SCHMIERANLAGE MIT EINEM ZWEILEITUNGSSYSTEM UNI UMSCHALTDRUCKS IN EINER SCHMIERANLAGE
Die Erfindung betrifft eine Schmieranlage und ein Verfahren zur Steuerung des Umschaitdrucks in einer Schmieranlage. Die Schmieranlage weist ein Zweilei¬ tungssystem mit zwei Versorgungsleitungen für die Zufuhr von Schmierstoff, welche von einer Umsteuerung abwechselnd mit Umsteuerdruck beaufschlagbar sind, und mindestens einen an das Zweileitungssystem angeschlossenen Schmierstoffverteiler auf, an welchem mindestens eine als Einleitungssystem ausgebildete Schmierleitung zur Zufuhr von Schmierstoff an eine Schmierstelle angeschlossen ist.
Es sind Schmieranlagen mit einem Zweileitungssystem bekannt, das über eine Umsteuerung an eine Pumpe zur Versorgung mit Schmierstoff angeschlossen ist. In der Umsteuerung werden die Versorgungsleitungen des Zweileitungssys¬ tems abwechselnd mit Druck beaufschlagt bzw. entlastet, um dadurch den Schmierstoff über Schmierleitungen an eine Schmierstelle zu befördern. Die Schmierleitungen sind über einen Schmierstoffverteiler an das Zweileitungssys¬ tem angeschlossen, wobei in dem Schmierstoffverteiler ein beweglicher Kolben angeordnet ist, der durch die abwechselnde Beaufschlagung der Versorgungs¬ leitungen des Zweileitungssystems mit Druck hin und her bewegt wird und dabei Schmierstoff in die Schmierleitung drückt.
Um die Schmierstoffzufuhr zu der 'Schmierstelle zu überwachen, ist es bekannt, die Kolbenbewegung in dem Schmierstoffverteiler zu detektieren, wobei das Bewegen des Kolbens bei dem abwechselnden Beaufschlagen der Versor¬ gungsleitungen mit Umsteuerdruck als Indiz für eine ordnungsgemäße Versor¬ gung der Schmierstelle mit Schmierstoff interpretiert wird. Wenn jedoch die Schmierleitung zwischen dem Schmierstoffverteiler und der Schmierstelle be-
schädigt oder abgerissen wird, so dass der Schmierstoff durch ein Leck aus der Schmierleitung austritt, ohne die Schmierstelle zu erreichen, kann dies nicht festgestellt werden, da die Kolbenbewegung in dem Schmierstoffverteiler nach wie vor festgestellt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Schmieranlage und ein Verfahren zur Steuerung des UmSteuerdrucks in der Schmieranlage vorzusehen, um eine ordnungsgemäße Versorgung der Schmierstelle mit Schmierstoff zu erreichen und Fehler in der Schmierstoffversorgung sicher anzuzeigen.
Diese Aufgabe wird bei einer Schmieranlage der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, indem in der Schmierleitung ein Druck¬ sensor angeordnet ist. Über den in der Schmierleitung angeordneten Drucksen¬ sor kann ermittelt werden, ob die Schmieranlage ordnungsgemäß arbeitet und die Schmierstelle ausreichend mit Schmierstoff versorgt wird. Ein zu hoher Druckwert in der Schmierstoffleitung zeigt an, dass das Lager verstopft ist und kein oder nur zu wenig Schmierstoff an der Schmierstelle abgegeben wird. Ist der Druckwert dagegen zu niedrig, deutet dies auf ein Leck in der Schmierlei¬ tung hin.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schmieranlage weist diese eine Steuerung zur Einstellung des UmSteuerdrucks auf, welche mit dem Drucksensor in der Schmierleitung verbunden ist. Auf diese Weise kann die Steuerung den Umsteuerdruck in Abhängigkeit von dem tat¬ sächlichen Druckwert in der Schmierleitung immer optimal einstellen.
Natürlich können erfindungsgemäß mehrere Schmierleitungen mit jeweils einem vorzugsweise an die Steuerung angeschlossenen Drucksensor vorgesehen sein. Diese können über mehrere Schmierstoffverteiler an das Zweileitungssys¬ tem angeschlossen sein, wobei es auch möglich ist, hinter einem Schmierstoff-
Verteiler ein progressives Verteilersystem vorzusehen, in dem der zugeführte Schmierstoff auf mehrere Schmierleitungen verteilt wird.
Eine besonders große Sicherheit kann dadurch erreicht werden, dass der Drucksensor in der Schmierleitung zwischen Schierstoffverteiler und Schmier¬ stelle angeordnet ist. Dadurch wird die gesamte Schmierleitung von dem Schmierstoffverteiler bis zu dem Austritt des Schmierstoffs an der Schmierstelle besonders zuverlässig überwacht. Insbesondere ist der Druckabfall bei einem Leck in der Schmierleitung feststellbar, welches bei großen Arbeitsgeräten, wie bspw. Braunkohlebaggern oder dgl. Geräte, auch durch Abreißen der Schmier¬ stoffleitungen oder durch während des Betriebs bspw. durch Steinschlag her¬ vorgerufene Beschädigungen auftreten kann.
Zusätzlich kann in jeder Hauptleitung des Zweileitungssystems ein vorzugswei¬ se an die Steuerung angeschlossener Drucksensor vorgesehen sein, um erfin¬ dungsgemäß auch den absoluten Druck und einen Differenzdruck in dem Zwei¬ leitungssystem ermitteln und bei der Steuerung berücksichtigen zu können. Erfindungsgemäß kann ein weiterer Drucksensor in der Druckleitung zwischen der Pumpe und der Umsteuerung vorgesehen werden, um den Druckverlust zwischen Pumpe und Enddruckwächter festzustellen.
Vorteilhafterweise ist die bzw. jede Schmierstelle mit einem die Schmierleitung abschließenden Rückschlagventil ausgestattet, das ein definiertes Druckniveau des Schmiermittels ermöglicht. Durch das Vorsehen eines Rückschlagventils zeigt der an dem Drucksensor in der Schmierleitung gemessene Druck einen charakteristischen Druckverlauf, der von der Steuerung zur Einstellung des Umsteuerdrucks bzw. zur Detektion von Fehlern verwendet werden kann, wobei auftretende Fehler vorzugsweise von der Steuerung angezeigt werden.
Dazu weist die Steuerung der Schmieranlage erfindungsgemäß ein Auswerte¬ modul zur Erfassung und Überwachung des Drucks in der bzw. jeder Schmier¬ leitung, Versorgungsleitung und/oder Anschlussleitung, ein Vergleichsmodul zum Vergleichen des gemessenen mit einem charakteristischen Druckverlauf und/oder ein Regelmodul zum selbsttätigen Anpassen des Steuerdrucks in Abhängigkeit von an einem oder mehreren Drucksensoren gemessenen Wert auf. Dazu kann die Steuerung in einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur Durchführung des nachfolgend beschriebenen Verfahrens eingerichtet sein.
Erfindungsgemäß bezieht sich die Erfindung auch auf ein Verfahren zur Steue¬ rung des Umsteuerdrucks in einer Schmieranlage, mit welchem die der Zufuhr von Schmierstoff dienenden Versorgungsleitungen eines Zweileitungssystems abwechselnd von einer Umsteuerung beaufschlagt werden. Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung wird der Druck in mindestens einer als Ein¬ leitungssystem ausgebildeten und an das Zweileitungssystem angeschlossenen Schmierleitung gemessen und der Umsteuerdruck in Abhängigkeit von dem gemessenen Druck eingestellt. Dadurch kann die Steuerung bzw. Regelung der Schmieranlage dem Umsteuerdruck immer auf einen optimalen Wert einstellen, der von dem an den Schmierstellen gemessenen Druckverlauf abhängt. Da dieser Druckverlauf unmittelbar an den interessierenden Stellen gemessen wird, können dadurch die Parameter der Schmieranlage optimal eingestellt und bspw. durch ein Verstopfen oder Abreißen der Schmierleitungen hervorgerufene Fehl¬ funktionen mit großer Sicherheit detektiert werden. Durch diese erfindungsge¬ mäße Überwachung kann bspw. eine Mangelschmierung von geschmierten Gelenken verhindert werden. Im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem zur Überwachung der ordnungsgemäßen Funktion einer Schmieranlage die Kolbenbewegung in einem Schmierstoffverteiler überwacht wurde, ist die Druckmessung an der Schmierstelle ein wesentlich verlässlicherer Indikator für das Funktionieren der Schmieranlage.
Insbesondere wenn jede Schmierstoffleitung mit einem Rückschlagventil aus¬ gestattet ist, ergibt sich ein besonders charakteristischer Druckverlauf in der Schmierleitung, der erfindungsgemäß bei jedem Umsteuervorgang gemessen und/oder mit einem charakteristischen Druckverlauf verglichen wird. Signifikante Abweichungen von dem normalen Druckverlauf deuten auf eine Fehlfunktion der Schmieranlage hin.
Daher wird bei einer Abweichung von dem normalen Druckverlauf in aufeinan¬ derfolgenden Umsteuervorgängen eine Störmeldung ausgegeben. Die Anzahl der aufeinanderfolgenden Umsteuervorgängen, bei denen eine Abweichung von einem normalen Druckverlauf auftreten muss, bevor eine Störmeldung ausge¬ geben wird, ist dabei je nach Anwendungsfall konfigurierbar.
Insbesondere kann vor der Ausgabe einer Störmeldung bei einer Abweichung des Druckverlaufs von dem normalen Druckverlauf der Umsteuerdruck erhöht und die Reaktion des Druckverlaufs vor der Schmierstelle hierauf abgewartet werden. Führt die Erhöhung des Umsteuerdrucks zum Erfolg, so arbeitet die Anlage auf dem höheren Druckniveau weiter, ohne dass eine Störmeldung ausgegeben wird. Erst wenn sich trotz bspw. einer mehrmaligen, schrittweisen Erhöhung des Umsteuerdrucks die Probleme nicht lösen lassen, wird dies durch die Steuerung angezeigt. Dann kann die ordnungsgemäße Funktion der Schmieranlage überprüft werden.
Zusätzlich kann erfindungsgemäß vorgesehen werden, dass der Umsteuerdruck periodisch abgesenkt wird. Nach einer Absenkung zeigt die Überwachung des Druckverlaufs an den Schmierstellen an, ob die Schmieranlage auch bei dem niedrigeren Umsteuerdruckniveau eine zuverlässige Schmierung durchführt. Wenn dies der Fall ist, wird in einem nächsten Schritt der Umsteuerdruck noch¬ mals gesenkt. Dies wird so lange wiederholt, bis eine ordnungsgemäße Funkti-
on der Schmieranlage nicht mehr erreicht wird. Danach wird ein etwas höheres Umsteuerdruckniveau eingestellt, bei dem noch eine ordnungsgemäße Funktion der Schmieranlage erreicht wurde. Dadurch passt sich die Schmieranlage au¬ tomatisch einem optimalen Druckniveau an. Da auf diese Weise ein länger Betrieb mit Überdruck vermieden wird, haben die Pumpe und andere System¬ komponenten der Schmieranlage eine längere Lebensdauer und das System arbeitet immer effizient.
Als zusätzliche Eingangsgrößen für die Steuerung wird der Druck in beiden Versorgungsleitungen des Zweileitungssystems gemessen und ein Wert für den absoluten Druck und/oder den Differenzdruck bestimmt.
Für die selbsttätige Einstellung der Steuerung können erfindungsgemäß durch das Verfahren Grenzwerte vorgegeben werden, innerhalb derer der Umsteuer- druck variiert wird, bis ein optimaler Umsteuerdruck erreicht ist. Eine Fehlermel¬ dung wird insbesondere dann ausgegeben, wenn innerhalb der vorgegebenen Grenzen kein optimaler Druckverlauf erreicht wird. Diese Funktion kann auch bei der Einrichtung der Anlage angewendet werden, so dass die Einstellung der Anlage bei Inbetriebnahme selbsttätig erfolgt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung erge¬ ben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich darge¬ stellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, unabhängig von der Zusammenfassung in den Ansprü¬ chen oder deren Rückbeziehung.
Es zeigen:
Fig. 1 schematisch den Aufbau einer erfindungsgemäßen Schmieranlage;
Fig. 2a einen normalen Druckverlauf in der Schmierleitung;
Fig. 2b einen Druckverlauf bei Blockade in der Schmierleitung und
Fig. 2c einen Druckablauf bei Leckage in der Schmierleitung.
Die in Fig. 1 dargestellte Schmieranlage 1 weist ein Zweileitungssystem 2 mit zwei als Hauptleitungen dienenden Versorgungsleitungen 3, 4 für die Zufuhr von Schmierstoff auf, die über eine Umsteuerung 5 abwechselnd mit Druck beauf¬ schlagt werden. Dazu ist die Umsteuerung 5 über Anschlussleitungen 6 an eine pneumatisch oder elektromotorisch betriebene Pumpe 7 angeschlossen, durch die der Schmieranlage 1 Schmierstoff zugeführt wird.
Da die Umsteuerung 5 die Versorgungsleitungen 3, 4 abwechselnd mit Druck beaufschlagt, übernehmen diese wechselseitig die Funktion eines Druckrohrs bzw. eines Entlastungsrohrs.
An das Zweileitungssystem 2 sind mehrere Schmierstoffverteiler 8, 20 ange¬ schlossen, von denen als Einleitungssystem 9 ausgebildete Schmierleitungen 10 zu Schmierstellen 11 verlaufen, um den Schmierstoff an die Schmierstelle 11 zu transportieren. Die Schmierstoffverteiler 20 können auch an ein progressives Verteilersystem angeschlossen sein, welches den Anschluss mehrerer Schmier¬ leitungen 10 an einen als Progressivverteiler ausgebildeten Schmierstoffverteiler 20 ermöglicht. Im Bereich der Schmierstelle 11 sind die Schmierleitungen 10 mit einem nicht dargestellten Rückschlagventil ausgestattet.
Zum Übergang von dem Zweileitungssystem 2 auf das Einleitungssystem 9 ist in dem Schmierstoffverteiler 8, 20 ein Kolben angeordnet, welcher das Einlei¬ tungssystem 9 entsprechend mit Schmierstoff versorgt.
In den Schmierleitungen 10 sind an der Schmierstelle 11 Drucksensoren 12 angeordnet, die den Druckverlauf in der Schmierleitung messen. Die gemesse¬ nen Druckwerte werden über Busleitungen 13 und Busmodule oder dgl. Leitun¬ gen einer Steuerung 14 zugeleitet, welche auf Grund dieser Druckwerte ein Umsteuersignal an die Umsteuerung 5 sendet. Weitere Drucksensoren 12 sind in den Versorgungsleitungen 3, 4 des Zweileitungssystems 2 und einer Drucklei¬ tung der Anschlussleitungen 6 angeordnet und über Busleitungen 13 und Bus¬ module ebenfalls mit der Steuerung 14 verbunden.
Von der Steuerung 14 wird der charakteristische Druckverlauf in der Schmierlei¬ tung 10 während des Fördervorgangs des Schmierstoffs in der Schmieranlage erfasst und ausgewertet. Der Druckverlauf bspw. einer blockierten Schmierstelle 11 zeigt einen schnellen Anstieg des Drucks und einen allenfalls langsamen Druckabbau. Eine abgerissene oder ein Leck aufweisende Schmierleitung 10 wird entsprechend an einem flachen Druckverlauf der Messkurve erkannt, wobei durch das Rückschlagventil am Ende der Schmierleitung 10 ein Mindest-Lager- eintrittswiderstand erzeugt wird.
Die charakteristischen Druckverläufe werden nachfolgend mit Bezug auf die Fig. 2a bis 2c näher erläutert. In Fig. 2a ist ein normaler Druckverlauf dargestellt, der an einem Drucksensor 12 in der Schmierleitung 10 bei Normalbetrieb gemessen wurde. Nach Überschreiten des Lagereintrittswiderstands 18 steigt der Druck¬ verlauf 15 zunächst bis unter einen maximalen Druckwert 19 an, bis das Rück¬ schlagventil öffnet. Anschließend fällt das Druckniveau wieder bis auf die Höhe des Lagereintrittswiderstands 18 ab.
Bei einer Blockade an der Schmierstelle 11 steigt der Druckverlauf 16, wie in Fig. 2b dargestellt, steil an und überschreitet den maximalen Druckwert 19.
Danach fällt der Druck nur geringfügig ab und erreicht nicht den Lagereintritts¬ widerstand 18.
Im Falle eines Lecks bewegt sich der Druckverlauf 17 nur knapp über dem Null- Niveau und erreicht nicht den Wert des Lagereintrittswiderstands 18, wie in Fig. 2c dargestellt.
Die Druckverläufe werden bei jedem Schmiervorgang registriert und mit den in den Fig. 2 a bis 2c dargestellten charakteristischen Verläufen verglichen. Wenn ein anormaler Druckverlauf 16, 17 festgestellt wird, wird der nächste Schmier¬ vorgang abgewartet. Sofern dabei ein normaler Druckverlauf 15 erkannt wird, wird der fehlerhafte Druckverlauf 16, 17 verworfen. Im Falle der Wiederholung des fehlerhaften Druckverlaufs 15, 16 wird eine entsprechende Störmeldung ausgegeben.
Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es also möglich, dass die Schmieranlage 1 selbst erkennt, wenn eine größere Anzahl der Verteiler nicht ordnungsgemäß arbeitet. In diesem Fall wird durch schrittweise Erhöhung des Umsteuerdrucks versucht, die Fehlfunktion zu beheben. Führt die Erhöhung des Umsteuerdrucks zum Erfolg, arbeitet die Schmieranlage 1 auf diesem höheren Druckniveau weiter. Ein solcher Vorgang kann sich bspw. bei sinkenden Umge¬ bungstemperaturen einstellen, bei denen die Viskosität des Schmierstoffes sinkt. Dies tritt bei Außenanlagen häufig beim Übergang vom Sommer über Herbst zu Winter auf.
Umgekehrt erkennt die Schmieranlage 1 eine ordnungsgemäße Schmierung auch bei niedrigerem Druckniveau. Daher wird in periodischen Abständen der Umsteuerdruck abgesenkt und der Druckverlauf nach dem Absenken analysiert. Wenn die Schmieranlage 1 während mehrerer Schmierzyklen lernt, dass ein niedrigeres Druckniveau des Umsteuerdrucks ausreichend ist, stellt die Steue-
rung 14 die Schmieranlage 1 automatisch auf das neue niedrigere Druckniveau um. Dabei werden ein Mindestabsolutdruck und ein Mindestdifferenzdruck ein¬ gehalten, die über die in dem Zweileitungssystem 2 angeordneten Drucksenso¬ ren 12 gemessen werden. Ein solcher Vorgang wird sich bspw. bei steigenden Temperaturen ergeben, wie sie bei Außenanlagen beim Übergang von Winter über Frühling zu Sommer auftreten.
Aus der Summe der Daten der Drucksensoren 12 in den Schmierleitungen 10 sowie den Drucksensoren 12, welche vorzugsweise am Ende der Versorgungs¬ leitung 2, 3 sowie an der Pumpe 7 angeordnet sind, ermittelt die Steuerung 14 die optimalen Einstellungen der Schmieranlage 1 und korrigiert diese ggf. selbstständig. Die Schmieranlage 1 ist daher in der Lage, innerhalb vorgegebe¬ ner Grenzwerte den nötigen Umsteuerdruck selbst zu ermitteln und die optima¬ len Parameter einzustellen. Eine manuelle Anpassung des Systems ist daher auch bei Inbetriebnahme nicht mehr erforderlich, da sich die Schmieranlage 1 selbsttätig einstellt. Da während des Schmierzyklus nur der tatsächlich erforder¬ liche Umsteuerdruck erzeugt wird, haben die Pumpe und weitere Systemkom¬ ponenten zudem eine längere Lebensdauer und das System arbeitet immer effizient.
Bezugszeichenliste:
1 Schmieranlage
2 Zweileitungssystem
3, 4 Versorgungsleitungen
5 Umsteuerung
6 Anschlussleitung
7 Pumpe
8 Schmierstoffverteiler
9 Einleitungssystem
10 Schmierleitung
11 Schmierstelle
12 Drucksensor
13 Leitung, Busleitung (Busmodule nicht dargestellt)
14 Steuerung
15 normaler Druckverlauf
16 Druckverlauf bei Blockade
17 Druckverlauf bei Leckage
18 Lagereintrittswiderstand des Rückschlagventils
19 maximaler Druckwert
20 Schmierstoffverteiler, Progressivverteiler