより、各潤滑剤インジェクタ１におけるニードル弁５の運動に関する正確なデータが形成され得る。

各潤滑個所における送出された潤滑剤量、各潤滑剤インジェクタ１のインジェクタニードル運動、各潤滑剤インジェクタ１における潤滑剤温度および／または圧力管路システムにおける圧力ピークに関するデータの論理的な結合により、種々のエラーモード、たとえばオイル供給管路の閉塞、個々の潤滑剤インジェクタ１の故障等が推測され得る。

このようなエラー検出は、さらに、自動的なアダプティブな制御特性を可能にし、このような自動的なアダプティブな制御特性は、全システムの信頼性や安全性の向上につながる。すなわち、たとえば複数の潤滑ポイントを備えた１つのシリンダにおいて故障した潤滑剤インジェクタ１が検出された場合、故障した潤滑剤インジェクタ１の役割は、その他の潤滑剤インジェクタ１の、注入される潤滑剤量をアダプティブに調整することにより、その他の潤滑剤インジェクタ１によって補償され得る。

図３および図４には、潤滑剤インジェクタ１内で使用され得る有利な流量センサ８の複数の実施形態が例示的に図示されている。

流路７の拡張された領域３７に、永久磁石９が流れ方向に沿って移動可能に配置されている。この永久磁石９は、戻しばね３６によって、ストッパ３８により規定された終端位置に押圧され、この終端位置では、永久磁石９が流路７を閉じる。流れが発生すると、永久磁石９は戻しばね３６の戻し力に抗して、ストッパ３８から離れる方向に押圧されるので、潤滑剤は、側方で永久磁石９の傍らを通って流れることができる。潤滑剤がもはや流路７を通って流れなくなるやいなや、永久磁石９は戻しばね３６によって再び終端位置へ押し戻される。

永久磁石９の運動は、電子ユニット１０に接続されている１つまたは複数の測定コイル１１によって、測定コイル１１内に誘導される電圧につき、検出され得る。図３および図４には、運動を測定するために測定コイル１１をどのように配置することができるのかを示す、互いに異なる複数の可能性が示されている（図３および図４における個々の位置は符号１１ａ〜１１ｆで示されている）。この場合、各図面には、右半部と左半部とにおいてそれぞれ互いに異なる２つの実施形態が図示されている。したがって、図３および図４には、互いに異なる４つの実施形態が示されている。

図３の左側には、２つの測定コイル１１ａ，１１ｂが図示されており、この場合、第１の測定コイル１１ａは、永久磁石９の終端位置の領域で、拡張された領域３７を取り囲むように配置されており、第２の測定コイル１１ｂは、永久磁石の下方の領域に配置されており、潤滑剤の流れが発生した場合にのみ永久磁石９はこの領域へ移動してくる。

図３の右側には、唯一つの測定コイル１１ｃが図示されている。この測定コイル１１ｃは、永久磁石９と少しだけオーバラップして配置されていて、流れの発生時には、測定コイル１１ｃの所定領域へ永久磁石９が押しずらされる。

図４の左側には、２つの測定コイル１１ｄ，１１ｅを備えたアッセンブリが図示されているが、両測定コイル１１ｄ，１１ｅは、図３の左側に示した実施形態とは異なり、両コイルともに永久磁石９とオーバラップして配置されている。図４の右側には、永久磁石の終端位置の領域に唯一つの測定コイル１１ｆが配置される実施形態が図示されている。この場合、永久磁石９は流れの発生時に、測定コイル１１ｆにより捕捉された領域から進出するように移動する。

いずれの場合でも、永久磁石９の運動は、１つまたは複数の測定コイル１１を介して正確に測定され、かつ各脈動時における潤滑剤の流量を求めるために評価され得る。

上で説明した流量測定は、この形では、動的な流れ特性のためにしか適していない。すなわち、特に対象の事例ではニードル弁５の各開放時毎に発生するような間欠的な液体流のためにしか適していない。アクティブなフェーズの間、潤滑剤インジェクタ１を介して常に少量の潤滑剤しか送出されないので、永久磁石９については、終端位置外でも安定的な位置が生じるとは云えない。このことは、定常の流れの場合にしか云えない。

図５には、潤滑剤インジェクタ１の本発明の１実施形態の横断面図が示されている。この場合、既に上で説明した特徴については、再度の説明を省略する。以下に説明する特徴は、流量センサの構成とは無関係であり、流量センサを有しないか、上で説明した構成とは異なる構成の流量センサを有する潤滑剤インジェクタにおいても使用され得る。

流路７は、実質的に、円筒状のインジェクタハウジング３４の主軸線に沿って延びており、この場合、流量センサ８の下流側には、逆止弁１２が配置されている。この逆止弁１２は、自体公知の形式で球体として形成されており、この球体は、弁ばね１３によって流れ方向とは反対の方向で弁座に押圧される。

ほぼ逆止弁１２の領域において、流路７を取り囲むようにコイルボディ１６が配置されている。このコイルボディ１６内には、ニードル弁５用の電磁コイル１４が収納されている。コイルボディの下方には、アーマチュア室３９が設けられており、このアーマチュア室３９内には、ニードル弁５に結合された、ディスクもしくはプレートとして形成されたアーマチュア１５が配置されている。アーマチュア１５ならびにニードル弁５は、弁ばね１３によってコイルボディ１６から離れる方向で閉鎖位置へ押圧される。弁ばね１３としては、同一のばねが使用され、このばねは、逆止弁１２のための逆方向の戻し力をも提供する。したがって、弁ばね１３は、両方向において、逆止弁１２にもニードル弁５にも作用する。

電磁コイル１４に、十分な大きさの供給電流が流されると、これによってアーマチュア１５は、弁ばね１３のばね力に抗して電磁コイル１４により引き付けられ、アーマチュア１５に結合されたニードル弁５は、送出開口４の領域に配置されている弁座から持ち上げられて、送出開口４を開放するので、潤滑剤は流路７からピストン機械２の内室６に流入することができる。

ニードル弁の弁座は、この場合、流れ絞り２２として形成されている。流れ直径は、ニードル弁５を取り囲む領域における比較的大きな直径から、送出開口４の領域における比較的小さな直径にまで段階的に減径される。これにより流れ絞り２２の領域に生ぜしめられる圧力降下は、絞り流を生ぜしめ、この絞り流は、僅かにしか粘度に依存していない。これにより、粘度に依存しないという粘度非依存性が改善される。

コイルボディ１６と、アーマチュア１５を備えたニードル弁５とは、インジェクタハウジング３４の一部に配置されており、この部分は取付け管片４０として形成されている。この取付け管片４０として形成された部分によって、潤滑剤インジェクタ１は、この目的のためにピストン機械２に設けられた組付け開口内に組み付けられている。コイルボディ１６は、取付け管片４０に対してシールされているので、コイルボディ１６の下方でアーマチュア１５を巡って流れる潤滑剤は、コイルボディ１６の上方の領域には侵入することができない。したがって、コイルボディ１６上方の、インジェクタハウジング３４の内部に位置するこの領域は、潤滑剤不含であり、電子ユニット１０を保護された状態でインジェクタハウジング３４内に配置するためのスペースを提供している。

図６〜図１０には、コイルボディ１６の複数の好適な実施形態が示されている。コイルボディ１６は、一般に、ほぼ環状のヨーク１７を有しており、このヨーク１７は流路７を取り囲むように配置されている。ヨークは好ましくは強固な材料、たとえば鋼から成っていて、隣接している構成部分（たとえば内側に位置する流路７の外壁および外側に位置する取付け管片４０もしくはインジェクタハウジング３４、図５参照）に対して密に取り付けられている。場合によっては、ヨーク１７は、流路７を規定する管路と一体に形成されているか、またはハウジングと一体に形成されていてよい。

ヨーク１７の、アーマチュア１５に面した下側には、収容溝４１が設けられており、この収容溝４１内にはコイル枠体１８が挿入されている。コイル枠体１８は、好ましくは適当なプラスチック材料、たとえばＰＥＥＫから成る。コイル枠体１８には、電磁コイル１４が配置されており、この場合、電磁コイル１４のコイル巻き体の開いた側は、好ましくは同じプラスチックから成る保護リングまたは別のプラスチックから成る保護リングにより、保護されている。

電磁コイル１４を、潤滑剤の侵入に対して防護するために、コイル枠体１８とヨーク１７との間には、少なくとも１つの内側のシールエレメント１９と外側のシールエレメント２０とが配置されている。この場合、有利には、単純なＯリングが使用され得る。Ｏリングは、対応するシール溝内に挿入されている。

このような単純な構造に基づき、コイル枠体１８内への潤滑剤の侵入は信頼性良く阻止され得る。これにより、慣用の形式で電磁コイル１４をプラスチックの流し込み成形により埋め込むという手間をかける必要なしに、関連した防爆規格による認証が可能となる。

シールエレメント１９，２０は、種々様々に配置され得る。図６には、２つのＯリング型のシールエレメント１９，２０が示されており、両シールエレメント１９，２０は、コイル枠体１８の外側と内側とに設けられたシール溝内に嵌め込まれている。しかし、シール溝は、図７に図示されているように、ヨーク１７に設けられていてもよい。図８には、４つのＯリング型のシールエレメントを備えた実施形態が示されており、この場合、コイル枠体１８の外側と内側とにそれぞれ２つのシール溝が設けられている。図９には、段状に形成された収容溝４１を備えた実施形態が示されている。

図１０には、図６に示したコイルボディ１６が示されており、この場合、電磁コイル１４に対する供給線路４３が図示されている。これらの供給線路４３は、ヨーク１７に設けられた孔を通じて電子ユニット１０にまで案内されている。

さらに、図１０に示した実施形態では、ヨーク１７の、流路７の近くに位置する内側の領域に、温度センサ２９と加熱エレメント２１とが配置されている。

１ 潤滑剤インジェクタ
２ ピストン機械
３ 潤滑剤供給管路
４ 送出開口
５ ニードル弁
６ 内室
７ 流路
８ 流量センサ
９ 永久磁石
１０ 電子ユニット
１１ 測定コイル
１２ 逆止弁
１３ 弁ばね
１４ 電磁コイル
１５ アーマチュア
１６ コイルボディ
１７ ヨーク
１８ コイル枠体
１９ 内側のシールエレメント
２０ 外側のシールエレメント
２１ 加熱エレメント
２２ 流れ絞り
２３ 潤滑剤システム
２４ デジタル式のビットパターン
２５ 電流供給線路
２６ 中央の制御ユニット
２７ 中央の圧力調整部
２８ 圧力管路システム
２９ 温度センサ
３０ アナログ／デジタル変換器
３１ 潤滑剤貯え器
３２ 圧力測定ユニット
３３ 供給ポンプ
３４ インジェクタハウジング
３５ 圧力特性線
３６ 戻しばね
３７ 拡張された領域
３８ ストッパ
３９ アーマチュア室
４０ 取付け管片
４１ 収容溝
４２ 保護リング
４３ 供給線路

Claims (24)

1. 潤滑剤インジェクタ（１）であって、潤滑剤供給管路（３）と送出開口（４）とを備え、該送出開口（４）を介して、ピストン機械（２）の、潤滑するべき内室（６）に潤滑剤が送出され、前記送出開口（４）が、電磁コイル（１４）を介して操作されるニードル弁（５）によって選択的に開閉可能であり、当該潤滑剤インジェクタ（１）が、前記送出開口（４）を介して送出される潤滑剤の量を検出するために適した流量センサ（８）を有する、潤滑剤インジェクタ（１）において、前記流量センサ（８）が、流路（７）内で流れ方向に沿って可動に配置されかつ流れ方向とは反対の方向に作用する戻し力で負荷された永久磁石（９）を有し、前記流路外で前記永久磁石の磁界内に、電子ユニット（１０）に接続された少なくとも１つの測定コイル（１１）が配置されていることを特徴とする、潤滑剤インジェクタ（１）。
2. 前記流量センサ（８）が、前記流路（７）を通って間欠的に流れる潤滑剤の量を検出するために適した流量センサ（８）である、請求項１記載の潤滑剤インジェクタ（１）。
3. 前記電子ユニット（１０）が、アナログ／デジタル変換器（３０）を有し、該アナログ／デジタル変換器（３０）が、前記流量センサ（８）によって検出された測定データを、デジタル式のビットパターン（２４）に変換し、該ビットパターン（２４）が、前記電磁コイル（１４）のパッシブなフェーズの間、前記電磁コイル（１４）のために設けられた、好ましくは２線式の電流供給線路（２５）を介して、潤滑剤システム（２３）の中央の制御ユニット（２６）へ伝送されるようになっている、請求項１または２記載の潤滑剤インジェクタ（１）。
4. 前記ニードル弁（５）が、閉鎖方向に作用する閉鎖力によって負荷されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の潤滑剤インジェクタ（１）。
5. 前記流量センサ（８）と前記ニードル弁（５）との間に逆止弁（１２）が配置されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の潤滑剤インジェクタ（１）。
6. 前記逆止弁（１２）の弁ばね（１３）が、同時に、閉鎖力を形成するために前記ニードル弁（５）に作用している、請求項５記載の潤滑剤インジェクタ（１）。
7. 前記ニードル弁（５）が、電磁コイル（１４）の電磁界内に配置されたアーマチュア（１５）を有し、前記電磁コイル（１４）が、潤滑剤に対してシールされたコイルボディ（１６）内に配置されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の潤滑剤インジェクタ（１）。
8. 前記コイルボディ（１６）が、前記アーマチュア（１５）に対して開いたヨーク（１７）を有し、該ヨーク（１７）の開口内にコイル枠体（１８）が挿入されている、請求項７記載の潤滑剤インジェクタ（１）。
9. 前記コイル枠体（１８）と前記ヨーク（１７）との間に、少なくとも１つの内側のシールエレメント（１９）と外側のシールエレメント（２０）とが設けられており、該シールエレメント（１９，２０）が、好ましくはＯリングとして形成されている、請求項８記載の潤滑剤インジェクタ（１）。
10. 前記コイルボディ（１６）が、環状に形成されており、前記流路（７）が、該環状のコイルボディ（１６）の中心を通って延びている、請求項７から９までのいずれか１項記載の潤滑剤インジェクタ（１）。
11. 前記コイルボディ（１６）内に、潤滑剤を加熱するための加熱エレメント（２１）が設けられている、請求項７から１０までのいずれか１項記載の潤滑剤インジェクタ（１）。
12. 潤滑剤温度を測定するために、当該潤滑剤インジェクタ（１）に温度センサ（２９）が設けられている、請求項１から１１までのいずれか１項記載の潤滑剤インジェクタ（１）。
13. 前記送出開口（４）が、流れ絞り（２２）を形成している、請求項１から１２までのいずれか１項記載の潤滑剤インジェクタ（１）。
14. 請求項１から１３までのいずれか１項記載の多数の潤滑剤インジェクタ（１）を備えた、ピストン機械（２）用の潤滑剤システム（２３）であって、
    当該潤滑剤システム（２３）が、潤滑剤用の中央の圧力調整部（２７）と、前記潤滑剤インジェクタ（１）の潤滑剤供給管路（３）に接続された潤滑剤用の圧力管路システム（２８）とを有し、
    各潤滑剤インジェクタ（１）が、少なくとも１つの電流供給線路（２５）を介して中央の制御ユニット（２６）に接続されている、
    ピストン機械（２）用の潤滑剤システム（２３）。
15. 前記電子ユニット（１０）が、アナログ／デジタル変換器（３０）を有し、該アナログ／デジタル変換器（３０）が、検出された測定データを、前記中央の制御ユニット（２６）への伝送のためにデジタル式のビットパターン（２４）に変換する、請求項１４記載の潤滑剤システム（２３）。
16. 前記潤滑剤インジェクタ（１）の前記電子ユニット（１０）が、各潤滑剤インジェクタ（１）のパッシブなフェーズの間、前記潤滑剤インジェクタ（１）の、好ましくは２線式の電流供給線路（２５）を、通信線路として利用する、請求項１５記載の潤滑剤システム（２３）。
17. 請求項１４から１６までのいずれか１項記載の潤滑剤システムを用いて、ピストン機械（２）の多数の潤滑ポイントに潤滑剤を供給する方法において、前記中央の制御ユニット（２６）が、多数の潤滑剤インジェクタ（１）を、流量センサ（８）によって得られた測定データに基づいて、規定された潤滑剤量の送出のために、時間的に制御されて選択的に作動させるか作動解除することを特徴とする、ピストン機械の多数の潤滑ポイントに潤滑剤を供給する方法。
18. 前記中央の制御ユニット（２６）が、１つの潤滑剤インジェクタ（１）の誤機能もしくは誤量の検出時に、該誤機能もしくは誤量を、少なくとも１つの別の潤滑剤インジェクタ（１）によって送出される潤滑剤量の増大もしくは減少によって補償する、請求項１７記載の方法。
19. 前記中央の制御ユニット（２６）が、各潤滑剤インジェクタ（１）によって送出される潤滑剤量を、目下の負荷条件および／または慣らし運転過程に関連して個別に調整する、請求項１７または１８記載の方法。
20. 前記中央の制御ユニット（２６）が、前記潤滑剤インジェクタ（１）内に含まれている潤滑剤を、停止フェーズの間、アクティブに加熱する、請求項１７から１９までのいずれか１項記載の方法。
21. 前記加熱が、前記潤滑剤インジェクタ（１）内に設けられた加熱エレメント（２１）を介して行われる、請求項２０記載の方法。
22. 前記加熱のために、前記潤滑剤インジェクタ（１）内にニードル弁（５）の操作のために設けられた電磁コイル（１４）に、作動閾値よりも下の電流が流される、請求項２０記載の方法。
23. 前記潤滑剤インジェクタ（１）内での弁運動が、前記中央の制御ユニット（２６）によって、アーマチュア電流反作用の評価により検出されかつ監視される、請求項１７から２２までのいずれか１項記載の方法。
24. 前記中央の制御ユニット（２６）が、各潤滑剤インジェクタ（１）の弁運動および／または流量センサ（８）の測定データおよび／または圧力管路システム（２８）内の圧力ピークの時間的な経過および／または潤滑剤システムおよび／またはピストン機械の別のセンサデータを組み合わせて評価する、請求項２３記載の方法。

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