Schmierstoffverteiler für die Abgabe von Schmierstoff an mindestens

eine Schmierstelle sowie Verfahren zum Betrieb desselben

Die Erfindung betrifft einen Schmierstoffverteiler für die Abgabe von Schmierstoff an mindestens eine Schmierstelle, wobei der Schmierstoffverteiler ein Schmierstoffverteilergehäuse aufweist, in dem ein Dosierkolben in einer Zylinderbohrung hin und her bewegbar angeordnet ist, wobei Detektormittel vorhanden sind, mit denen die Lage des Dosierkolbens zumindest in einer Kolbenposition erfasst werden kann, wobei die Detektormittel einen Hall-Sensor umfassen, der in einem Adapterstück angeordnet ist, wobei das Adapterstück so am Schmierstoffverteilergehäuse angeordnet ist, dass der Hall-Sensor den Dosierkolben detektieren kann, wenn dieser sich in der Zylinderbohrung in einer seiner Endlagen befindet. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Schmierstoffverteilers.

Schmierstoffverteiler der gattungsgemäßen Art sind als solche hinlänglich bekannt. Sie dienen dazu, den Schmierstoff dosiert an die Schmierstellen abzugeben. Sie werden häufig in Blockbauweise ausgeführt und sind zur Abgabe verschiedener Dosiervolumina ausgelegt, wobei jeder Schmierstoffverteiler an seinen beiden Stirnseiten z. B. je zwei Gewindebohrungen für den wahlweisen Anschluss zweier Hauptleitungen einer Zentralschmieranlage aufweisen kann. Zum Anschluss der Leitungen zu den Schmierstellen hat der Schmierstoffverteiler z. B. acht Gewindebohrungen. Die Schmierstoffdosierung selber erfolgt durch einen Dosierkolben, der im Schmierstoffverteilergehäuse in einer Zylinderbohrung beweglich angeordnet ist. Bei jedem Hub des Dosierkolbens wird eine definierte Menge Schmierstoff ab- gegeben. Für die Steuerung des Dosierkolbens ist meist ein Steuerkolben vorgesehen. Der Steuerkolben öffnet und schließt die beiden Hauptleitungen. Je nach Druckbeaufschlagung der ersten bzw. der zweiten Hauptleitung bewegt sich der Steuerkolben in die eine oder die andere Richtung und gibt somit eine der beiden Hauptleitungen frei, wodurch sich in der Folge auch der Dosierkolben bewegt und eine entsprechende Menge an Schmierstoff abgibt.

Neben diesen 2-Leitungs-Verteilern gilt Analoges natürlich auch im Falle andere Ausführungsformen, beispielsweise im Falle eines Progressivverteilers.

Ein Schmierstoffverteiler der eingangs genannten Art ist in der US 2006/0243529 AI offenbart. Schmierstoffverteiler ähnlicher Art sind beispielsweise aus der US 5 926 018 A, aus der US 2010/0282542 AI, aus der DE 10 2006 012 810 AI und aus der DE 10 2006 001 317 AI bekannt. In diesen Dokumenten ist die generelle Aufgabe der Verteiler eingehend beschrieben und die Funktionsweise im Detail erläutert. Insofern wird auf diese Dokumente ausdrücklich Bezug genommen.

Im genannten Schrifttum ist auch schon das Problem erkannt worden, dass es sinnvoll und für einen ordnungsgemäßen Betrieb notwendig sein kann, die Bewegung des Dosierkolbens zu überwachen, d. h. festzustellen, ob der Dosierkolben seinen vorgesehenen Dosierhub vollständig ausführt. Die hier beschriebenen Maßnahmen sind allerdings teilweise technisch aufwändig und daher teuer. Insbesondere ist es schwierig, die Schmierstoffleitungen nach dem Schmierstoffverteiler zu überwachen, und zwar sowohl was eine mögliche Blockade einer Leitung anbelangt als auch, was das mögliche Abreißen einer Leitung anbelangt.

Der Erfindung liegt die A u f g a b e zugrunde, einen Schmierstoffverteiler der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen sowie ein Verfahren für seinen Betrieb bereitzustellen, so dass es möglich ist, mit geringem Aufwand und somit kostengünstig in prozessstabiler Weise die sich an den Verteiler anschließenden Schmierstoffleitungen hinsichtlich Blockade und hinsichtlich Abriss zu überwa- chen. Darüber hinaus soll auch ohne Vorliegen einer Blockade bzw. eines Abrisses das Schmieren durch den Verteiler leicht auf Ordnungsmäßigkeit überwacht werden können.

Die L ö s u n g dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Adapterstück in dem dem Dosierkolben zugewandten Endbereich eine Eintrittsbohrung für den Dosierkolben aufweist.

Axial an die Zylinderbohrung kann sich in mindestens einem axialen Endbereich ein Gewindeabschnitt anschließen, in den ein Schraubabschnitt des Adapterstücks eingeschraubt ist. Der Durchmesser der Zylinderbohrung ist dabei bevorzugt geringer als der Durchmesser des Gewindeabschnitts.

Das Adapterstück ist vorzugsweise aus Edelstahl angefertigt. Der durch die Eintrittsbohrung gebildete Raum und ein Aufnahmeraum für den Hall-Sensor sind nach einer bevorzugten Ausführungsform durch einen durchgängigen Boden voneinander getrennt. Dies erleichtert die Abdichtung des Systems.

Das Verfahren zum Betrieb eines solchen Schmierstoffverteilers sieht erfindungsgemäß die Schritte vor: a) Vor dem Betrieb des Schmierstoffverteilers: Definition einer zeitlichen Dauer eines Schmierzyklus und eines Zeitanteils, innerhalb dem sich der Dosierkolben bei ordnungsgemäßem Schmierbetrieb in einer seiner Endpositionen befinden soll; b) Während des Betriebs des Schmierstoffverteilers: Messen des Zeitanteils, während dem sich der Dosierkolben in einer seiner dem Hall- Sensor zugewandten Endposition befindet, indem das vom Hall-Sensor detektierte Signal ausgewertet wird; c) Vergleich des gemessenen Zeitanteils mit dem definierten Zeitanteil; d) Ausgabe eines Alarmsignals, wenn der gemessene Zeitanteil vom definierten Zeitanteil über eine vorgegebene Toleranz hinaus abweicht.

Die Schritte b) bis d) werden dabei bevorzugt sich periodisch wiederholend durchgeführt, um so zu einer kontinuierlichen Überwachung zu gelangen.

Bei dem genannten Schritt d) kann ein Alarmsignal„Leitungsabriss" ausgelöst werden, wenn der gemessene Zeitanteil verglichen mit dem definierten Zeitanteil außerhalb der Toleranz länger ist. Dann nämlich findet der Dosierkolben bei seiner Betätigung einen zu geringen Widerstand, so dass er schneller in die Endlage gelangt und dementsprechend pro Schmierzyklus insgesamt länger in dieser bleibt.

Entsprechend kann bei Schritt d) ein Alarmsignal„Leitungsblockade" ausgelöst werden, wenn der gemessene Zeitanteil verglichen mit dem definierten Zeitanteil außerhalb der Toleranz kürzer ist. Dann nämlich kommt der Dosierkolben nicht schnell genug bzw. sogar überhaupt nicht in seine Endlage, was einen Hinweis darauf liefert, dass die Leitung zugesetzt ist.

Die Definition der zeitlichen Dauer eines Schmierzyklus und/oder des Zeitanteils, innerhalb dem sich der Dosierkolben bei ordnungsgemäßem Schmierbetrieb in einer seiner Endpositionen befinden soll, kann bei Änderung äußerer Umgebungsbedingungen angepasst werden. Der Hintergrund ist hier folgender: Langsame Veränderungen - z. B. der Übergang vom Sommer in den Herbst und die damit einher gehenden Temperatur- und Geschwindigkeitsänderung - können bei der Auswertung der Sensorsignale kompensiert bzw. berücksichtigt werden. Um Fehlmeldungen zu vermeiden - wenn z. B. eine zu schmierende Anlage im Winter abgeschaltet wird und für diesen Betriebszustand entsprechende Referenzwerte gespeichert sind, die auf langsamere Bewegungen abstellen, später im Sommer allerdings bei Betriebsaufnahme andere Referenzwerte benötigt werden, da entsprechend schnellere Vor- gänge auftreten - ist es erforderlich, im Sensor bzw. bei der Auswertung dessen Signale eine Temperaturkompensation durchzuführen.

Der erfindungsgemäße Hall-Sensor (auch Hall-Sonde oder Hall-Geber genannt) ist als solcher ein standardmäßig verfügbares Bauteil, das den Hall-Effekt nutzt. Wird ein Hall-Sensor von einem Strom durchflössen und in ein senkrecht dazu verlaufendes Magnetfeld gebracht, liefert er eine Ausgangs Spannung, die proportional zum Produkt aus magnetischer Feldstärke und Strom ist (Hall-Effekt). Ein Hall-Sensor liefert auch dann ein Signal, wenn das Magnetfeld, in dem er sich befindet, konstant ist.

Mit der vorgeschlagenen Lösung wird es in einfacher Weise möglich, die Schmierstoffleitungen nach dem Schmierstoffverteiler hin zu den Schmierstellen zu überwachen. Es ist namentlich relativ einfach und kostengünstig sowie prozessstabil möglich, eine Blockade in der Schmierstoffleitung zu erkennen; ebenso kann ein Bruch bzw. ein Abriss einer Leitung schnell festgestellt werden.

Die Erfindung stellt dabei auf eine Detektion einer Endlage des Dosierkolbens auf Grundlage des Hall-Prinzips ab, so dass in sehr stabiler Weise und mit wenigen Bauteilen die Funktion des Schmierstoffverteilers überwacht werden kann. Darüber hinaus können die angeschlossenen Schmierleitungen vom Verteiler bis zu den Schmierstellen, insbesondere bis zu den Lagern, auf beginnende Blockade und Abriss überwacht werden.

Im Detektormittel, in dem sich auch der Hall-Sensor befindet, wird das Magnetfeld gebildet bzw. mit einem entsprechenden Element (Magneten) erzeugt. Der Dosierkolben bzw. der Steuerkolben, der bevorzugt aus Normalstahl (insbesondere Baustahl), jedenfalls nicht aus Edelstahl, besteht, verändert dieses Magnetfeld, woraus der Hall-Effekt resultiert. Diese Änderung detektiert der Hall-Sensor und wird ausgewertet. Die hülsenförmige Aufnahme für den Hall-Sensor besteht indes aus Edelstahl. Die Erfindung wird bevorzugt bei Zweileitungsanlagen und bei Progressivanlagen eingesetzt. Wie bekannt, werden in Zweileitungsanlagen abwechselnd zwei Speiseleitungen - gesteuert von einem Umsteuergerät - mit Schmierstoff versorgt. Bei Progressivanlagen wird der Schmierstoff zu den Progressivverteilern gepumpt; von dort aus werden die Schmierstellen über Verteilereinrichtungen versorgt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch ein Schmierstoffversorgungssystem für Schmierstellen, insbesondere für Lagerstellen,

Fig. 2 einen Schmierstoffverteiler im Schnitt A-A gemäß Fig. 3,

Fig. 3 den Schmierstoffverteiler gemäß Fig. 2 in der Vorderansicht,

Fig. 4 ein Adapterstück des Schmierstoffverteilers in teilweise geschnittener

Seitenansicht und

Fig. 5 ein Zeitdiagramm, in dem eine Anzahl an Schmierzyklen wiedergegeben ist, wobei für die Schmierzyklen das von einem Hall-Sensor detektierte Signal und der Druck des Schmierstoffs im Schmierstoffauslass aufgezeichnet ist.

In Fig. 1 ist ein Schmierstoffversorgungssystem zu sehen, mit dem Schmierstellen 2 in Form von Lagerstellen mit Schmierstoff, z. B. Schmieröl, versorgt werden. Hierzu wird über zwei Hauptleitungen der Schmierstoff gefördert, wobei diesbezüglich auf die Ausführungen in den eingangs genannten beiden Druckschriften Bezug genommen wird, wo hierzu Details ausgeführt sind. An die beiden Hauptleitungen 15 sind Schmierstoffverteiler 1 mit ihren Eingängen angeschlossen. Der Schmierstoffverteiler 1 versorgt von einem Schmierstoffauslass 14 aus (s. Fig. 2 und 3) über eine Leitung 13 die Schmierstelle (Lagerstelle) 2. Der Schmierstoffverteiler 1 umfasst dabei ein Detektormittel, mit dem die Lage eines Dosierkolbens bzw. dessen Aufenthalt an einer definierten Stelle seiner Zylinderbohrung festgestellt werden kann.

Der Aufbau des Schmierstoffverteilers 1 und eines speziellen Teils desselben, nämlich eines Adapterstücks 8, geht aus den Figuren 2 bis 4 hervor.

Demgemäß weist der Schmierstoffverteiler 1 ein Schmierstoffverteilergehäuse 3 auf, in den - und die nachfolgenden Ausführungen beziehen sich nur auf die Elemente, die vorliegend für das erfindungsgemäße Konzept relevant sind - eine Zylinderbohrung 5 eingebracht ist, in der ein Dosierkolben 4 translatorisch beweglich angeordnet ist. Insoweit wird auf die genannten vorbekannten Lösungen Bezug genommen.

Wesentlich ist, dass an dem einen axialen Ende der Zylinderbohrung 5 ein Detektormittel 6 angeordnet, nämlich festgeschraubt, ist. Das Detektormittel 6 ist mit einem Hall-Sensor 7 versehen, mit dem ermittelt werden kann, wenn der Dosierkolben 4 seine axiale Endposition in der Zylinderbohrung 5 erreicht hast. Der Hall- Sensor 7 liefert demgemäß dann und nur dann ein Signal, wenn sich der Dosierkolben in seiner einen axialen Endlage befindet. Das Detektormittel 6 ist als hülsen- förmiges Adapterstück 8 ausgebildet, das (s. Fig. 4) an seinem einen axialen Ende einen Schraubabschnitt 10 aufweist. Mit diesem Schraubabschnitt 10 ist das Adapterstück 8 in einen Gewindeabschnitt 9 eingeschraubt, das im axialen Endbereich der Zylinderbohrung 5 eingearbeitet ist.

Wie aus Fig. 2 und aus Fig. 4 hervorgeht, weist das Adapterstück 8 in dem axialen Endbereich, der der Zylinderbohrung 5 zugewandt ist, eine Eintrittsbohrung 1 1 auf, die einen geringfügig größeren Durchmesser hat als der Dosierkolben 4. Der Do- sierkolben 4 kann daher in besagte Eintrittsbohrung 1 1 eintreten, um in seine axiale Endlage zu gelangen.

Der Aufnahmeraum, in dem der Hall-Sensor 7 angeordnet ist, und der Raum, der durch die Eintrittsbohrung 1 1 gebildet wird, sind durch einen Boden 12 voneinander abgetrennt. Dies stellt Dichtigkeit des Systems in einfacher Weise sicher.

Zur Arbeitsweise des vorgeschlagenen Überwachungsverfahrens sei auf Fig. 5 Bezug genommen. Hier ist schematisch der Fall angedeutet, dass zunächst ein ordnungsgemäßer Schmierbetrieb vorliegt.

Dann aber erfolgt ein Abriss einer Leitung 13, was zu einem nicht mehr ordnungsgemäßen Betrieb führt, der mit dem vorgeschlagenen Verfahren festgestellt werden soll. In Fig. 5 ist auf der Abszisse die Zeit t aufgetragen. Besagter Abriss der Leitung erfolgt zu dem Zeitpunkt, der mit„Ab" gekennzeichnet ist.

Für den aufgetragenen Druck p kann gesehen werden, dass dieser vor dem Abriss regulär mit einem Verlauf vorlag, der mit p ₀ markiert ist. Ab dem Abriss liegt ein (abgefallener) Druckverlauf vor, der mit p _Ab gekennzeichnet ist.

Während die zeitliche Dauer T eines Schmierzyklus stets konstant bleibt, d. h. namentlich vor dem Abriss und nach dem Abriss gleich ist, verändert sich der Zeitanteil, in dem sich der Dosierkolben - vom Hall-Sensor 7 detektiert - in seiner Endlage befindet.

Solange ordnungsgemäßer Betrieb vorliegt, setzt die intakte Leitung 13 dem Schmierstoff einen gewissen Widerstand entgegen, so dass der Dosierkolben 4 seine Zeit benötigt, um in die Endlage zu kommen. Demgemäß ist der Zeitanteil t _{Ist 0} (s. Fig. 5, oben) relativ kurz; es ist dies die Zeitspanne, die vorliegt zwischen dem Erreichen der axialen Endposition des Dosierkolbens 4 und dem Umsteuern des Schmierstoffs in den Hauptleitungen 15. Reißt die Leitung 13 indes ab, ergibt sich, dass der Dosierkolben 4 nun, infolge des verminderten Leitungswiderstandes, schneller in die axiale Endlage gelangt. Demgemäß verlängert sich der Zeitanteil auf einen Wert t _{Ist A} , der deutlich länger ist als der Wert t _{Ist 0} .

Durch die Überwachung des tatsächlichen Zeitanteils t _Ist gelingt es also, durch Vergleich mit einem typischen und gespeicherten Soll- Wert t _So n für den ordnungsgemäßen Betrieb darauf zu schließen, ob ordnungsgemäßer Schmierbetrieb gegeben ist oder nicht.

Gemäß der Erfindung erfolgt also mit einem Hallsensor eine Funktionskontrolle des Schmierstoffverteilers 1. Der Hall-Sensor 7 ist in das Adapterstück 8, das bevorzugt aus Edelstahl besteht, eingeschraubt. Die Endlage des Dosierkolbens 4 im Schmierstoffverteiler 1 kann durch den hülsenförmigen Adapter 8 zuverlässig detektiert werden.

Unterschiedliche Gewindeanschlüsse am Schmierstoffverteilergehäuse 3 können so adaptiert werden. Der Schmierstoffverteiler 1 ist somit komplett geschlossen, ein Austausch des Hall-Sensors 7 ist auch während des Betriebes des Schmierstoffverteilers 1 möglich. Die bei den vorbekannten Lösungen auftretenden Dichtungsprobleme im Druckbereich bzw. Sensorbereich entfallen vorteilhaft.

Der Hall-Sensor bzw. die Detektormittel kann bzw. können als Universalsensor gestaltet werden.

Mit dem vorgeschlagenen Hall-Sensor kann also eine Detektion erfolgen, zu welchen Zeiten sich der Dosierkolben 4 in der axialen Endlage befindet.

Hierbei ist es auch möglich, die jeweils letzten Bewegungsdiagramme mit neu aufgenommenen Messwerten bei aktuellen Schmierzyklen zu vergleichen, um zu prü- fen, ob ein ordnungsgemäßer Betrieb vorliegt. Ändert sich der Diagrammverlauf wesentlich - d. h. vergrößert sich der Zeitanteil t _Soll - zu den vorher gespeicherten Diagrammverläufen - kann bei einem Zweileitungsverteiler auf einen Leitungsbruch der angeschlossenen Schmierleitung geschlossen werden. Analoges gilt natürlich auch im Falle eines Progressivverteilers statt eines Zweileitungsverteilers.

Entsprechend gilt, dass bei einer Verkürzung des Zeitanteils t _So ii bei einem Zweileitungsverteiler von einer beginnenden Blockade ausgegangen werden kann.

Der Hall-Sensor 7 bzw. das Adapterstück 8 können so gestaltet werden, dass beispielsweise an einem Schaltausgang der Alarmausgang ausgegeben wird, der darauf hindeutet, dass die Schmierleitung defekt ist oder beginnende Blockade droht.

Bezugszeichenliste

1 Schmierstoffverteiler

2 Schmierstelle

3 Schmierstoffverteilergehäuse

4 Dosierkolben

5 Zylinderbohrung

6 Detektormittel

7 Hall-Sensor

8 Adapterstück

9 Gewindeabschnitt

10 Schraubabschnitt

1 1 Eintrittsbohrung

12 Boden

13 Leitung

14 Schmierstoffauslass

15 Hauptleitung

T zeitliche Dauer (Periode eines Schmierzyklus) t Zeit

t _Soll Soll-Zeitanteil

t _Ist Ist-Zeitanteil

Ab Zeitpunkt des Leitungsabrisses p Druck

Po regulärer Druckverlauf

p _Ab Druckverlauf bei Leitungsabriss