DE202005014797U1

DE202005014797U1 - Schmierstoffdosiereinrichtung und Schmierstoffverteileinrichtung, insbesondere für Windkraftanlagen

Info

Publication number: DE202005014797U1
Application number: DE202005014797U
Authority: DE
Original assignee: Baier and Koeppel GmbH and Co KG
Current assignee: Baier and Koeppel GmbH and Co KG
Priority date: 2005-09-19
Filing date: 2005-09-19
Publication date: 2005-12-15
Anticipated expiration: 2015-09-20

Abstract

Schmierstoffdosiereinrichtung (10), insbesondere ausgebildet und bestimmt für Schmierstoffverteileinrichtungen in Windkraftanlagen, umfassend
a) mindestens einen Schmierstoffeinlass (11), der mit einer Schmierstoffpumpe fluidisch verbunden und verbindbar ist, insbesondere über eine Schmierstoff-Hauptleitung (12),
b) mindestens einen Schmierstoffauslass (13) zur Weitergabe einer vordosierten Menge an Schmierstoff an eine Schmierstoffanwendung, insbesondere eine oder mehrere Schmierstellen,
c) mindestens einen ersten Dosierraum (14), der über mindestens ein erstes Rückschlagventil (15) mit dem Schmierstoffeinlass (11) fluidisch verbunden (27) ist, wobei das erste Rückschlagventil (15) derart ausgebildet ist, dass es einen Rücklauf von Schmierstoff aus dem ersten Dosierraum (14) zum Schmierstoffeinlass (11) verhindert und nur ab einer Mindestdruckdifferenz zwischen Schmierstoffeinlass (11) und erstem Dosierraum (14) einen Schmierstoffeintritt in den ersten Dosierraum (14) ermöglicht,
d) mindestens einen zweiten Dosierraum (16), der über eine Umschicht-Fluidverbindung (17) mit dem ersten Dosierraum (14) verbunden ist, und
e) mindestens ein erstes bewegliches Element (18), insbesondere ein Dosierkolben (18), zur...

Description

Die Erfindung betrifft eine Schmierstoffdosiereinrichtung, insbesondere ausgebildet und bestimmt für Schmierstoffverteileinrichtungen in Windkraftanlagen, und eine Schmierstoffverteileinrichtung, insbesondere eine Einleitungs-Zentralschmieranlage, vorzugsweise ausgebildet und bestimmt für Windkraftanlagen.
Aufgabe von Schmierstoffverteileinrichtungen ist es, Schmierstoff entsprechend dem jeweils erforderlichen Bedarf an die Stellen einer Maschine oder Anlage zu verteilen, wo er benötigt wird, insbesondere Reibstellen. Diese Stellen werden als Schmierstellen bezeichnet. Die Schmierstoffverteileinrichtung versorgt die Schmierstellen mit einer entsprechend den Erfordernissen dosierten Menge an Schmierstoff.
Eine Einleitungs-Zentralschmieranlage umfasst eine Schmierstoffpumpe und mehrere Schmierstoffdosiereinrichtungen (Dosierelemente), die über eine Schmierstoff-Hauptleitung mit der Schmierstoffpumpe verbunden sind. Die Pumpe baut periodisch einen Druck in der Hauptleitung auf, der anschließend jeweils wieder abgebaut wird. Beim Druckaufbau bzw. bei aufgebautem Druck wird den Dosierelementen Schmierstoff zugeführt. Dieser Schmierstoff wird schließlich dosiert an die Schmierstellen weitergegeben.
Dosiereinrichtungen (Dosierelemente) haben die Aufgabe, einzelnen Schmierstellen den benötigten Schmierstoff präzise dosiert zuzuführen. Die jeweilige Schmierstoffmenge wird durch das Dosiervolumen der jeweiligen Dosiereinrichtung bestimmt.
Als zentrales Element einer Dosiereinrichtung können flexible Druckkörper, beispielsweise Membrane vorgesehen sein. Von Vorteil sind jedoch Dosiereinrichtungen, die nach dem Kolbenprinzip arbeiten. Insbesondere das Vorsehen eines metallischen Kolbens bietet ausreichende Schmutzunempfindlichkeit, gleichbleibende Dosiergenauigkeit, hohe Dauerbelastbarkeit sowie Unempfindlichkeit gegen extreme Temperaturen und Alterung. Ferner ermöglichen Kolben, insbesondere metallische Kolben, die Förderungen von Ölen, Fließfetten und Fetten.
Schmierstoffdosiereinrichtungen arbeiten entweder nach einem sogenannten Direktschmiersystem oder nach einem sogenannten Nachschmiersystem.
Bekannte Schmierstoffdosiereinrichtungen, die nach dem Direktschmiersystem arbeiten, weisen einen ersten Dosierraum (auch als Kolbenraum bezeichnet) und einen zweiten Dosierraum (auch in Abgrenzung zum Kolbenraum als Dosierraum bezeichnet) auf. Beim Druckaufbau durch die Pumpe wird Schmierstoff von der Hauptleitung in den ersten Dosierraum befördert, wobei sich das Volumen des ersten Dosierraums entsprechend vergrößert. Gleichzeitig verkleinert sich das Volumen des zweiten Dosierraums, wodurch darin befindlicher Schmierstoff an einen Schmierstoffauslass und damit an die Schmierstelle befördert wird. Die Volumenänderung in beiden Dosierräumen erfolgt aufgrund einer entsprechenden Bewegung eines Förderkolbens innerhalb der Dosiereinrichtung. Sobald die Hauptleitung druckentlastet wird, drückt eine Feder den Förderkolben wieder zurück. Das Volumen des zweiten Dosierraums nimmt dabei zu, das Volumen des ersten Dosierraums hingegen nimmt ab. Bei diesem Vorgang wird Schmierstoff aus dem ersten Dosierraum in den zweiten Dosierraum befördert. Diesen Vorgang bezeichnet man als Umschichtung. Die Dosiereinrichtung ist nun bereit für den nächsten Schmierzyklus. Beim nächsten Druckaufbau in der Hauptleitung wird wiederum das nun in der zweiten Dosierkammer befindliche Schmiermittel an die Schmierstelle befördert. Die Schmierung erfolgt somit immer parallel zu den Druckphasen in der Hauptleitung, in den Entlastungsphasen wird kein Schmierstoff an die Schmierstellen abgegeben, hier erfolgt vielmehr die Umschichtung des Schmierstoffs zwischen erstem und zweitem Dosierraum.
Bekannte Schmierstoffdosiereinrichtungen, die nach dem Nachschmiersystem arbeiten, weisen im Unterschied zur den Direktschmiersystem-Dosiereinrichtungen lediglich einen Dosierraum auf. Bei Druck in der Hauptleitung wird Schmierstoff von der Hauptleitung in den Dosierraum befördert, dessen Volumen erhöht sich entsprechend. Dabei wird ein Kolben gegen eine Federkraft bewegt. Ein Wechselventil, beispielsweise eine Manschette, verschließt während der Schmierstoffzufuhr den Schmierstoffauslass und verhindert damit den Schmierstoffaustritt zur Schmierstelle. Bei Entlastung der Hauptleitung, d.h. nach Beendigung des Pumpenlaufs, wird der Kolben von der Feder zurückbewegt, das Volumen im Dosierraum verringert sich. Das Wechselventil bzw. die Manschette gibt nun den Weg zum Schmierstoffauslass frei und verhindert gleichzeitig den Rückfluss des Schmierstoffs in die Hauptleitung. Bei Druckentlastung in der Hauptleitung wird somit der im Dosierraum gespeicherte Schmierstoff an den Schmierstoffauslass und damit an die Schmierstelle befördert. Die Schmierung erfolgt somit immer antiparallel zu den Druckphasen in der Hauptleitung. Im Gegensatz zu Direktschmiersystem-Dosiereinrichtungen wird nun nicht in den Druckphasen, sondern in den Entlastungsphasen Schmierstoff an die Schmierstellen abgegeben, in den Druckphasen wird Schmierstoff in den Dosierraum gefördert und dort gespeichert.
Anpassungsmöglichkeiten an den Schmiermittelbedarf bestehen für die gesamte Schmierstoffverteileinrichtung beispielsweise durch entsprechende Einstellung der Pumpentaktung, d.h. der Pumpenbetätigungen pro Zeiteinheit. Pro Dosiereinheit kann die Schmierstoffmenge ferner einzeln abgestimmt werden, beispielsweise durch Verwendung entsprechend anpassbarer Dosiernippel am Schmierstoffauslass. Dies setzt voraus, dass die Dosiernippel austauschbar sind und dass verschieden dimensionierte Dosiernippel bereitstehen (beispielsweise mit unterschiedlichem Öffnungsquerschnitt).
Nachteilig bei den bekannten Schmierstoffdosiereinrichtungen ist, dass je nach gewünschtem Dosiersystem der Dosiereinrichtung (Direktschmiersystem oder Nachschmiersystem) verschiedene Bauelemente bereitgehalten werden müssen. Entsprechend müssen verschiedene Dosiereinrichtungen entwickelt, produziert und bevorratet werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber den bekannten Dosiereinrichtungen verbesserte Schmierstoffdosiereinrichtung anzugeben, durch die die vorgenannten Nachteile zumindest teilweise überwunden werden.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung hinsichtlich der Schmierstoffdosiereinrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst, hinsichtlich der Schmierstoffverteileinrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 16. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind jeweils in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Vorgeschlagen wird gemäß Anspruch 1 eine Schmierstoffdosiereinrichtung, die insbesondere ausgebildet und bestimmt ist für Schmierstoffverteileinrichtungen in Windkraftanlagen, und die umfasst

a) mindestens einen Schmierstoffeinlass, der mit einer Schmierstoffpumpe fluidisch verbunden und verbindbar ist, insbesondere über eine Schmierstoff-Hauptleitung,
b) mindestens einen Schmierstoffauslass zur Weitergabe einer vordosierten Menge an Schmierstoff an eine Schmierstoffanwendung, insbesondere eine oder mehrere Schmierstellen,
c) mindestens einen ersten Dosierraum, der über mindestens ein erstes Rückschlagventil mit dem Schmierstoffeinlass fluidisch verbunden ist, wobei das erste Rückschlagventil derart ausgebildet ist, dass es einen Rücklauf von Schmierstoff aus dem ersten Dosierraum zum Schmierstoffeinlass verhindert und nur ab einer Mindestdruckdifferenz zwischen Schmierstoffeinlass und erstem Dosierraum einen Schmierstoffeintritt in den ersten Dosierraum ermöglicht,
d) mindestens einen zweiten Dosierraum, der über eine Umschicht-Fluidverbindung mit dem ersten Dosierraum verbunden ist, und
e) mindestens ein erstes bewegliches Element, insbesondere ein Dosierkolben, zur Veränderung des Volumens des ersten Dosierraums und/oder des zweiten Dosierraums,
f) wobei erster Dosierraum und/oder zweiter Dosierraum über mindestens ein zweites Rückschlagventil fluidisch mit dem Schmierstoffauslass verbunden sind, wobei das Rückschlagventil derart ausgebildet ist, dass es einen Rücklauf von Schmierstoff vom Schmierstoffauslass in den ersten Dosierraum und/oder den zweiten Dosierraum verhindert und einen Schmierstoffdurchtritt an den Schmierstoffauslass nur ab einer Mindestdruckdifferenz ermöglicht,
g) wobei die Schmierstoffdosiereinrichtung in einer ersten Betriebskonfiguration als Direktschmiersystem und in einer zweiten Betriebskonfiguration als Nachschmiersystem ausgebildet ist,
h) wobei in der ersten Betriebskonfiguration die Umschicht-Fluidverbindung zwischen erstem Dosierraum und zweitem Dosierraum und/oder die Fluidverbindung zwischen zweitem Dosierraum und Schmierstoffaustritt für den Durchtritt von Schmierstoff zumindest zeitweise geöffnet ist, und
i) wobei in der zweiten Betriebskonfiguration die Umschicht-Fluidverbindung zwischen erstem Dosierraum und zweitem Dosierraum und/oder die Fluidverbindung zwischen zweitem Dosierraum und Schmierstoffaustritt während aller Betriebszustände der Schmierstoffdosiereinrichtung für den Durchtritt von Schmierstoff verschlossen sind.

Unter Schmierstoffpumpe sind dabei alle Vorrichtungen zu verstehen, die einen Schmierstoff unter Druck bereitstellen, beispielsweise neben herkömmlichen Pumpen auch Schmierstoff-Druckkartuschen, die mit unter Druck stehendem Schmierstoff gefüllt sind, der bei Bedarf an eine Schmierstoffverteileinrichtung abgegeben wird.
Die Vorteile dieser Erfindung liegen insbesondere darin, dass mit lediglich einem Typ einer Schmierstoffdosiereinrichtung sowohl ein Direktschmiersystems als auch ein Nachschmiersystems in einer Schmierstoffverteileinrichtung realisierbar ist. Es muss somit nur noch ein Typ einer Schmierstoffdosiereinrichtung hergestellt, gelagert bzw. bereitgestellt werden. Die eigentliche Konfiguration als Direktschmiersystem- oder Nachschmiersystem-Schmierstoffdosiereinrichtung kann auf einfache Weise am fertigen Bauteil erfolgen.
In der ersten Betriebskonfiguration (Direktschmiersystem-Konfiguration) sind die Umschicht-Fluidverbindung zwischen erstem Dosierraum und zweitem Dosierraum und/oder die Fluidverbindung zwischen zweitem Dosierraum und Schmierstoffaustritt grundsätzlich für den Durchtritt von Schmierstoff geöffnet, das heißt sie stehen für die Durchfuhr von Schmierstoff zur Verfügung. Dies bedeutet nicht, dass sie tatsächlich ständig geöffnet sind. Vielmehr können sie, beispielsweise über ein geeignetes Ventil, in unterschiedlichen, zeitlich aufeinanderfolgenden Betriebszuständen der Schmierstoffdosiereinrichtung (in der ersten Konfiguration) je nach vorgesehener Funktionsweise für einen Schmierstoffdurchtritt geöffnet bzw. geschlossen sein. Die genannten Verbindungen sind somit nicht während des Einsatzes der Dosiereinrichtung dauerhaft verschlossen, in der Regel allerdings auch nicht dauerhaft geöffnet. Zumindest bei einzelnen Betriebszuständen sind die genannten Verbindungen jedoch geöffnet. Die Öffnung eines gegebenenfalls vorgesehenen Schließventils erfolgt in der Regel durch einen entsprechenden Schmierstoffdruck, der an dem Schließventil anliegt.
Im Gegensatz hierzu sind in der zweiten Betriebskonfiguration (Nachschmiersystem-Konfiguration) die Umschicht-Fluidverbindung zwischen erstem Dosierraum und zweitem Dosierraum und/oder die Fluidverbindung zwischen zweitem Dosierraum und Schmierstoffaustritt immer verschlossen, das heißt die genannten Verbindungen stehen in keinem Betriebszustand der Dosiereinrichtung in der zweiten Konfiguration für einen Schmierstofftransport zur Verfügung, sie sind immer verschlossen. Insbesondere können sie nicht durch einen erhöhten Schmierstoffdruck in einer Komponente der Dosiereinrichtung geöffnet werden.
Eine bevorzugte Weiterbildung sieht vor, dass in der zweiten Betriebskonfiguration die Umschicht-Fluidverbindung und/oder die Fluidverbindung zwischen zweitem Dosierraum und Schmierstoffauslass mit mindestens einer ersten Dichtung, insbesondere einem Dichtring, vorzugsweise einem O-Ring, verschlossen sind. Dadurch lässt sich auf einfache Weise, durch Anbringen oder Nicht-Anbringen der ersten Dichtung in den genannten Verbindungen, die jeweils gewünschte Konfiguration (erste Konfiguration: ohne erste Dichtung in den Verbindungen; zweite Konfiguration: mit erster Dichtung in den Verbindungen) der Schmierstoffdosiereinrichtung realisieren.
Zweckmäßig ist hierbei, wenn zur Anbringung und/oder Fixierung der ersten Dichtung eine erste Nut in der Umschicht-Fluidverbindung und/oder der Fluidverbindung zwischen zweitem Dosierraum und Schmierstoffauslass vorgesehen ist. Vorteilhaft ist dabei, wenn die in der ersten Nut angebrachte und/oder fixierte erste Dichtung den ersten Dosierraum nach außen (das heißt zu einem die Dosiereinrichtung umgebenden Außenraum hin) abdichtet. In der zweiten Betriebskonfiguration (Nachschmiersystem-Konfiguration) dichtet somit die erste Dichtung (in der Regel unter anderem) den ersten Dosierraum nach außen hin ab.
Eine zweckmäßig Weiterbildung sieht vor, dass eine zweite Nut zur Anbringung und/oder Fixierung mindestens einer zweiten Dichtung, insbesondere eines Dichtrings, vorzugsweise eines O-Rings, vorgesehen ist, und insbesondere eine in der zweiten Nut angebrachte und/oder fixierte oder anbringbare und/oder fixierbare zweite Dichtung den zweiten Dosierraum, insbesondere den ersten Dosierraum und den zweiten Dosierraum, nach außen abdichtet.
Zweckmäßig ist in diesem Fall,

a) dass in der ersten Betriebskonfiguration (Direktschmiersystem-Konfiguration) in der ersten Nut keine erste Dichtung angeordnet ist und in der zweiten Nut mindestens eine zweite Dichtung vorgesehen (oder: angeordnet) ist, und
b) dass in der zweiten Betriebskonfiguration (Nachschmiersystem-Konfiguration) in der ersten Nut mindestens eine erste Dichtung vorgesehen (oder: angeordnet) ist.

Somit lassen sich die verschiedenen Betriebskonfigurationen der Schmierstoffdosiereinrichtung auf einfach Weise realisieren. Es sind lediglich Dichtungen in für die jeweilige Konfiguration vorgegebener Weise in erste und/oder zweite Nut einzubringen.
Besonders zweckmäßig ist, wenn

a) erste Nut und zweite Nut, insbesondere hinsichtlich Form und Abmessungen, einander zumindest im Wesentlichen entsprechen und/oder
b) erste Dichtung und zweite Dichtung einander zumindest im Wesentliche entsprechen.

Dadurch ist es möglich, dass nur eine Art von Dichtungen bereitgestellt werden muss, das heißt erste Dichtung und zweite Dichtung können einander entsprechen. Dies vereinfacht die Konfiguration der Dosiereinrichtungen, Fehler aufgrund versehentlicher Anbringung falscher Dichtungen werden vermieden.
Es ist auch möglich, zum Verschließen der Umschicht-Fluidverbindung und/oder der Fluidverbindung zwischen zweitem Dosierraum und Schmierstoffauslass mindestens eine Absperrungvorrichtung, insbesondere eine mechanische und/oder manuell betätigbare Absperrvorrichtung in der Umschicht-Fluidverbindung und/oder der Fluidverbindung zwischen zweitem Dosierraum und Schmierstoffauslass vorzusehen. Durch entsprechende Einstellung dieser Absperrvorrichtung kann dann die jeweils gewünschte Betriebskonfiguration der Dosiereinrichtung eingestellt werden.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schmierstoffdosiereinrichtung ist vorgesehen, in der Umschicht-Fluidverbindung und/oder der Fluidverbindung zwischen erstem Dosierraum und Schmierstoffauslass mindestens ein Schließventil, insbesondere mit einem federkraftbeaufschlagten Ventilkolben, anzuordnen, das derart ausgebildet ist, dass es bei geöffnetem ersten Rückschlagventil einen Schmierstoffaustritt aus dem ersten Dosierraum in den zweiten Dosierraum und/oder zum Schmierstoffauslass verhindert.
Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass in der Umschicht-Fluidverbindung und/oder der Fluidverbindung zwischen erstem Dosierraum und Schmierstoffauslass mindestens ein Schließventil angeordnet ist mit einem Schließventil-Kolben, der mit einer insbesondere von einer Schließventil-Feder ausgehenden ersten Kraft beaufschlagt ist und der derart mit der Schmierstoffpumpe fluidisch verbunden oder verbindbar ist, dass ein von der Schmierstoffpumpe ausgehender Schmierstoffdruck eine parallel zur ersten Kraft wirkende zweite Kraft auf den Schließventil-Kolben ausübt, wobei das Schließventil derart ausgebildet ist, dass es den Schmierstoffdurchtritt durch die Umschicht-Fluidverbindung und/oder die Fluidverbindung zwischen erstem Dosierraum und Schmierstoffaustritt sperrt, wenn die Summe aus erster Kraft und zweiter Kraft größer ist als eine vom Schmierstoffdruck im ersten Dosierraum ausgehende dritte Kraft auf den Schließventil-Kolben, die erster und zweiter Kraft entgegenwirkt.
Mit anderen Worten: Sowohl Federkraft (erste Kraft) als auch Schmierstoffdruck aus der Hauptleitung (zweite Kraft) drücken den Schließventil-Kolben gegen den ersten Dosierraum, wodurch dieser zur Umschicht-Fluidverbindung hin und zum Schmierstoffauslass hin verschlossen wird. Erst wenn der Schmierstoffdruck im ersten Dosierraum groß genug ist, so dass die von ihm ausgehende Kraft auf den Schließventil-Kolben größer als erste und zweite Kraft ist, öffnet der Schließventil-Kolben die genannten Verbindungen.
Zweckmäßig ist, wenn die Verbindung zwischen erstem Dosierraum und Schmierstoffauslass und die Verbindung zwischen zweitem Dosierraum und Schmierstoffauslass zumindest teilweise identisch sind, und insbesondere das zweite Rückschlagventil im identischen Teil der Verbindungen angeordnet ist.
Auch zweckmäßig ist, wenn die Umschicht-Fluidverbindung und die Verbindung zwischen erstem Dosierraum und Schmierstoffauslass zumindest teilweise identisch sind, und insbesondere das Schließventil im identischen Teil der Verbindungen angeordnet ist.
Ferner zweckmäßig ist, wenn die Umschicht-Fluidverbindung und die Verbindung zwischen zweitem Dosierraum und Schmierstoffauslass zumindest teilweise identisch sind, und insbesondere im identischen Teil der Verbindungen kein Ventil angeordnet ist.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das erste bewegliche Element insbesondere ausgehend von einer Dosierfeder derart mit einer Rückstellkraft beaufschlagt ist, dass das erste bewegliche Element einer Volumenvergrößerung im ersten Dosierraum und/oder einer Volumenverkleinerung im zweiten Dosierraum entgegenwirkt.
Auch ist möglich, mindestens ein zweites bewegliches Element zur Veränderung des Volumens des zweiten Dosierraums vorzusehen, das insbesondere mit einer Kraft beaufschlagt ist, die einer Volumenvergrößerung des zweiten Dosierraums entgegenwirkt.
Mit Anspruch 16 wir deine Schmierstoffverteileinrichtung vorgeschlagen, insbesondere eine Einleitungs-Zentralschmieranlage, die vorzugsweise ausgebildet und bestimmt ist für Windkraftanlagen, und die umfasst

a) mindestens eine Schmierstoffpumpe,
b) mindestens eine Schmierstoffdosiereinrichtung entsprechend den vorstehenden Ausführungen, vorzugsweise mehrere zu mindestens einer Batterie miteinander verbundene Schmierstoffdosiereinrichtungen, und
c) mindestens eine Schmierstoff-Hauptleitung, über die die Schmierstoffdosiereinrichtungen fluidisch mit der Schmierstoffpumpe verbunden sind.

Hinsichtlich der Vorteile dieser Schmierstoffverteileinrichtung sei auf die diesbezüglichen Ausführungen zur Schmierstoffdosiereinrichtung verwiesen.
Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die nachstehenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen:
1 bis 4 in einer Schnittdarstellung ein Ausführungsbeispiel einer Schierstoffdosiereinrichtung nach der Erfindung in einer Direktschmiersystem-Konfiguration, wobei 1 bis 4 verschiedene Zustände während eines Schmierzyklus darstellen (Ruhestellung, Schmiervorgang, Umschichtvorgang, Rückstellung),
5 bis 8 ebenfalls in einer Schnittdarstellung die Schmierstoffeinrichtung nach 1 bis 4 in einer Nachschmiersystem-Konfiguration, wobei 5 bis 8 verschiedene Zustände während eines Schmierzyklus darstellen (Ruhestellung, Befüllvorgang, Schmiervorgang, Rückstellung),
9 ein alternatives Ausführungsbeispiel einer Schmierstoffdosiereinrichtung nach der Erfindung in einer Seitenansicht,
10 die Schmierstoffdosiereinrichtung nach 9 in einer Draufsicht,
11 eine Batterie aus Schmierstoffdosiereinrichtungen nach 9, und
12 die Schmierstoffdosiereinrichtung nach 9 und 10 in einer Schnittdarstellung entlang der Linie A-A in 9.
Einander entsprechende Teile und Größen sind in 1 bis 12 mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 bis 4 zeigen in einer Schnittdarstellung ein Ausführungsbeispiel einer Schierstoffdosiereinrichtung 10 nach der Erfindung in einer Direktschmiersystem-Konfiguration 10a (erste Betriebskonfiguration), 5 bis 8 zeigen – ebenfalls in einer Schnittdarstellung – die gleiche Schmierstoffeinrichtung 10 in einer Nachschmiersystem-Konfiguration 10b (zweite Betriebskonfiguration).
Derartige Schmierstoffdosiereinrichtungen 10 sind vorgesehen als Bestandteil von Schmierstoffverteileinrichtungen (nicht dargestellt), insbesondere Einleitungs-Zentralschmieranlagen. Dabei kann dank der Erfindung auf einen einheitlichen Typ von Dosiereinrichtungen 10 zurückgegriffen werden, der lediglich entsprechend den jeweiligen Erfordernissen konfiguriert werden muss, unter anderem hinsichtlich Direktschmiersystem-Konfiguration 10a oder Nachschmiersystem-Konfiguration 10b. Die Dosiereinrichtungen 10 sorgen dafür, dass eine vorgegebene Schmierstoffmenge zum vorgegebenen Zeitpunkt an die jeweiligen Schmierstellen gelangt. Weitere Bestandteile von Schmierstoffverteileinrichtungen sind eine Schierstoffpumpe und eine Schmierstoff-Hauptleitung, über die der Schmierstoff zu den Dosiereinrichtungen 10 transportiert wird. Die Schmierstoffdosiereinrichtungen 10 sind in der Regel zu Batterien zusammengefasst (vgl. 11).
Das in 1 bis 8 dargestellte Ausführungsbeispiel einer Schmierstoffdosiereinrichtung 10 nach der Erfindung umfasst einen ersten Körper 25 und einen zweiten Körper 26, wobei der zweite Körper 26 in den ersten Körper 25 eingesetzt ist. Im ersten Körper 25 ist ein Teil einer Schmierstoff-Hauptleitung 12 ausgebildet, über die die Dosiereinrichtung 10 mit einer Schmierstoffpumpe (nicht dargestellt) verbunden oder verbindbar ist. Weiter ist im ersten Körper 25 der Dosiereinrichtung 10 ein Schmierstoffeinlass 11 ausgebildet, der von der Hauptleitung 12 abzweigt, und ein Schmierstoffauslass 13, über den Schmierstoff an eine Schmierstelle (nicht dargestellt) abgegeben wird.
Im zweiten Körper 26 ist ein erster Dosierraum 14 ausgebildet. Der Schmierstoffeinlass 11 ist über eine Fluidverbindung 27 und ein erstes Rückschlagventil 15 mit dem ersten Dosierraum 14 verbunden. Bei dem ersten Rückschlagventil 15 handelt es sich um ein Kugelrückschlagventil umfassend eine Kugel 28, auf die von einer Feder 29 eine Rückstellkraft ausgeübt wird. Das erste Rückschlagventil 15 ist derart angeordnet und ausgebildet, dass es ab einer Mindestdruckdifferenz zwischen Schmierstoffeinlass 11 bzw. Hauptleitung 12 und erstem Dosierraum 14 Schmierstoff aus der Hauptleitung 12 über den Schmierstoffeinlass 11 und die Fluidverbindung 27 in den ersten Dosierraum 14 eintreten lässt, einen Rückfluss des Schmierstoffs aus dem ersten Dosierraum 14 zu Schmierstoffeinlass 11 bzw. Hauptleitung 12 jedoch verhindert.
Das Volumen des ersten Dosierraums 14 ist veränderbar über einen Dosierkolben 18 (erstes bewegliches Element). Der Dosierkolben 18 ist ein innerhalb des zweiten Körpers 26 bewegliches Element. Bei Eintritt von Schmierstoff in den ersten Dosierraum 14 vergrößert sich das Volumen des ersten Dosierraums 14, der Dosierkolben 18 bewegt sich in den Figuren nach oben. Dieser Bewegung des Dosierkolbens 14 und damit der Volumenvergrößerung des ersten Dosierraums 14 wirkt eine von einer Dosierfeder 41 ausgehende Federkraft entgegen, so dass Schmierstoff nur dann aus der Hauptleitung 12 in den ersten Dosierraum 14 gefördert wird, verbunden mit einer entsprechenden Volumenvergrößerung des ersten Dosierraums 14, wenn eine vom Schierstoffdruck in der Hauptleitung 12 ausgehenden Kraft auf den Dosierkolben 18 stärker ist als die entgegenwirkende, von der Dosierfeder 41 ausgehende Federkraft.
Der erste Dosierraum 14 ist über eine im ersten Körper 25 ausgebildete Fluidverbindung 30 mit dem Schmierstoffauslass 13 verbunden. In dieser Fluidverbindung 30 ist ein zweites Rückschlagventil 19 angeordnet, und zwar wiederum ein Kugelrückschlagventil umfassend eine Kugel 31, auf die von einer Feder 32 eine Rückstellkraft ausgeübt wird. Das zweite Rückschlagventil 19 ist derart angeordnet und ausgebildet, dass es ab einer an ihm anliegenden Mindestdruckdifferenz Schmierstoff an den Schmierstoffauslass 13 durchtreten lässt, einen Schmierstoffrücklauf vom Schmierstoffauslass 13 durch das zweite Rückschlagventil 15 hindurch jedoch verhindert.
Der erste Dosierraum 14 ist zur Fluidverbindung 30 hin, die den ersten Dosierraum 14 mit dem Schmierstoffauslass 13 fluidisch verbindet, mittels eines Schließventils 22 verschlossen bzw. verschließbar. Dieses Schließventil 22 umfasst einen Schließventil-Kolben 23, der in einer Schließventil-Bohrung 33 beweglich ist, wobei der erste Dosierraum 14 in einer ersten Stellung des Schließventil-Kolbens 23 zur Fluidverbindung 30 hin verschlossen ist und in einer zweiten Stellung des Schließventil-Kolbens 23 zur Fluidverbindung 30 hin geöffnet ist. Auf einer dem ersten Dosierraum 14 abgewandten erste Seite 34 des Schließventil-Kolbens 23 ist eine Schließventil-Feder 24 angeordnet. Die von der Schließventil-Feder 24 ausgehende Federkraft (erste Kraft) drückt den Schließventil-Kolben 23 in eine erste Stellung. Die Schließventil-Bohrung 33 ist auf der dem ersten Dosierraum 14 abgewandten ersten Seite 34 des Schließventil-Kolbens 23 fluidisch mit der Schmierstoff-Hauptleitung 12 verbunden, d.h. zur Schmierstoff-Hauptleitung 12 hin offen. Dadurch wirkt auf die dem ersten Dosierraum 14 abgewandte erste Seite 34 des Schließventil-Kolbens 23 eine vom in der Schmierstoff-Hauptleitung 12 herrschenden Druck ausgehende, parallel zur ersten Kraft wirkende zweite Kraft, die den Schließventil-Kolben 23 ebenfalls in eine erste Stellung drückt. Der Schließventil-Kolben 23 wird somit nur dann in eine zweite Stellung bewegt, wenn eine vom im ersten Dosierraum 14 herrschenden Druck ausgehende dritte Kraft auf eine der ersten Seite des Schließventil-Kolbens 23 gegenüberliegende zweite Seite 35 des Schließventil-Kolbens 23, die der ersten und zweiten Kraft entgegenwirkt, größer ist als die Summe aus erster und zweiter Kraft. In der zweiten Stellung des Schließventil-Kolbens 23 ist der erste Dosierraum 14 zur Fluidverbindung 22 hin geöffnet.
Die Schmierstoffdosiereinrichtung 10 weist in ihrem zweiten Körper 26 ferner einen zweiten Dosierraum 16 auf. Ein Spalt zwischen zweitem Körper 26 und erstem Körper 25 ist im Bereich zwischen erstem Dosierraum 14 und zweitem Dosierraum 16 mittels einer in einer Nut 36 im zweiten Körper 26 angeordneten Dichtung 37 gegen den Durchtritt von Schmierstoff abgedichtet. Fluidisch verbunden sind erster Dosierraum 14 und zweiter Dosierraum 16 über eine Umschicht-Fluidverbindung 17, die einen Teil der Fluidverbindung 30 zwischen erstem Dosierraum 14 und Schmierstoffauslass 13 umfasst. Weiter umfasst die Umschicht-Fluidverbindung 17 einen Zwischenraum 38 zwischen erstem Körper 25 und zweitem Körper 26 und eine im zweiten Körper 26 ausgebildete Fluidverbindung 39 zwischen dem Zwischenraum 38 und dem zweiten Dosierraum 16. Auch umfasst die Umschicht-Fluidverbindung 17 eine im ersten Körper 25 ausgebildete Fluidverbindung 40, die den Zwischenraum 38 mit der Fluidverbindung 30 zwischen erstem Dosierraum und Schmierstoffauslass 13 verbindet. Diese Fluidverbindung 40 mündet zwischen dem Schließventil 22 und dem zweiten Rückschlagventil 19 in die Fluidverbindung 30 zwischen erstem Dosierraum 14 und Schmierstoffauslass 13.
Fluidverbindung 39, Zwischenraum 38 und Fluidverbindung 40 bilden ferner zusammen mit einem Teil der Fluidverbindung 30 (ab der Mündung der Fluidverbindung 40) eine Fluidverbindung 20 zwischen dem zweitem Dosierraum 16 und dem Schmierstoffauslass 13. In dieser Fluidverbindung 20 ist (im Bereich der Fluidverbindung 30) das zweite Rückschlagventil 19 ange ordnet. Diese Fluidverbindung 20 ist somit teilweise (Fluidverbindung 39, Zwischenraum 38 und Fluidverbindung 40) mit der Umschicht-Fluidverbindung 17 identisch und teilweise mit der Fluidverbindung 30 zwischen erstem Dosierraum 14 und Schmierstoffauslass 13 identisch. Im identischen Teil der Fluidverbindungen 30 und 20 ist das zweite Rückschlagventil 19 angeordnet.
Eine Volumenveränderung des zweiten Dosierraums 16 erfolgt zum einen ebenfalls über den die Volumenveränderung im ersten Dosierraum 14 bewirkenden Dosierkolben 18. Der Dosierkolben 18 ist dabei derart angeordnet, dass eine Volumenvergrößerung im ersten Dosierraum 14 eine Volumenverkleinerung im zweiten Dosierraum 16 mit sich bringt. Der Dosierkolben 18 bewegt sich dabei in den Figuren nach oben und dringt dabei in den zweiten Dosierraum 16 ein und verringert dessen Volumen. Dieser Bewegung wirkt die bereits angesprochene, von der Dosierfeder 41 ausgehende Federkraft entgegen, das heißt diese Federkraft wirkt einer Volumenvergrößerung im ersten Dosierraum 14 und gleichzeitig einer Volumenverkleinerung im zweiten Dosierraum 16 entgegen. Zum anderen kann zur Veränderung des Volumens des zweiten Dossierraums 16, wie in den Figuren dargestellt, im zweiten Körper 26 der Dosiereinrichtung 10 ein federkraftbeaufschlagter Verdrängungskörper 42 (zweites bewegliches Element) vorgesehen sein, wobei diese Federkraft der Volumenvergrößerung im zweiten Dosierraum 16 entgegenwirkt.
Für die Konfiguration der Schmierstoffdosiereinrichtung 10 als Direktschmiersystem 10a oder Nachschmiersystem 10b sind eine erste Nut 43 und eine zweite Nut 44 vorgesehen. Die erste Nut 43 und die zweite Nut 44 sind beide im zweiten Körper 26 der Dosiereinrichtung 10 ausgebildet und umlaufen den zweiten Körper 26 ringförmig. Erste Nut 43 und zweite Nut 44 entsprechen einander hinsichtlich Formgebung und Abmessungen. Die erste Nut 43 ist in der Umschlicht-Fluidverbindung 17 ausgebildet, sie bildet einen Teil des Zwischenraums 38 zwischen erstem Körper 25 und zweitem Körper 26. Die zweite Nut 43 ist außerhalb der Umschlicht-Fluidverbindung 17 ausgebildet, auf einer dem Zwischenraum 38 gegenüberliegenden Seite der Fluidverbindung 39.
In der Direktschmiersystem-Konfiguration 10a (vgl. 1 bis 4) ist in der zweiten Nut 44 ein Dichtring 46 (zweite Dichtung, zweiter Dichtring, O-Ring) angeordnet und/oder fixiert, die erste Nut 43 bleibt hingegen offen. Der Dichtring 46 in der zweiten Nut 44 dichtet einen Spalt zwischen erstem Körper 25 und zweitem Körper 26 ab, und zwar derart, dass der zweite Dosierraum 16 gegenüber einem die Dosiereinrichtung 10 umgebenden Außenraum 45 abgedichtet ist. Über diesen Dichtring 46 ist ferner auch der erste Dosierraum 14, ergänzend zur Dichtung 37 zwischen erstem Dosierraum 14 und zweitem Dosierraum 16, zum Außenraum 45 hin abgedichtet. Hingegen kann bei geöffnetem Schließventil 22 Schmierstoff vom ersten Dosierraum 14 über die Umschicht-Fluidverbindung 17, insbesondere den Zwischenraum 38 mit der ersten Nut 43 hinweg, in den zweiten Dosierraum 16 gefördert (umgeschichtet) werden. Auch kann – bei geschlossenem Schließventil 22 – bei entsprechenden Druck im zweiten Dosierraum 16 – Schmierstoff über die Fluidverbindung 20 zwischen zweitem Dosierraum 16 und Schmierstoffauslass 13 über das zweite Rückschlagventil 19 hinweg zum Schmierstoffauslass 13 gefördert werden.
In der Nachschmiersystem-Konfiguration 10b (vgl. 5 bis 8) ist in der ersten Nut 43 ein Dichtring 21 (erste Dichtung, erster Dichtring, O-Ring) angeordnet und/oder fixiert. Die zweite Nut 44 kann offen bleiben, es ist jedoch ebenso möglich, auch in der zweiten Nut 44 einen Dichtring (zweite Dichtung, zweiter Dichtring, in 5 bis 8 nicht dargestellt) vorzusehen. Der (erste) Dichtring 21 in der ersten Nut 43 dichtet den Zwischenraum 38 zwischen erstem Körper 25 und zweitem Körper 26 ab, und zwar derart, dass die Umschicht-Fluidverbindung 17 zwischen erstem Dosierraum 14 und zweitem Dosierraum 16 für den Durchtritt von Schmierstoff verschlossen ist. Damit dichtet dieser Dichtring 21, ergänzend zur Dichtung 37 zwischen erstem Dosierraum 14 und zweitem Dosierraum 16, den ersten Dosierraum 14 sowohl gegen den zweiten Dosierraum 16 als auch gegen den Außenraum 45 ab. In der Nachschmiersystem-Konfiguration 10b steht somit der zweite Dosierraum 16 nicht für eine Zwischenspeicherung von Schmierstoff innerhalb eines Schmierzyklus zur Verfügung, der Dosiervorgang erfolgt ohne aktive Beteiligung des zweiten Dosierraums 16.
In 1 bis 4 sowie in 5 bis 8 sind jeweils verschiedene Zustände der Schmierstoffdosiereinrichtung 10 während eines Schmierzyklus dargestellt. Ein Schmierzyklus entspricht dabei der Taktung der Pumpe, d.h. er umfasst den Zeitraum vom Beginn eines Pumpenlaufes über die zugehörige Pumpenlaufzeit (Druckaufbau und Druckhalten in der Hauptleitung) und über das Abschalten der Pumpe und über die Nachfolgende Pausenzeit der Pumpe (Entlastung der Hauptleitung und Restdruck in Hauptleitung) bis hin zum Beginn des nachfolgenden, erneuten Pumpenlaufes.
1 bis 4 zeigen verschiedene Zustände in der Direktschmiersystem-Konfiguration (ersten Konfiguration) der Dosiereinrichtung, und zwar 1 eine Ruhestellung, 2 einen nachfolgenden Schmiervorgang, 3 wiederum nachfolgend einen Umschichtvorgang und 4 schließlich eine den Zyklus abschließende Rückstellung.
1 zeigt die Ruhestellung. Die Schmierstoff-Hauptleitung 12 ist entlastet, das heißt sie steht nicht unter einem von der Schmierstoffpumpe erzeugten Druck. Dementsprechend ist das erste Rückschlagventil 15 geschlossen. Der erste Dosierraum 14 weist ein Minimalvolumen auf, der Dosierkolben 18 ragt weit in den ersten Dosierraum 14 hinein. Das Schließventil 22 ist geschlossen, da die von der Schließventil-Feder 24 ausgehende erste Kraft auf den Schließventil-Kolben 23 mangels vom Schmierstoff-Druck im ersten Dosierraum 14 ausgehender dritter Kraft auch ohne zweite Kraft, die vom Schmierstoffdruck in der Hauptleitung 12 ausgeht, ausreicht, den Schließventil-Kolben 23 in der ersten Stellung zu halten. Dementsprechend tritt auch kein Schmierstoff aus dem ersten Dosierraum 14 aus. Auch der zweite Dosierraum 16 steht nicht unter Druck, das zweite Rückschlagventil 19 ist somit geschlossen. Demnach wird am Schmierstoffauslass 13 kein Schmierstoff freigesetzt.
2 zeigt den auf die Ruhstellung nach 1 nachfolgenden Schmiervorgang. Ausgehend von der Schmierstoffpumpe wird nun in der Hauptleitung 12 ein Schmierstoffdruck P_in aufgebaut und für eine vorbestimmte Zeit gehalten. Dieser Druck P_in reicht aus, das erste Rückschlagventil 15 zu öffnen und den Dosierkolben 18 gegen die von der Feder 41 ausgehende Federkraft aus dem ersten Dosierraum 14 zu drängen und damit das Volumen des ersten Dosierraums 14 zu erhöhen. Dementsprechend wird Schmierstoff vom der Schmierstoffpumpe in die Hauptleitung 12 und aus der Hauptleitung 12 wiederum über die Fluidverbindung 27 und das erste Rückschlagventil 15 in den ersten Dosierraum 14 gefördert. Gleichzeitig sorgt der Schmierstoffdruck P_in in der Hauptleitung (dieser erzeugt über die Schließventil-Bohrung 33 die zweite Kraft auf den Schließventil-Kolben 23) zusammen mit der von der Schließventil-Feder 24 ausgehenden Federkraft (erste Kraft) dafür, das der Schließventil-Kolben 23 trotz steigendem Druck in der ersten Dosierkammer 14 (erzeugt die dritte Kraft) in der ersten Stellung bleibt und damit das Schließventil 22 geschlossen ist.
Die vom Schmierstoffdruck P_in in der Hauptleitung 12 hervorgerufene Bewegung der Dosierkolbens 18 (in den Figuren eine Bewegung nach oben) führt aufgrund des in den zweiten Dosierraum 16 eindringenden Dosierkolbens 18 zu einer Volumenverkleinerung im zweiten Dosierraum 16. Der Schmierstoffdruck im zweiten Dosierraum 16 ist dadurch erhöht und reicht aus, das zweite Rückschlagventil 19 zu öffnen. Nun wird Schmierstoff aus dem zweiten Dosierraum 16 über die Fluidverbindung 20 zum Schmierstoffauslass 13 gefördert und tritt dort unter dem Druck P_out aus. Der im zweiten Dosierraum 16 zwischengespeicherte Schmierstoff wird somit dosiert an die Schmierstelle abgegeben, und zwar parallel zur Druckerzeugungsphase der Schmierstoffpumpe. Der zweite Dichtring 46 verhindert ein Austreten des Schmierstoffs zwischen erstem Körper 25 und zweitem Körper 26 der Dosiereinrichtung 10.
3 zeigt den auf den Schmiervorgang nach 2 nachfolgenden Umschichtvorgang. Die Schmierstoffpumpe ist nun abgeschaltet, die Hauptleitung entlastet, das heißt ohne Schnierstoffdruck. Dementsprechend ist das erste Rückschlagventil 15 geschlossen. Das Schließventil 22 ist nun geöffnet, der Schließventil-Kolben 23 wird in der zweiten Stellung gehalten, da die vom Schmierstoffdruck im ersten Dosierraum 14 ausgehende dritte Kraft ausreicht, die von der Schließventil-Feder 24 ausgehende erste Kraft zu überwinden. Aufgrund der entlasteten Hauptleitung 12 steht der Schmierstoff in der Hauptleitung 12 nicht mehr unter Druck und kann somit keine (nennenswerte) zweite Kraft auf den Schließventil-Kolben 23 mehr ausüben. Die Umschicht-Fluidverbindung 17 zwischen erstem Dosierraum 14 und zweitem Dosierraum 16 ist somit geöffnet.
Die von der Feder 41 auf den Dosierkolben 18 ausgeübte Rückstellkraft sorgt nun dafür, dass der Dosierkolben 18 in den ersten Dosierraum 14 hineinbewegt wird. Dadurch verringert sich das Volumen des ersten Dosierraums 14, das Volumen des zweiten Dosierraums 16 steigt an. Schmierstoff wird vom ersten Dosierraum 14 über die Umschicht-Fluidverbindung 17 in den zweiten Dosierraum 16 gefördert (umgeschichtet). Das zweite Rückschlagventil 19 bleibt dabei geschlossen. Ferner sorgt wiederum der zweite Dichtring 46 dafür, dass kein Schmierstoffs zwischen erstem Körper 25 und zweitem Körper 26 der Dosiereinrichtung 10 austritt.
4 zeigt die auf den Umschichtvorgang nach 3 nachfolgende Rückstellung der Dosiereinrichtung 10 in die Ruhestellung nach 1. Die Schmierstoff-Hauptleitung 12 ist weiterhin entlastet, das erste Rückschlagventil 15 ist geschlossen. Der Dosierkolben 18 ist weit in den ersten Dosierraum 14 eingedrungen, der erste Dosierraum 14 weist ein Minimalvolumen auf. Die Umschichtung von Schmierstoff vom ersten Dosierraum 14 in den zweiten Dosierraum 16 ist abgeschlossen. Der Schmierstoffdruck im ersten Dosierraum 14 reicht nicht mehr aus, das Schließventil 22 offen zu halten. Die von der Schließventil-Feder 24 ausgehende erste Kraft reicht aus, den Schließventil-Kolben 23 aus der zweiten Stellung in die erste Stellung zu bewegen. Dadurch wird die Umschicht-Fluidverbindung 17 geschlossen, die Dosiereinrichtung 10 geht in die Ruhestellung nach 1 über.
Im der Ruhestellung verbleibt die Dosiereinrichtung 10 bis zum nächsten Schmierstoffdruckaufbau in der Hauptleitung 12 durch die Schmierstoffpumpe, d.h. bis zum Beginn des nächsten Pump- bzw. Schmierzyklus.
5 bis 8 zeigen verschiedene Zustände in der Nachschmiersystem-Konfiguration (zweite Konfiguration) der Dosiereinrichtung, und zwar 5 eine Ruhestellung, 6 einen nachfolgenden Befüllvorgang, 7 wiederum nachfolgend einen Schmiervorgang und schließlich 8 eine den Zyklus abschließende Rückstellung.
5 zeigt die Ruhestellung. Diese entspricht der Ruhestellung in der Direktschmiersystem-Konfiguration 10a, so dass auf die diesbezüglichen Ausführungen anhand von 1 verwiesen werden kann. Der einzige Unterschied liegt darin, dass nunmehr entsprechend der Nachschmiersystem-Konfiguration 10b ein erster Dichtring 21 in der ersten Nut 43 angeordnet ist und die Umschicht-Fluidverbindung 17 zwischen erstem Dosierraum 14 und zweitem Dosierraum 16 verschließt, wohingegen in der zweiten Nut 44 keine Dichtung vorgesehen ist.
6 zeigt den auf die Ruhstellung nach 5 nachfolgenden Befüllvorgang. Ausgehend von der Schmierstoffpumpe wird nun in der Hauptleitung 12 ein Schmierstoffdruck P_in aufgebaut und für eine vorbestimmte Zeit gehalten. Dieser Druck P_in reicht aus, das erste Rückschlagventil 15 zu öffnen und den Dosierkolben 18 gegen die von der Feder 41 ausgehende Federkraft aus dem ersten Dosierraum 14 zu drängen und damit das Volumen des ersten Dosierraums 14 zu erhöhen. Dementsprechend wird Schmierstoff vom der Schmierstoffpumpe in die Hauptleitung 12 und aus der Hauptleitung 12 wiederum über die Fluidverbindung 27 und das erste Rückschlagventil 15 in den ersten Dosierraum 14 gefördert. Gleichzeitig sorgt der Schmier stoffdruck P_in in der Hauptleitung (dieser erzeugt über die Schließventil-Bohrung 33 die zweite Kraft auf den Schließventil-Kolben 23) zusammen mit der von der Schließventil-Feder 24 ausgehenden Federkraft (erste Kraft) dafür, das der Schließventil-Kolben 23 trotz steigendem Druck in der ersten Dosierkammer 14 (erzeugt die dritte Kraft) in der ersten Stellung bleibt und damit das Schließventil 22 geschlossen ist.
Die vom Schmierstoffdruck P_in in der Hauptleitung 12 hervorgerufene Bewegung der Dosierkolbens 18 (in den Figuren eine Bewegung nach oben) führt aufgrund des in den zweiten Dosierraum 16 eindringenden Dosierkolbens 18 zwar zu einer Volumenverkleinerung im zweiten Dosierraum 16. Der zweite Dosierraum 16 ist in der hier dargestellten Nachschmiersystem-Konfiguration 10b jedoch aufgrund der Dichtungen 21 und 37 zwischen ersten Dosierraum 14 und zweitem Dosierraum 16 in keiner Phase fluidisch mit dem ersten Dosierraum 14 verbunden und demnach am gesamten Schmierprozess nicht beteiligt. Er ist daher überhaupt nicht mit Schmierstoff gefüllt, im kommt keine aktive Rolle zu. Die Vergrößerung des zweiten Dosierraums 16 aufgrund der Bewegung des Dosierkolbens 18 bleibt daher ohne Wirkung auf die Schmierung. Der erste Dichtring 21 verhindert neben der Dichtung 37 auch ein Austreten von Schmierstoff zwischen erstem Körper 25 und zweitem Körper 26 der Dosiereinrichtung 10 in den Außenraum 45.
7 zeigt den auf den Befüllvorgang nach 6 nachfolgenden Schmiervorgang. Die Schmierstoffpumpe ist nun abgeschaltet, die Hauptleitung entlastet, das heißt ohne Schnierstoffdruck. Dementsprechend ist das erste Rückschlagventil 15 geschlossen. Das Schließventil 22 ist nun geöffnet, der Schließventil-Kolben 23 wird in der zweiten Stellung gehalten, da die vom Schmierstoffdruck im ersten Dosierraum 14 ausgehende dritte Kraft ausreicht, die von der Schließventil-Feder 24 ausgehende erste Kraft zu überwinden. Aufgrund der entlasteten Hauptleitung 12 steht der Schmierstoff in der Hauptleitung 12 nicht mehr unter Druck und kann somit keine (nennenswerte) zweite Kraft auf den Schließventil-Kolben 23 mehr ausüben. Der Schmierstoffdruck in der ersten Dosierkammer 14 kann in der Nachschmier system-Konfiguration nicht durch Schmierstoffumschichtung in den zweiten Dosierraum 16 ausgeglichen werden. Der Schmierstoffdruck reicht daher aus, das zweite Rückschlagventil 19 zu öffnen. Demnach ist nun die Fluidverbindung 30 zwischen erstem Dosierraum 14 und dem Schmierstoffauslass 13 geöffnet.
Die von der Feder 41 auf den Dosierkolben 18 ausgeübte Rückstellkraft sorgt nun dafür, dass der Dosierkolben 18 in den ersten Dosierraum 14 hineinbewegt wird. Dadurch verringert sich das Volumen des ersten Dosierraums 14. Schmierstoff wird vom ersten Dosierraum 14 über die Fluidverbindung 30 an den Schmierstoffauslass 13 gefördert und tritt dort unter dem Druck P_out aus. Der im ersten Dosierraum 14 zwischengespeicherte Schmierstoff wird somit dosiert an die Schmierstelle abgegeben, und zwar antiparallel zur Druckerzeugungsphase der Schmierstoffpumpe, das heißt in einer Entlastungsphase der Hauptleitung. Der erste Dichtring 21 verhindert neben der Dichtung 37 ein Austreten von Schmierstoff zwischen erstem Körper 25 und zweitem Körper 26 der Dosiereinrichtung 10 in den Außenraum 45.
8 zeigt die auf den Schmiervorgang nach 7 nachfolgende Rückstellung der Dosiereinrichtung 10 in die Ruhestellung nach 5. Die Schmierstoff-Hauptleitung 12 ist weiterhin entlastet, das erste Rückschlagventil 15 ist geschlossen. Der Dosierkolben 18 ist weit in den ersten Dosierraum 14 eingedrungen, der erste Dosierraum 14 weist ein Minimalvolumen auf. Die Schmierstoffförderung vom ersten Dosierraum 14 an den Schmierstoffauslass 13 ist abgeschlossen. Der Schmierstoffdruck im ersten Dosierraum 14 reicht nicht mehr aus, das Schließventil 22 offen zu halten. Die von der Schließventil-Feder 24 ausgehende erste Kraft reicht aus, den Schließventil-Kolben 23 aus der zweiten Stellung in die erste Stellung zu bewegen. Dadurch wird die Fluidverbindung 30 zwischen erstem Dosierraum 14 und Schmierstoffauslass 13 geschlossen, die Dosiereinrichtung 10 geht in die Ruhestellung nach 5 über.
Im der Ruhestellung verbleibt die Dosiereinrichtung 10 bis zum nächsten Schmierstoffdruckaufbau in der Hauptleitung 12 durch die Schmierstoffpumpe, d.h. bis zum Beginn des nächsten Pump- bzw. Schmierzyklus.
9, 10 und 12 zeigen ein alternatives Ausführungsbeispiel einer Schmierstoffdosiereinrichtung 10 nach der Erfindung, und zwar 9 in einer Seitenansicht und 10 in einer Draufsicht. 12 zeigt diese Schmierstoffdosiereinrichtung in einer Schnittdarstellung entlang der Linie A-A in 9.
Zu erkennen sind Schmierstoff-Hauptleitungs-Anschlüsse 48 und ein mit einem Dosiernippel 49 versehener Schmierstoffauslass 13. Der in 12 dargestellte innere Aufbau entspricht weitestgehend dem Aufbau des Ausführungsbeispiels einer Schmierstoffdosiereinrichtung 10 nach 1 bis 8, so dass auf die diesbezüglichen Erläuterungen verwiesen werden kann. Für gleiche Komponenten sind die gleichen Bezugszeichen verwendet. Der Unterschied liegt insbesondere darin, dass die Verbindung zwischen erster Dosierkammer 14 und Schmierstoffauslass 13 in 12 nicht dargestellt ist, da dieser – wie aus 9 bis 11 ersichtlich – in 12 auf den Betrachter zu, d.h. senkrecht zur Zeichenebene ausgebildet ist. Im Unterschied zur Dosiereinrichtung in 1 bis 8 liegt der Schmierstoffauslass hier nicht parallel zur Hauptleitung 12, sondern senkrecht zur Hauptleitung 12. Auch die Umschicht-Fluidverbindung ist in 12 nicht dargestellt, da diese in Bereichen der Dosiereinrichtung 10 verläuft, die von der Schnittdarstellung in 12 nicht erfasst sind.
Zu erkennen ist in 12 jedoch wiederum eine erste Nut 43 und eine zweite Nut 44. Ist in die erste Nut 43 eine Dichtung 21 eingebracht und gleichzeitig in die zweite Nut 44 keine Dichtung 46 eingebracht, so befindet sich die Schmierstoffdosiereinrichtung 10 in einer Nachschmiersystem-Konfiguration. Ist hingegen in die erste Nut 43 keine Dichtung 21 eingebracht und gleichzeitig in die zweite Nut 44 eine Dichtung 4G eingebracht, so befindet sich die Schmierstoffdosiereinrichtung 10 in einer Direktschmiersystem-Konfiguration.
12 zeigt, wie mehrere der Schmierstoffdosiereinrichtungen 10 nach 9 für eine Schmierstoffverteileinrichtung zu einer Batterie 47 zusammengebaut sind. Zu erkennen sind die Schmierstoff-Hauptleitungs-Anschlüsse 48 der am Batterierand angeordneten Schmierstoffdosiereinrichtungen 10 und die Schmierstoffauslässe 13 aller Schmierstoffdosiereinrichtungen 10, die mit Dosiernippeln 49 versehen sind.

10: Schmierstoffdosiereinrichtung
10a: Direktschmiersystem-Konfiguration, erste Betriebskonfiguration
10b: Nachschmiersystem-Konfiguration, zweite Betriebskonfiguration
11: Schmierstoffeinlass
12: Schmierstoff-Hauptleitung
13: Schmierstoffauslass
14: erster Dosierraum
15: erstes Rückschlagventil
16: zweiter Dosierraum
17: Umschicht-Fluidverbindung
18: erstes bewegliches Element, Dosierkolben
19: zweites Rückschlagventil
20: Fluidverbindung zwischen zweitem Dosierraum 16 und Schmierstoffauslass 13
21: erste Dichtung, Dichtring, O-Ring
22: Schließventil
23: Schließventil-Kolben
24: Schließventil-Feder
25: erster Körper
26: zweiter Körper
27: Fluidverbindung
28: Kugel
29: Feder
30: Fluidverbindung zwischen erstem Dosierraum 14 und Schmierstoffauslass 13
31: Kugel
32: Feder
33: Schließventil-Bohrung
34: erste Seite des Schließventil-Kolbens 23
35: zweite Seite des Schließventil-Kolbens 23
36: Nut
37: Dichtung
38: Zwischenraum
39: Fluidverbindung
40: Fluidverbindung
41: Dosierfeder
42: Verdrängungskörper
43: erste Nut
44: zweite Nut
45: Außenraum
46: zweite Dichtung, Dichtring, O-Ring
47: Batterie
48: Schmierstoff-Hauptleitungs-Anschlüsse
49: Dosiernippel
P_in: Schmierstoffdruck in Hauptleitung bei aktiver Schmierstoffpumpe
P_out: Schmierstoffdruck am Schmierstoffauslass 13 bei Austritt von
: Schmierstoff

Claims

Schmierstoffdosiereinrichtung (10), insbesondere ausgebildet und bestimmt für Schmierstoffverteileinrichtungen in Windkraftanlagen, umfassend a) mindestens einen Schmierstoffeinlass (11), der mit einer Schmierstoffpumpe fluidisch verbunden und verbindbar ist, insbesondere über eine Schmierstoff-Hauptleitung (12), b) mindestens einen Schmierstoffauslass (13) zur Weitergabe einer vordosierten Menge an Schmierstoff an eine Schmierstoffanwendung, insbesondere eine oder mehrere Schmierstellen, c) mindestens einen ersten Dosierraum (14), der über mindestens ein erstes Rückschlagventil (15) mit dem Schmierstoffeinlass (11) fluidisch verbunden (27) ist, wobei das erste Rückschlagventil (15) derart ausgebildet ist, dass es einen Rücklauf von Schmierstoff aus dem ersten Dosierraum (14) zum Schmierstoffeinlass (11) verhindert und nur ab einer Mindestdruckdifferenz zwischen Schmierstoffeinlass (11) und erstem Dosierraum (14) einen Schmierstoffeintritt in den ersten Dosierraum (14) ermöglicht, d) mindestens einen zweiten Dosierraum (16), der über eine Umschicht-Fluidverbindung (17) mit dem ersten Dosierraum (14) verbunden ist, und e) mindestens ein erstes bewegliches Element (18), insbesondere ein Dosierkolben (18), zur Veränderung des Volumens des ersten Dosierraums (14) und/oder des zweiten Dosierraums (16), f) wobei erster Dosierraum (14) und/oder zweiter Dosierraum (16) über mindestens ein zweites Rückschlagventil (19) fluidisch mit dem Schmierstoffauslass (13) verbunden (20; 30) sind, wobei das zweite Rückschlagventil (19) derart ausgebildet ist, dass es einen Rücklauf von Schmierstoff vom Schmierstoffauslass in den ersten Dosierraum (14) und/oder den zweiten Dosierraum (16) verhindert und einen Schmierstoffdurchtritt an den Schmierstoffauslass (13) nur ab einer Mindestdruckdifferenz ermöglicht, g) wobei die Schmierstoffdosiereinrichtung (10) in einer ersten Betriebskonfiguration (10a) als Direktschmiersystem und in einer zweiten Betriebskonfiguration (10b) als Nachschmiersystem ausgebildet ist, h) wobei in der ersten Betriebskonfiguration (10a) die Umschicht-Fluidverbindung (17) zwischen erstem Dosierraum (14) und zweitem Dosierraum (16) und/oder die Fluidverbindung (20) zwischen zweitem Dosierraum (16) und Schmierstoffauslass (13) für den Durchtritt von Schmierstoff zumindest zeitweise geöffnet ist, und i) wobei in der zweiten Betriebskonfiguration (10b) die Umschicht-Fluidverbindung (17) zwischen erstem Dosierraum (14) und zweitem Dosierraum (16) und/oder die Fluidverbindung (20) zwischen zweitem Dosierraum (16) und Schmierstoffauslass (13) für den Durchtritt von Schmierstoff während aller Betriebszustände der Schmierstoffdosiereinrichtung verschlossen sind.
Schmierstoffdosiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Betriebskonfiguration (1 Ob) die Umschicht-Fluidverbindung (17) und/oder die Fluidverbindung (20) zwischen zweitem Dosierraum (16) und Schmierstoffauslass (13) mit mindestens einer ersten Dichtung (21), insbesondere einem Dichtring (21), vorzugsweise einem O-Ring (21), verschlossen sind.
Schmierstoffdosiereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Anbringung und/oder Fixierung der ersten Dichtung (21) eine erste Nut (43) in der Umschicht-Fluidverbindung (17) und/oder der Fluidverbindung (20) zwischen zweitem Dosierraum (16) und Schmierstoffauslass (13) vorgesehen ist.
Schmierstoffdosiereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die in der ersten Nut (43) angebrachte und/oder fixierte erste Dichtung (21) den ersten Dosierraum (14) nach außen abdichtet.
Schmierstoffdosiereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Nut (44) zur Anbringung und/oder Fixierung mindestens einer zweiten Dichtung (46), insbesondere eines Dichtrings (46), vorzugsweise eines O-Rings (46), vorgesehen ist, und insbesondere eine in der zweiten Nut (44) angebrachte und/oder fixierte oder anbringbare und/oder fixierbare zweite Dichtung (46) den zweiten Dosierraum (16), insbesondere den ersten Dosierraum (14) und den zweiten Dosierraum (16), nach außen abdichtet.
Schmierstoffdosiereinrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4 und nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, a) dass in der ersten Betriebskonfiguration (10a) in der ersten Nut (43) keine erste Dichtung (21) angeordnet ist und in der zweiten Nut (44) mindestens eine zweite Dichtung (46) vorgesehen ist, und b) dass in der zweiten Betriebskonfiguration (10b) in der ersten Nut (43) mindestens eine erste Dichtung (21) vorgesehen ist.
Schmierstoffdosiereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, a) dass erste Nut (43) und zweite Nut (44), insbesondere hinsichtlich Form und Abmessungen, einander zumindest im Wesentlichen entsprechen und/oder b) dass erste Dichtung (21) und zweite Dichtung (46) einander zumindest im Wesentliche entsprechen.
Schmierstoffdosiereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Verschließen der Umschicht-Fluidverbindung (17) und/oder der Fluidverbindung (20) zwischen zweitem Dosierraum (16) und Schmierstoffauslass (13) mindestens eine Absperrungvorrichtung, insbesondere eine mechanische und/oder manuell betätigbare Absperrvorrichtung in der Umschicht-Fluidverbindung (17) und/oder der Fluidverbindung (20) zwischen zweitem Dosierraum (16) und Schmierstoffauslass (13) vorgesehen ist.
Schmierstoffdosiereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Umschicht-Fluidverbindung (17) und/oder der Fluidverbindung (30) zwischen erstem Dosierraum (14) und Schmierstoffauslass (13) mindestens ein Schließventil (22), insbesondere mit einem federkraftbeaufschlagten Ventilkolben (23), vorgesehen ist, das derart ausgebildet ist, dass es bei geöffnetem ersten Rückschlagventil (15) einen Schmierstoffaustritt aus dem ersten Dosierraum (14) in den zweiten Dosierraum (16) und/oder zum Schmierstoffauslass (13) verhindert.
Schmierstoffdosiereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Umschicht-Fluidverbindung (17) und/oder der Fluidverbindung (30) zwischen erstem Dosierraum (14) und Schmierstoffauslass (13) mindestens ein Schließventil (22) vorgesehen ist mit einem Schließventil-Kolben (23), der mit einer insbesondere von einer Schließventil-Feder (24) ausgehenden ersten Kraft beaufschlagt ist und der derart mit der Schmierstoffpumpe fluidisch verbunden oder verbindbar ist, dass ein von der Schmierstoffpumpe ausgehender Schmierstoffdruck eine parallel zur ersten Kraft wirkende zweite Kraft auf den Schließventil-Kolben (23) ausübt, wobei das Schließventil (22) derart ausgebildet ist, dass es den Schmierstoffdurchtritt durch die Umschicht- Fluidverbindung (17) und/oder die Fluidverbindung (30) zwischen erstem Dosierraum (14) und Schmierstoffaustritt (13) sperrt, wenn die Summe aus erster Kraft und zweiter Kraft größer ist als eine vom Schmierstoffdruck im ersten Dosierraum (14) ausgehende dritte Kraft auf den Schließventil-Kolben (23), die erster und zweiter Kraft entgegenwirkt.
Schmierstoffdosiereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung (30) zwischen erstem Dosierraum (14) und Schmierstoffauslass (13) und die Verbindung (20) zwischen zweitem Dosierraum (16) und Schmierstoffauslass (13) zumindest teilweise identisch sind, und insbesondere das zweite Rückschlagventil (19) im identischen Teil der Verbindungen (20; 30) angeordnet ist.
Schmierstoffdosiereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschicht-Fluidverbindung (17) und die Verbindung (30) zwischen erstem Dosierraum (14) und Schmierstoffauslass (13) zumindest teilweise identisch sind, und insbesondere das Schließventil (22) im identischen Teil der Verbindungen (17; 30) angeordnet ist.
Schmierstoffdosiereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschicht-Fluidverbindung (17) und die Verbindung (20) zwischen zweitem Dosierraum (16) und Schmierstoffauslass (13) zumindest teilweise identisch sind, und insbesondere im identischen Teil der Verbindungen (17; 20) kein Ventil angeordnet ist.
Schmierstoffdosiereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste bewegliche Element (18) insbesondere ausgehend von einer Dosierfeder (41) derart mit einer Rückstellkraft beaufschlagt ist, dass das erste bewegliche Element (18) einer Volumenvergrößerung im ersten Dosierraum (14) und/oder einer Volumenverkleinerung im zweiten Dosierraum (16) entgegenwirkt.
Schmierstoffdosiereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein zweites bewegliches Element (42) zur Veränderung des Volumens des zweiten Dosierraums (16) vorgesehen ist, das insbesondere mit einer Kraft beaufschlagt ist, die einer Volumenvergrößerung des zweiten Dosierraums (16) entgegenwirkt.
Schmierstoffverteileinrichtung, insbesondere Einleitungs-Zentralschmieranlage, vorzugsweise ausgebildet und bestimmt für Windkraftanlagen, umfassend a) mindestens eine Schmierstoffpumpe, b) mindestens eine Schmierstoffdosiereinrichtung (10, 10a, 10b) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, vorzugsweise mehrere zu mindestens einer Batterie (47) miteinander verbundene Schmierstoffdosiereinrichtungen (10), und c) mindestens eine Schmierstoff-Hauptleitung, über die die Schmierstoffdosiereinrichtungen (10) fluidisch mit der Schmierstoffpumpe verbunden sind.