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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft Schmiersysteme, insbesondere automatische Schmiersysteme für Lager.
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Schmiersysteme sind bekannt und umfassen üblicherweise ein Reservoir, das Schmiermittel beinhaltet, eine oder mehrere Fluidversorgungsleitungen zum Transportieren des Schmiermittels an eine zu schmierende Stelle, beispielsweise innerhalb eines Lagers, und eine Pumpe oder andere Einrichtungen, um einen Fluss aus dem Reservoir, durch die Fluidleitungen und zu der zu schmierenden Komponente zu veranlassen. Bei bestimmten Systemen steuert ein Ventil den Fluss aus der Versorgungsleitung zu der Maschinenkomponente, und ein Steuergerät ist vorgesehen, um die Pumpe zu betreiben und das (die) Ventil(e) zu öffnen.
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Bei bestimmten Anwendungen können ein oder mehrere Lager, die von dem automatischen Schmiersystem geschmiert werden, für eine ausgedehnte Zeitdauer ungenutzt bleiben. Während solcher Standzeiten bleibt Schmiermittel, üblicherweise Fett, in einem bestimmten Volumen oder einer bestimmten Menge zurück, so dass eine Nachschmierung nicht veranlasst wird. Das Fett kann sich jedoch dadurch, dass es erhöhten Umgebungstemperaturen ausgesetzt ist, zersetzen, oder kann mit Flüssigkeiten oder Feststoffen verunreinigt werden, was zu negativen Auswirkungen während des nächsten Betriebs der Maschinenkomponente, die von dem Lager gelagert wird, führen kann. Insbesondere tendiert das Fett dazu, seine Konsistenz zu verlieren, so dass Öl aus dem Fett abgeschieden wird und/oder das Fett oxidiert und zersetzt sich, so dass es allgemein unfähig ist, eine Filmdicke bereitzustellen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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In einem Aspekt ist die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Schmiersystems zum Schmieren eines Lagers in einem Gehäuse. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Verteilen einer Schmiermittelmenge innerhalb des Lagergehäuses; Überwachen einer Verbleibdauer, während der die Schmiermittelmenge in dem Gehäuse beinhaltet ist; Feststellen, wann die Verweildauer einen vorbestimmten Zeitwert überschreitet; und Abgeben einer anderen Schmiermittelmenge innerhalb des Lagergehäuses, wenn die Verweildauer ungefähr gleich dem vorbestimmten Zeitwert ist oder diesen überschreitet, so dass die andere Schmiermittelmenge die Schmiermittelmenge aus dem Lagergehäuse verdrängt.
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In einem anderen Aspekt ist die vorliegende Erfindung auch ein System, das ein Lager mit einem Gehäuse, ein Schmiermittelreservoir, und eine Abgabeleitung, die fluidisch mit dem Reservoir verbunden ist und einen Auslass zum Abgeben des Schmiermittels innerhalb des Lagergehäuses hat, und eine Pumpe zum Pumpen des Schmiermittels aus dem Reservoir und durch die Abgabeleitung aufweist. Eine Steuerung ist dazu ausgelegt, die Pumpe zu betreiben, um eine Schmiermittelmenge innerhalb des Lagergehäuses abzugeben, eine Zeitdauer, während der die Schmiermittelmenge in dem Gehäuse beinhaltet ist, zu überwachen, und die Verbleibdauer des Schmiermittels mit einem vorbestimmten Zeitwert zu vergleichen. Die Steuerung betreibt die Pumpe, um eine andere Schmiermittelmenge innerhalb des Lagergehäuses abzugeben, wenn die Verbleibdauer des Schmiermittels ungefähr gleich dem vorbestimmten Zeitwert ist, oder diesen überschreitet, so dass die andere Schmiermittelmenge die Schmiermittelmenge aus dem Gehäuse verdrängt.
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KURZE BESCHREIBUNG EINIGER ANSICHTEN DER ZEICHNUNGEN
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Die vorstehende Zusammenfassung genauso wie die detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden besser verstanden, wenn sie in Zusammenschau mit den anhängigen Zeichnungen gelesen werden. Zum Zweck der Darstellung der Erfindung sind in den Zeichnungen, die schematisch sind, Ausführungsbeispiele gezeigt, die momentan bevorzugt sind. Es sollte jedoch verstanden werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die genauen Anordnungen und Ausgestaltungen, die gezeigt sind, limitiert ist. In den Zeichnungen:
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1 ist eine schematische Ansicht einer ersten Ausgestaltung eines Schmiersystems gemäß vorliegender Erfindung;
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2 ist eine schematische Ansicht einer zweiten Ausgestaltung eines Schmiermittelsystems gemäß vorliegender Erfindung;
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3 ist eine vergrößerte Aufrissansicht eines Teils von 2;
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4 ist ein Flussdiagramm, das einen Steuerablauf zum Betreiben einer Pumpe und von Abgabeventilen zeigt, um Schmiermittel innerhalb eines Lagergehäuses abzugeben;
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5 ist eine Querschnittsansicht eines Lagers, das mittels des vorliegenden Schmiersystems geschmiert und entleert wird; und
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6 ist eine teilweise aufgerissene Querschnittsansicht durch ein Abgabeventil, einen Injektor und einen Verteiler.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Bezugnehmend nun auf die Zeichnungen im Detail, bei denen durchgehend ähnliche Bezugszeichen verwendet werden, um ähnliche Elemente zu bezeichnen, wird in 1–6 ein Schmiersystem 10 gezeigt zum Schmieren eines oder mehrerer Lager 1, die jeweils in einem Gehäuse 2 angeordnet sind. Das Schmiersystem 10 umfasst im Wesentlichen ein Schmiermittelreservoir 12, das Schmiermittel, vorzugsweise Fett, beinhaltet, eine oder mehrere Abgabeleitungen 14, eine Pumpe 18 und eine Steuerung 20. Jede Abgabeleitung 14 ist fluidisch mit dem Reservoir 12, vorzugsweise durch eine Versorgungsleitung 15, die sich zwischen der Pumpe 18 und der Abgabeleitung 14 erstreckt, verbunden, und hat einen Auslass 16, um Schmiermittel innerhalb oder in ein Lagergehäuse 2 abzugeben. Die Pumpe 18 ist dazu ausgelegt, Schmiermittel aus dem Reservoir 12, durch die Versorgungsleitung 15, und durch jede Abgabeleitung 14 zu pumpen. Die Steuerung 20 ist dazu ausgelegt, die Pumpe 18 zu betreiben, um eine Schmiermittelmenge LQ innerhalb jedes Lagergehäuses 2 abzugeben, eine Zeitdauer TC zu überwachen, während der die Schmiermittelmenge LQ in das Gehäuse 2 abgegeben wird oder in ihm beinhaltet ist, und um die Verweildauer des Schmiermittels TC mit einem vorgegebenen Zeitwert TV zu vergleichen, der einer effektiven „Lebensdauer“ der Schmiermittelmenge LQ entspricht, wie in 4 angegeben ist.
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Weiterhin ist die Steuerung 20 auch dazu ausgelegt, die Pumpe 18 zu betreiben, um eine andere „frische“ Schmiermittelmenge LQ innerhalb jedes Lagergehäuses 2 abzugeben, wenn die Verbleibdauer TC des Schmiermittels ungefähr gleich dem vorbestimmten Zeitwert TV ist oder diesen übersteigt (das heißt, TC ≥ TV), so dass die andere Schmiermittelmenge LQ die ältere, „degradierte“ Schmiermittelmenge LQ aus dem Gehäuse 2 verdrängt. Demnach wird Schmiermittel, das innerhalb des (der) Lager(s) 1 für eine bestimmte Zeitdauer untätig war, aus jedem Lager 1 „herausgespült“, so dass potentielle Probleme, wie beispielsweise Fettzersetzung, Wasser- oder Feststoffverunreinigungen innerhalb des Fetts, etc. vermieden werden.
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Weiterhin kann der vorbestimmte Zeitwert TV ein vorbestimmter konstanter Wert sein, der in einem elektronischen Speicher der Steuerung 20 gespeichert ist, oder die Steuerung 20 kann dazu ausgelegt sein, den vorbestimmten Zeitwert TV basierend auf einer abgeschätzten Zeitdauer der Schmiermitteleffektivität feststellen, die angepasst werden kann oder auf Informationen von Sensoren (keiner gezeigt), die Informationen über spezielle Lagerbetriebszustände (beispielsweise Rotationsgeschwindigkeit des Lagers, Lagertemperatur, Schmiermitteltemperatur, etc.) bereitstellen, basieren kann. Insbesondere kann die Steuerung 20 dazu ausgelegt sein, den vorbestimmten Zeitwert der Schmiermitteleffektivitätsdauer PE zu bestimmen oder zu berechnen, indem sowohl Informationen von einem oder mehreren Sensoren als auch empirisch abgeleitete Daten, die in einem Speicher der Steuerung 20 gespeichert sind, verwendet werden. Derartige empirische Daten können durch das Messen der Zeitdauer zwischen dem Zeitpunkt, zu welchem eine Menge von „frischem“ (das heißt ungebrauchtem) Schmiermittel in dem Lagergehäuse 2 bereitgestellt wird oder an dieses abgegeben wird, bis zu dem Zeitpunkt, an welchem die bestimmte Schmiermittelmenge soweit degradiert ist, dass sie im Allgemeinen ineffektiv zum Schmieren ist, oder zumindest sich die Schmiermitteleffektivität signifikant verringert hat, wie oben diskutiert wurde, erzeugt werden. Die Daten sind vorzugsweise für jede der verschiedenen Zusammenstellungen oder Kombinationen von Betriebsbedingungen, wie beispielsweise verschiedene Lager- und/oder Schmiermitteltemperaturen, verschiedene Lagergeschwindigkeiten, etc., und für beliebig andere relevante variable Betriebsbedingungen oder Parameter erzeugt, und die Daten sind in der Steuerung 20 gespeichert.
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Vorzugsweise umfasst das Schmiersystem 10 weiterhin ein oder mehrere Abgabeventile 22, um eine Strömung durch eine zugehörige Abgabeleitung 14 zu erlauben, wobei jedes dieser vorzugsweise ein normal geschlossenes, Solenoid betriebenes Ventil ist. Als solches ist die Steuerung 20 dazu ausgelegt, jedes Ventil 22 zu öffnen, um jede Schmiermittelmenge LQ in das zugehörige Lagergehäuse 2 abzugeben, das heißt, die anfängliche Schmiermittelmenge LQ und jede folgende oder „andere“ Schmiermittelmenge LQ, die danach abgegeben wird. Wie am besten in 6 gezeigt, umfasst jedes Abgabeventil 22 einen Ventilkörper 24 mit einem inneren Durchlass 26, der fluidisch das Schmiermittelreservoir 12, vorzugsweise über die Schmiermittelversorgungsleitung 15, mit der Abgabeleitung 14 verbindet, und ein bewegbares Schließelement 28, das zumindest teilweise innerhalb des Körpers 24 angeordnet ist. Das Schließelement 28 ist zwischen einer geschlossenen Position, an der ein Schmiermittelfluss durch den Ventildurchlass 26 blockiert ist, und einer offenen Position, an welcher ein Schmiermittelfluss durch den Ventildurchlass 26 zugelassen ist, bewegbar. Vorzugsweise ist ein Solenoid 30 mit dem Schließelement 28 verbunden, und ist operativ mit der Steuereinheit 20, vorzugsweise über eine Busleitung 21, verbunden, so dass die Steuerung 20 ein Verschieben des Schließelements 28 von der geschlossenen Position in die offene Position veranlasst. Auch wenn das eine oder die mehreren Abgabeventile 22 vorzugsweise als normal geschlossenes, Solenoid betätigtes Ventil ausgebildet sind, können sie auch als jede anderen geeignete Art von Ventil ausgebildet sein, wie beispielsweise als drehbares Kugelventil, motorangetriebenes Schaftventil, etc., und der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung ist in keinster Weise auf eine bestimmte Ausgestaltung des Ventils 22 eingeschränkt.
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Weiterhin ist jedes Abgabeventil
22 vorzugsweise mit einem Verteiler
32 verbunden, entweder direkt, wie in
2 oder
3 gezeigt, oder durch einen Injektor
34, wie in den
1 und
6 gezeigt. In beiden Fällen hat jeder Verteiler
32 einen zentralen Durchlass
33, der fluidisch die Versorgungsleitung
15 mit dem Ventildurchlass
26 des einen oder der mehreren Abgabeventile
22 verbindet, und demnach fluidisch die Pumpe
18 mit der einen oder den mehreren Abgabeleitungen
14 verbindet. In bestimmten Ausgestaltungen, wie in den
1 und
6 gezeigt, ist ein Injektor
34 für jedes Abgabeventil
22 vorgesehen, um so dem zugehörigen Abgabeventil
22 eine vorgegebene Schmiermittelmenge bereitzustellen. Vorzugsweise ist jeder Injektor
34, wie allgemein in
US Patent Nr. 6,705,432 , und
6,810,998 offenbart, ausgebildet, wobei die gesamten Inhalte jedes Patents über in Bezugnahme hiermit umfasst sind.
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Wie am besten in 5 gezeigt, hat jedes Lagergehäuse 2 eine innere Kammer 3 zum Aufnehmen des Schmiermittels, einen Einlass 4, der fluidisch mit der zugehörigen Abgabeleitung 14 verbunden ist, und einen Auslass 5 zum Auslassen oder zur Entleerung des gebrauchten Schmiermittels und zumindest eine Dichtung 6, um Schmiermittel in der Lagerkammer 3 zurück zu halten. Die Dichtung 6 ist unter Fluiddruck verbiegbar, um zu ermöglichen, dass die ältere oder „degradierte“ Schmiermittelmenge, die in 5 als LQ1 gekennzeichnet ist, aus der Lagergehäusekammer 3 und durch den Auslass 5 ausfließen kann, wenn die andere „frische“ Schmiermittelmenge, die als LQ2 gekennzeichnet ist, innerhalb des oder in das Lager 1 abgegeben wird. Der Gehäuseauslass 5 ist vorzugsweise fluidisch mit einem Schmiermittelrückgewinnungstank oder einem anderen Behälter (nicht gezeigt) verbunden, um das gebrauchte Schmiermittel durch eine geeignete Einrichtung aufzubewahren.
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Wie oben beschrieben und in 4 dargestellt, umfasst ein Verfahren zum Betreiben eines Schmiersystems 10, um ein in einem Gehäuse 2 angeordnetes Lager zu schmieren, im Wesentlichen die folgenden Schritte:
- – Abgeben einer Schmiermittelmenge LQ innerhalb des Lagergehäuses 2;
- – Überwachen eine Verweildauer TC, während der die Schmiermittelmenge in dem Gehäuse 2 angeordnet ist;
- – Feststellen, wenn die Schmiermittelverweildauer TC einen vorbestimmten Zeitwert TV überschreitet; und
- – Abgeben einer anderen „frischen“ Schmiermittelmenge LQ innerhalb des Lagergehäuses 2, wenn die Verweildauer TC ungefähr gleich dem vorbestimmten Zeitwert TV ist oder diesen übersteigt, so dass die andere Schmiermittelmenge, die „gebrauchte“ oder/und „degradierte“ Schmiermittelmenge verdrängt, so dass diese aus dem Gehäuse 2 fließt.
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Die Schritte des Abgebens der Schmiermittelmenge und des Abgebens einer anderen Schmiermittelmenge umfassen jeweils das Betreiben der Pumpe 18 und das Öffnen einer oder mehrerer Abgabeventile 22, um jede Schmiermittelmenge in das Lager 1 oder in das Lagergehäuse 2 abzugeben. Die Abgabeventile 22 können jeweils für eine vorgegebene Zeitdauer, für eine Anzahl von Schmierzyklen, oder um eine spezifische Schmiermittelmenge von der Pumpe oder einem Injektor (nicht gezeigt) zu erhalten, geöffnet werden (d.h. über ein Kommando der Steuerung 20). Die Steuerung 20 führt die Schritte des Überwachens der Verweildauer und des Feststellens, wenn die Verweildauer TC ungefähr gleich dem vorbestimmten Zeitwert TV ist oder diesen überschreitet, durch, und betreibt auch die Pumpe 18 und die Ventile 22, um das Schmiermittel abzugeben. Weiterhin wird der Ablauf des Überwachens der Schmiermittelverweildauer TC und des Abgebens zusätzlicher frischer Schmiermittelmengen LQ kontinuierlich solange wiederholt, wie das Schmiersystem 10 funktioniert.
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Es wird von den Fachleuten erkannt werden, dass Änderungen an den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen gemacht werden können, ohne von dem breiten erfindungsgemäßen Konzept derer abzuweichen. Es ist zu verstehen, dass deshalb die Erfindung nicht auf die speziellen offenbarten Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern dazu gedacht ist, Modifikationen innerhalb des Geistes und des Rahmens der vorliegenden Erfindung, wie sie allgemein hier und in den anhängigen Ansprüchen definiert ist, zu umfassen.