Stand der Technik Bei einem hydrostatischen oder hydrodynamischen Gleitlager, bei welchem die eigentliche Lagerung von einem ausgebildeten dünnen Schmierfilm aus einem Fluid (z. B. aus einem Öl) übernommen wird, gibt eine Messung der Temperatur des Schmiermittels im Schmierfilm oder eine Temperaturmessung in den angren- zenden Gleitflächen Auskunft über den Zustand des Lagers, und eignet sich daher besonders gut zur Betriebsüberwachung.

So ist aus EP 0 161 644 bekannt, bei einem Gleitlager zur Früherkennung von Schäden die Temperatur im Bereich der Gleitschicht zu überwachen, um bei einer merklichen Temperaturerhöhung rechtzeitig Gegenmassnahmen ergreifen zu können. Dabei wird allerdings eine Änderung der Schmierstofftemperatur mit erheblicher zeitlicher Verzögerung und nur mittelbar registriert. Selbst wenn der Temperaturaufnehmer direkt an die Oberfläche bzw. Gleitfläche geführt würde, würde bestenfalls die Lagersegmenttemperatur gemessen. Die Schmierstoff-bzw.

Fluidtemperatur kann lokal deutlich darüber liegen, da 90-97% der im Fluid erzeugten Wärme durch das Fluid selbst abgeführt werden, also am Temperatursensor vorbei ; nur grössenordnungsmässig 5% der Wärme werden durch das Lagersegment geleitet.

Eine direkte Messung der Schmierstofftemperatur im Schmierfilm ist im Stand der Technik nicht bekannt. Das Problem bei der direkten Messung ist, dass der Film z. B. bei Öl als Schmierstoff nur 20-ca. 200 p. m dick ist, so, dass sich keine Sonden einbauen lassen. DE-PS 883 984 gibt eine Lagerbauart für Walzwerke an, die zur Kühlung mit einer Überschuss-Schmierstoffmenge vorsorgt wird, welche grösser ist, als die in den Schmierspalten durchzusetzende Schmiermittelmenge. Die Überschussmenge wird durch eine Rücklaufleitung aus Frischölkammern abgeführt. DE-PS 883 984 schlägt vor, in dieser Rücklaufleitung einen Temperatursensor anzuordnen, um die Temperatur der Lagerfläche zu bestimmen. Dabei besteht aber einerseits die Gefahr, dass die Messung durch Zulauf-Schmierstoff verfälscht wird ; andererseits kann das vorgeschlagene Messverfahren nur bei speziellen Lagern, die mit Überschussöl betrieben werden, zur Anwendung kommen. Weiterhin sind Rückschlüsse auf die Temperatur im Lagerspalt mit grossen Unsicherheiten behaftet, da das gemessene Medium ja explizit nicht aus dem Lagerspalt stammt.

Darstellung der Erfindung Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Temperaturüberwachung in einem mit einem Schmierfilm arbeitenden Gleitlager, insbesondere in einem hydrodynamischen Gleitlager, zu schaffen, welches die Nachteile des Standes der Technik vermeidet und insbesondere eine weitgehend unmittelbare und genaue Überwachung der Schmiermitteltemperatur im Lagerspalt ermöglicht, und welches auch möglichst geringe Modifikationen bestehender Lager erfordert. Weiterhin soll ein Gleitlager angegeben werden, welches mit geringem konstruktivem Aufwand eine möglichst unmittelbare Messung der Schmiermitteltemperatur ermöglicht, und möglicht keine weitgehende Umkonstruktion bestehender Lager oder Lagersegmente erfordert.

Gerade bei grossen Gleitlagern werden diese häufig aus mehreren Lagersegmenten zusammengestellt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird der Erfindungsgedanke in keiner Weise davon berührt, ob die Erfindung an einem segmentierten oder einem nichtsegmentierten Gleitlager implementiert wird. Daher umfasst der Bezug auf einen der Begriffe im folgenden auch den anderen, was sich dem Fachmann ohne Weiteres erschliesst.

Die Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Der Kern der Erfindung besteht darin, den Temperaturaufnehmer zur Messung direkt mit Schmierstoff aus dem Schmierfilm dadurch in Kontakt zu bringen, dass Schmierstoff aus dem Schmierfilm entnom- men und die Temperatur des entnommenen Schmierstoffs unmittelbar nach der Entnahme mit dem Temperaturaufnehmer gemessen wird. Dies wird erreicht, indem ein Schmierstoffkanal, wie ein Schmierstoffkanal einer Hebeölvorrichtung, welcher im hydrodynamischen Betrieb des Lagers nicht oder nicht permanent zur Schmierstoffzufuhr benötigt wird, durch geeignete Umschaltmittel temporär oder permanent als Abströmkanal für einen Teilstrom des Schmierstoff aus dem Schmierfilm betrieben wird. Dabei ist der Entnahmestrom einerseits so klein zu halten, dass der Druckaufbau im Schmierfilm nicht gestört wird ; andererseits muss der Entnahmestrom gross genug sein, um eine Temperaturänderung durch Wär- meverluste an das Lagersegment klein zu halten, damit die Temperatur aus dem Schmierfilm möglichst unverfälscht zum Temperaturaufnehmer"gebracht"werden kann. Bevorzugt wird der Entnahmestrom durch eine entsprechend angeordnete, bevorzugt einstellbare, Drosselstelle eingestellt. Für eine ungestörte Funktion des Gleitlagers ist es dabei von Vorteil, wenn die aus dem Schmierfilm entnommene Menge an Schmierstoff so klein gehalten wird, dass sich der Schmierfilm nicht wesentlich ändert ; die Entnahmemenge beträgt daher bevorzugt weniger als 5%, insbesondere weniger als 2 oder gar deutlich weniger als 1 % der gesamten dem Lager für den hydrodynamischen Betrieb zugeführten Schmierstoffmenge ; gleichwohl : je weniger entnommen wird, desto träger reagiert die Messung.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens nach der Erfindung ist dadurch ausgezeichnet, dass während der Durchführung des Verfahrens der Druck im Schmierstoffkanal gemessen wird. In Abhängigkeit von dem gemessenen Druck wird dann der Durchfluss durch eine variable Drosselstelle variiert. Alternativ oder ergänzend kann in Abhängigkeit vom gemessenen Druck das Umschaltmittel angesteuert werden, so, dass je nach gemessenem Schmierstoffdruck die Zuführung des Schmierstoffs zum Schmierfilm oder die Entnahme des Schmierstoffs aus dem Schmierfilm freigegeben wird.

Ein erfindungsgemässes Gleitlager oder ein Gleitlagersegment zeichnet sich dadurch aus, dass ein Schmierstoffkanal auf einer Gleitfläche des Gleitlagers mündet, wobei der Schmierstoffkanal an einem dieser Mündung gegenüberliegenden Ende mit einem geeigneten Umschaltmittel verbunden ist, über welches der Schmierstoffkanal wahlweise auf eine Zuleitung für Schmierstoff, beispielsweise aus einem Hochdruckschmiersystem, insbesondere einer Hebeölvorrichtung, und eine Abströmleitung für Schmierstoff aufschaltbar ist. Im Übrigen bezieht sich wie oben beschrieben der Terminus"Gleitlager"auch auf einzelne Gleitlagersegmente. Insbesondere vorteilhaft ist es, wenn ein Temperaturaufnehmer zur Bestimmung der Schmierstofftemperatur, insbesondere ein Thermoelement oder ein PT 100 Thermofühler, in den Schmierstoffkanal hineinreicht. Für eine möglichst präzise und schnelle Messung ist der Temperaturaufnehmer so nahe wie konstruktiv eben möglich an der Mündung des Schmierstoffkanals angeordnet. Zur Begrenzung und/oder Einstellung des Entnahmestroms ist in der Abströmleitung für den Schmierstoff eine bevorzugt einstellbare Drosselvorrichtung angeordnet.

In einer weiteren Ausführungsform des Gleitlagers ist in dem Schmierstoffkanal eine Druckmessstelle angeordnet, deren Signal bevorzugt über wenigstens einen Regler auf die Umschaltmittel und/oder eine in der Abströmleitung für Schmierstoff angeordnete verstellbare Drosselvorrichtung und/oder ein Schmierstoff-oder Druckölsystem geführt ist.

Das erfindungsgemässe Lager zeichnet sich durch seine Einfachheit aus, da intern ohnehin vorhandene Leitungen, die nicht in allen Betriebszuständen für ihre eigentliche Verwendung benötigt werden, zur Entnahme eines Messfluides aus dem Lager entnommen werden, wobei der Temperaturfühler geschützt im Inneren des Lagers oder des Lagersegmentes angeordnet ist. Konstruktive Änderungen bestehender Lager oder Lagersegmente beschränken sich auf ein Minimum, und greifen nicht in die Funktionsweise ein. Insofern können auch bestehende Konstruktionen ohne übertriebenen Aufwand gemäss der Erfindung umgerüstet werden.

Kurze Beschreibung der Figuren Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Die einzige Figur zeigt ein erfindungsgemässes Lagersegment in einer schematisierten Schnittdarstellung ; die nachfolgenden Ausführungen und die Zeichnung dienen nur dem besseren Verständnis der Erfindung, und sollen nur instruktiv und nicht einschränkend verstanden werden.

Wege zur Ausführung der Erfindung In der Figur ist ein Lagersegment eines hydrodynamischen Gleitlagers mit einer Temperaturüberwachung des Schmierfilms gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wiedergegeben. Ein hydrodynamisches Gleitlager 20 der Figur besteht aus mehreren Lagersegmenten, von denen nur das Lagersegment 11 dargestellt, welches mit einem Hochdruckschmiersystem, beispielsweise einer Hebeölvorrichtung, welche durch die Pumpe 28 unvollständig angedeutet ist, versehen ist. Derartige Lagersegmente sind insbesondere in einem unteren Bereich eines Lagers angeordnet. Bei niedrigen Drehzahlen einer im Lager gelagerten Welle kann noch kein ausreichender hydrodynamischer Schmierfilm aufgebaut werden. Gerade bei stark gewichtsbelasteten Lagern wird daher eine solche Hebeölvorrichtung eingesetzt. Vor dem Anfahren der Welle wird im Stillstand durch die Hochdruckpumpe 28 Schmiermittel durch den Schmierstoffkanal 15 Schmierstoff in den nicht dargestellten Lagerspalt gepresst, und hebt im Idealfall die zu tragende Last vollständig von der Gleitfläche 12 ab.

Die Welle wird daraufhin sukzessive in Bewegung versetzt. Dabei ist die Mündung 14 des Schmierstoffkanals so ausgebildet, dass ein die Lagerfläche möglicht vollständig benetzender Schmierfilm 13 aufgebaut wird, dergestalt, dass die Notlaufeigenschaften einer Gleitschicht 12 nicht beansprucht werden. Mit steigender Drehzahl einer in einem hydrodynamischen Gleitlager gelagerten Welle baut sich im Schmierspalt ein ausreichend hoher Druck auf, damit die Lagerlast alleine durch den ausgebildeten hydrodynamischen Schmierfilm getragen werden kann. Dieser Druck übersteigt häufig den, der durch eine Pumpe vernünftig aufgebracht werden kann ; daher ist in der Zuführleitung 21 für den Schmierstoff ein Rückschlagventil 22 angeordnet ; Weiterhin könnte zwischen dem Rückschlagventil 22 und der Pumpe 28 beispielsweise eine an sich bekannte Druckentlastungsvorrichtung angeordnet sein, um die Pumpe vor Überlast zu schützen. Im hydrodynamischen Betrieb des Lagers wird der Schmierstoffkanal 15 also nicht mehr für seine eigentliche Aufgabe benötigt. Erfindungsgemäss wird der Schmierstoffkanal daher mit einer Probenströmung aus dem Lagerspait heraus beaufschlagt. Hierzu ist an dem Schmierstoffkanal 15 ein Umschaltventil 19 angeordnet, mittels dem der Schmierstoffkanal wahlweise auf die Schmierstoff- Zuleitung 21 und eine Abströmleitung 23 aufschaltbar ist. Wenn also ein hydrodynamischer Betrieb gewährleistet ist, wird das Umschaltventil 19 so geschaltet, dass Schmierstoff aus dem Schmierfilm 13 in die Abströmleitung 23 abströmt. Ein Temperaturaufnehmer 16 ist so angeordnet, dass er mit seiner eigentlichen Messstelle 18 in den Schmierstoffkanal hineinreicht ; dabei ist diese Messstelle bevorzugt so nahe als konstruktiv irgend möglich an der Mündung 14 des Schmierstoffkanals 15 angeordnet. Derart bestimmt der Temperaturaufnehmer 16 die Temperatur des vom Schmierfilm 13 kommenden Schmierstoffes, welche bei der gewählten konstruktiven Auslegung sehr genau der Temperatur des Schmierfilms 13 entspricht. Die Entnahmemenge muss dabei klein genug sein, um den Schmierfilm nicht wirksam zu stören ; andererseits sollte sie gross genug sein, damit die Messung zeitnah und exakt erfolgt. Die Entnahmemenge wird über eine in der Abströmleitung 23 angeordnete, vorzugsweise variable, Drosselvorrichtung 24 eingestellt. Die Stellung des Umschaltventils 19 wird in einem einfachen Fall beispielsweise über die Wellendrehzahl gesteuert werden, dergestalt, dass bis zu einer ersten Drehzahl Schmierstoff aus der Zuleitung 21 in den Schmierstoffkanal 15 einströmt und oberhalb dieser Drehzahl der Strömungsweg vom Schmierstoffkanal zur Abströmleitung 23 freigegeben wird. Im dargestellten Beispiel wurde eine andere Steuerung gewählt. Im Schmierstoffkanal 15 ist eine Druckmessstelle 17 angeordnet. Ein dort gemessener Druck wird als Führungsgrösse für eine Anzahl von Regeleingriffen herangezogen. Dabei wird der Druck im Schmierstoffkanal bei der dargestellten Ausführungsform in drei Regeldomänen geregelt. In einer ersten Regeldomäne, welche in einem niedrigsten Druckbereich angesetzt ist, greift ein Drucksignal von der Messstelle 17 über den Regler 27 auf das Hockdruck- Schmiersystem respektive die Pumpe 28 ein. Dabei ist in Umschaltventil der Strömungsweg von der Zuleitung 21 zum Schmierstoffkanal 15 freigeschaltet. In einer zweiten Regeldomäne wird abhängig vom gemessenen Druck über den Regler 26 das Umschaltventil 19 betätigt, wobei der. Regler 26 bevorzugt ein Zweipunktregler ist : Oberhalb eines ersten Druckgrenzwertes wird der Strömungsweg vom Schmierstoffkanal 15 zur Abströmleitung 23 freigeschaltet, die Schmierstoffführung wird also auf dem Messbetrieb umgeschaltet. Ein umgekehrter Schaltvorgang erfolgt bei einem zweiten Druckgrenzwert, der kleiner. ist, als der erste Druckgrenzwert. Durch die so implementierte Hysterese der Schaltpunkte wird ein unkontrollierbares Hin-und Herschalten vermieden. Im Messbetrieb ist die Drosselvorrichtung 24 in einem untersten Druckbereich auf einen vorgegebenen Minimaldurchfluss eingestellt. Bei höherem Druck kommt die dritte Regeldomäne zum tragen, und über den Regler 25 wird über den Durchfluss der Drosseistelle 24 der Druck im Schmierstoffkanal 15 eingestellt.

Durch die erfindungsgemässe Konfiguration und das erfindungsgemässe Verfah- ren ergibt sich eine sensible und exakte Betriebsüberwachung des Gleitlagers. Ein beginnender Lagerschaden, der sich durch einen Anstieg der Schmierstofftemperatur im Schmierfilm 13 ankündigt, wird sofort registriert.

Bezugszeichenliste 11 Lagersegment 12 Gleitschicht 13 Schmierfilm 14 Mündung, Schmierstoffaustritt 15 Schmierstoffkanal 16 Temperaturaufnehmer 17 Druckmessstelle, Druckaufnehmer 18 Messstelle des Temperaturaufnehmers 19 Umschaltmittel, Umschaltventil 20 Gleitlager 21 Zuleitung 22 Rückschlagventil 23 Abströmleitung 24 Drosselvorrichtung 25 Regler 26 Regler 27 Regler 28 Schmiersystem, Hochdruckschmiersystem, Hebeölvorrichtung, Pumpe