DE4137177A1 - Verfahren und vorrichtung zum schmieren einer saegemaschine - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schmieren einer Kettensäge in einer forstwirtschaftlichen Maschine mit einem an den Schmiermittelbedarf der Kettensäge angepaßten Schmiermittelfluß.

Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Vorrichtung zu demselben Zweck.

Herkömmliche Techniken

Bei zahlreichen forstwirtschaftlichen Maschinen, die mit Kettensägen ausge- rüstet sind, wird zum Schmieren der Kettensäge oft das Hydrauliköl verwendet, das zum Antrieb und zum Bedienen der Maschinen dient. Dabei wird das Hydrauliköl direkt dem Antriebsmotor entnommen, der die Kettensäge treibt, wobei normalerweise etwa ein Milliliter Hydrauliköl pro Umdrehung der Säge zum Schmieren eingesetzt wird. Der sich ergebende Verbrauch an Hydrauliköl wird dadurch sehr hoch und bewegt sich oft in Größenordnungen von 200 Liter pro Monat.

Die Schmierung einer Kettensäge mit Hydrauliköl ist aufgrund der Eigenschaften des Öls ineffektiv. Das bedeutet, daß die Hauptfunktion des Hydrauliköls weniger darin liegt, die Kette zu schmieren, als vielmehr darin, sie zu kühlen und eine Überhitzung zu verhindern.

Es gibt jedoch auch Schmiersysteme, bei denen ein kleiner Tank in die Kettensäge oder in deren Nähe eingebaut ist. Aus diesem Tank wird Öl durch eine kleine Pumpe entnommen, die direkt mit vollem Druck auf das Hydrauliköl betrieben wird, das auch den Antriebsmotor der Kettensäge antreibt. Hierdurch fördert die Pumpvorrichtung im Augenblick des Beginns einer jeden Umdrehung der Säge ungefähr einen Milliliter des für die Schmierung der Kette der Kettensäge speziell vorgesehenen Öls.

Auch bei dieser Konstruktion liegt ein hoher Ölverbrauch vor, außerdem kann die Schmierung nicht kontinuierlich während der gesamten Umdrehung der Säge erfolgen und die geförderte Ölmenge läßt sich nicht an den jeweiligen Schmierungsbedarf anpassen.

Problemstellung

Die vorliegende Erfindung bezweckt die Entwicklung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zum Schmieren der Kettensäge einer forstwirtschaftlichen Maschine, bei der die Schmierung kontinuierlich während der gesamten Umdrehung der Säge erfolgt und der Ölfluß genau auf einen geeigneten Wert eingestellt werden kann. Die Erfindung bezweckt jedoch auch die Entwicklung eines Schmierverfahrens, bei dem die Schmierung mit einem speziell dafür vorgesehenen Öl, also nicht mit dem in der Maschine eingesetzten Hydrauliköl erfolgt. Darüber hinaus bezweckt die Erfindung die Entwicklung eines Schmierverfahrens und einer Schmiervorrichtung, die leicht einzusetzen sind und eine hohe Zuverlässigkeit im Betrieb aufweisen, unabhängig von der Temperatur und der Viskosität des verwendeten Schmieröls.

Problemlösung

Die der Erfindung zugrundeliegende Zielsetzung wird hinsichtlich des Verfahrens erreicht, wenn das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß der Fluß einer primären Flüssigkeit abhängig vom Schmiermittelbedarf der Kettensäge beeinflußt wird, daß der Schmiermittelfluß von einer Pumpvorrichtung gesteuert wird, daß die Pumpvorrichtung gleichmäßig arbeitet, indem ihr der Fluß der Primärflüssigkeit zugeführt wird und dieser sie antreibt, wobei der Fluß der Primärflüssigkeit beträchtlich größer ist als der Schmiermittelfluß.

Hinsichtlich der Vorrichtung wird die der Erfindung zugrundeliegende Zielsetzung erreicht, wenn die Vorrichtung durch ein in Abhängigkeit vom Schmiermittelbedarf der Kettensäge gesteuertes Regelventil zu Regelung des Flusses einer primären Flüssigkeit, eine an das Regelventil angeschlossene und durch die primäre Flüssigkeit angetriebene Antriebsvorrichtung sowie eine durch die Antriebsvorrichtung angetriebene Pumpe, die Schmiermittel an die Kettensäge befördert, gekennzeichnet ist, wobei die Antriebsvorrichtung und die Pumpe so ausgelegt sind, daß zwischen der Durchflußmenge der antreibenden Flüssigkeit und dem Schmiermittelfluß ein bestimmtes Verhältnis besteht, und wobei die Antriebsvorrichtung zum Antrieb einer Flüssigkeit ausgelegt ist, die wesentlich größer ist als die von der Pumpe geförderte Schmiermittelmenge.

Weitere Vorteile werden erzielt, wenn die Erfindung außerdem durch Merkmale nach einem der Patentansprüche 2-5 und 7-10 gekennzeichnet ist.

Aufstellung der Abbildungen

Die Erfindung wird nachfolgend näher beschrieben, wobei auf beigefügte Abbildungen verwiesen wird. Diese stellen dar:

Abb. 1 ein schematisches Blockdiagramm der Erfindung und

Abb. 2 schematisch eine Pumpvorrichtung zur Förderung einer geregelten Menge Schmieröl.

Bevorzugte Ausführung

In Abb. 1 bezeichnet die Bezugsnummer 1 einen Öltank, der ein Öl enthält, das von seinen Eigenschaften her zum Schmieren einer Kettensäge 2 geeignet ist. In der Regel ist die Kettensäge in großem Abstand zum Öltank angebaut, so daß die Leitung 3, durch die das Schmieröl zur Kettensäge geführt wird, eine beträchtliche Länge aufweisen kann.

Der Öltank 1 ist über eine Rohrleitung 4 mit einer Pumpvorrichtung 5 verbunden, deren Konstruktion weiter unten behandelt wird. Die Leitung 4 kann als Zuleitung zur Pumpvorrichtung betrachtet werden und ist an diese durch ein Ventil 6 angeschlossen, das Öl vom Tank 1 in die Pumpvorrichtung 5 fließen läßt, nicht jedoch in umgekehrter Richtung. Analog befindet sich am Auslaß der Pumpvorrichtung ein Ventil 7, das Öl aus der Pumpvorrichtung durch die Leitung 3 zur Kettensäge 2 fließen läßt. Die beiden Ventile 6 und 7 sind also Rückschlagventile, die keinen Rückfluß entgegen der oben genannten Strömungsrichtung zulassen.

Der Betrieb der Pumpvorrichtung wird durch ein Regelventil 8 gesteuert, das eine Zuleitung 9 für eine Flüssigkeit, wie Hydrauliköl, aus dem Hydrauliksystem der Maschine besitzt, wodurch der Pumpvorrichtung Hydrauliköl mit vollem Druck aus der Hauptgruppe der Maschine zugeführt werden kann.

Außerdem ist das Regelventil 8 über eine Abflußleitung 10 mit einem Sammelbehälter für Hydrauliköl verbunden.

Das Regelventil 8 ist durch eine elektrische Leitung 11 geerdet 16 und durch eine elektrische Leitung 12 an eine elektrische Steuereinheit angeschlossen. Das Regelventil 8 ist dabei so ausgestaltet, daß es den Druck des über die Leitung 9 zufließenden Hydrauliköls auf eine Druck reduziert, der in eindeutigem Zusammenhang zum elektrischen Strom in Leitung 12 steht, bevorzug in ungefähr proportionalem Verhältnis. Dies bedeutet, daß der durch das Regelventil vorgegebene Druck des Hydrauliköls durch Steuerung des elektrischen Stroms in Leitung 12 beeinfluß werden kann.

Das Regelventil 8 dient zur Steuerung des Betriebs der Pumpvorrichtung 5, und zwar so daß, je höher der Ausgangsdruck im Ventil 8 ist, desto größer die Menge Schmieröl ist, die durch Leitung 3 an die Kettensäge 2 abgegeben wird. Die Menge Schmieröl, die durch Leitung 3 je Zeiteinheit abgegeben wird, kann also einfach gesteuert werden, indem der Strom, der durch Leitung 12 fließt, unterschiedlich eingestellt wird. Die elektrische Steuereinheit besitzt einen Eingang 13, der unter Spannung gesetzt wird, sobald die Kettensäge 2 gestartet werden soll. Eingang 13 steht mit einer Spule 14 in einem Relais 15 in Verbindung, wobei das entgegengesetzte Ende der Spule geerdet 16 ist. Liegt an Eingang 13 Spannung an, die angibt, daß die Kettensäge 2 gestartet werden soll oder gerade gestartet wurde, schließt das Relais 15 einen Schalter 17. Dies bedeutet, daß die Spannung von Eingang 18 über die Leitung 19, das Potentiometer 20 sowie die Leitung 12 an das Regelventil 8 angelegt wird, so daß durch das Regelventil elektrischer Strom zu fließen beginnt. Dieser Strom hängt zum einen von den Eigenschaften des Regelventils 8 ab, zum anderen von der Einstellung des Potentiometers 20, so daß sich durch die Einstellung des Potentiometers der Ausgangsdruck des Ventils 8 auf einen geeigneten Wert einstellen läßt.

Aus dem Vorstehenden geht hervor, daß sich durch Einstellung des Potentiometers 20 der Ausgangsdruck in Ventil 8 auf einen Wert einstellen läßt, der einen gleichmäßigen Ölfluß in Leitung 3 zur Kettensäge 2 gewährleistet, wobei dieser Ölfluß genau die gewünschte Stärke aufweist. Außerdem wird dieser Fluß ausgelöst, indem der Eingang 13 unter Spannung gesetzt wird, während das Öl zu fließen aufhört, wenn der Eingang 13 spannungslos ist, d. h. in den Stillstandsphasen der Kettensäge.

Um auch in solchen Fällen eine Schmierung zu erhalten, in denen keine Spannung an Eingang 13 liegt, befindet sich im elektrischen Steuerkreis ein weiterer Schalter 21, der manuell oder auf andere Weise geschlossen oder geöffnet werden kann.

In Abb. 2 wird schematisch die Konstruktion der Pumpvorrichtung 5 und der Anschlußvorrichtung dargestellt. Aus der Abbildung geht hervor, daß die Pumpvorrichtung 5 eine Antriebsvorrichtung 22 umfaßt, die nach dem Verdrängungsprinzip arbeitet und die in der bevorzugten Ausführung als Kolben- Zylinder-Einheit ausgestaltet ist. Die Pumpvorrichtung 5 weist außerdem eine Pumpe 23 auf, die ebenfalls nach dem Verdrängungsprinzip ausgestaltet ist, am besten als Kolben-Zylinder-Einheit. Außerdem sind die Antriebsvorrichtung 22 und die Pumpe 23 mechanisch so verbunden, daß ihre Bewegungen synchron verlaufen.

Die oben skizzierte Bauweise der Pumpvorrichtung 5 bewirkt, daß bei einem bestimmten Fluß einer primären Flüssigkeit oder von Hydrauliköl an der Antriebsvorrichtung 22 dieses Fließen dazu führt, daß eine genau festgelegte Menge an Schmiermittel durch die Leitung 3 zur Kettensäge 2 fließt. Es herrscht also ein bestimmtes Verhältnis zwischen diesen beiden Strömen. Dieses Verhältnis kann rein proportional sein, es kann aber auch nicht linear sein. In einer praktischen Ausführungsart mit proportionalem Verhältnis kann das Verhältnis zwischen den Volumenströmen bei ungefähr 1/10 liegen, so daß der Schmierölfluß nur etwa 1/10 des zugeführten Flusses der primären Flüssigkeit an der Antriebsvorrichtung 22 beträgt.

Die in der Antriebsvorrichtung 22 enthaltene Kolben-Zylinder-Einheit besitzt einen Kolben 24, eine Kolbenstange 25 und eine Rückholfeder 26. Weiter bewegt sich der Kolben 24 in einem Zylinder 27. Im Detail können diese Komponenten so aussehen, wie dies in der Hydraulik allgemein bekannt und üblich ist.

Die Pumpe 23 besitzt im Gegensatz zur Antriebsvorrichtung einen Kolben 28, der sich im Zylinder 29 vor- und zurückbewegt.

Aus der Zeichnung geht hervor, daß die Kolbenstange 25 auf beide Kolben 24 und 28 wirkt, weshalb diese sich synchron bewegen, was wiederum dazu führt, daß der von Zylinder 29 geförderte Schmierölstrom in einem genauen und unveränderlichen Verhältnis zu der in den Zylinder 27 strömenden Flüssigkeit steht.

Wie oben schon erwähnt wurde, ist das Regelventil 8 so gebaut, daß es auf die Leitung 30 einen Druck ausübt, der in einem eindeutigen, vorzugsweise proportionalen Verhältnis zum elektrischen Strom durch die Leitung 12 steht. Geeigneterweise kann das Ventil 8 so ausgeformt sein, daß der Druckunterschied in der Leitung 30 zwischen 0 und 50 bar liegt, am besten zwischen 5 und 35 bar.

Die Leitung 30 weist eine mit einer Drossel versehene Abzweigung 31 auf, die in das Arbeitsvolumen des Zylinders 27 mündet. Aus diesem Arbeitsvolumen führt eine weitere Leitung 33 mit einem Rückschlagventil 34, dessen Ausgang in Strömungsrichtung in die Leitung 30 mündet.

Bei Stromzufuhr am Ventil 8 entsteht ein durch die Stärke des elektrischen Stroms definierter Druck in der Leitung 30, wodurch die Flüssigkeit durch diese Leitung, die Drossel 32 und die Leitung 31 in das Arbeitsvolumen des Zylinders 27 zu fließen beginnt. Aufgrund der Drossel 32 führt dieser durch den elektrischen Strom bestimmte Druck zu einem Fluß im Arbeitsvolumen des Zylinders, das in eindeutigem Zusammenhang mit der Stärke des elektrischen Stroms in Leitung 12 steht. Dies bedeutet natürlich auch, daß die Bewegungsgeschwindigkeit, die der Kolben 24 nach rechts in Abb. 2 erhält, in eindeutigem Verhältnis zur Stärke des elektrischen Stroms in Leitung 12 steht. Hieraus folgt natürlich auch, daß sich der Kolben 28 mit derselben Geschwindigkeit zu bewegen beginnt, weshalb auch der Volumenstrom, der aus Zylinder 29 austritt, eindeutig durch die Stärke des elektrischen Stroms in Leitung 12 bestimmt ist.

Wird die Leitung 12 spannungslos gemacht, wird auch die Leitung 30 drucklos, was bedeutet, daß die Rückholfeder 26 den Kolben 24 nach links in Abb. 2 zieht, wodurch die im Arbeitsvolumen des Zylinders enthaltene Menge Flüssigkeit rückwärts zum Ventil strömt, und zwar sowohl durch die Leitung 31 als auch durch die Leitung 33. Der Einsatz von Leitung 33 mit dem Rückschlagventil 34 erhöht die Rückkehrgeschwindigkeit des Kolbens 24. Die Flüssigkeit passiert dann durch Leitung 30, das Ventil 8 und zurück zu einem Tank durch die Abflußleitung 10 des Ventils.

Das oben skizzierte Arbeitsprinzip kann generell so charakterisiert werden, daß ein starker Fluß einer primären Flüssigkeit hinsichtlich seiner Größe bei einem verhältnismäßig niedrigen Druckniveau gesteuert wird, wobei dieser geregelte Primärfluß verwendet wird, um einen sekundären, wesentlich geringeren Schmiermittelfluß zu steuern. Indem diese beiden Flüsse in einem genauf festgelegten Verhältnis zueinander stehen, kann eine sehr genaue Einstellung des geringeren Flusses an Schmieröl durch eine relativ einfache Einstellung des starken Primärflusses auf ein geeignetes Niveau gewährleistet werden.

In einer praktischen Ausführung kann der Durchmesser des Kolbens 24 bei einer Größenordnung von 40 mm liegen, während der Durchmesser des Kolbens 28 bei etwa 10 mm oder etwas weniger liegen kann. Dies bedeutet, daß der Primärfluß zum Sekundärfluß ungefähr in einem Verhältnis von 10 : 1 steht, wobei der Druck, der beim Sekundärfluß maximal erreicht werden kann, ungefähr 10mal größer ist als der Ausgangsdruck aus dem Regelventil 8. In der Erfindung fungiert die Pumpvorrichtung 5 also auch als Druckverstärker, so daß der Schmieröldruck zur Kettensäge so vergrößert werden kann, daß Unterschiede in der Viskosität des Schmieröls, die zum Beispiel durch Temperaturunterschiede, Qualitätsunterschiede oder andere Parameter bedingt sein können, sich nicht auf die Menge des geförderten Schmieröls auswirken. Ein sehr hoher Schmieröldruck, bis zu 300 bar, stellt die Schmierung auch dann sicher, wenn im Öl Verunreinigungen auftreten oder Schmutzansammlungen, Eis oder ähnliches in der Austrittsöffnung von Rohr 3 vorkommen.

In einer praktischen Ausführung sind das Regelventil 8, der Öltank 1 und die Pumpvorrichtung 5 dicht beieinander zentral in der eigentlichen Maschine angebracht, während die Leitung 3 ziemlich lang sein kann und sich bis zur eigentlichen Kettensäge hin erstreckt.

Alternative Ausführungen

Oben wurde der Primärfluß, d. h. der die Antriebseinheit 22 antreibende Fluß, als Flüssigkeit oder Hydrauliköl beschrieben. Die Erfindung kann natürlich auch so ausgestaltet werden, daß der Primärfluß durch Druckluft oder jede andere Flüssigkeit gebildet wird.

Gemäß der Erfindung ist es nicht notwendig, daß die Pumpvorrichtung 5 die beschriebene Bauart mit zwei Kolben-Zylinder-Einheiten aufweist. Beispielsweise ist auch eine Lösung denkbar, bei der die Antriebsvorrichtung 22 aus einem beliebigen Hydraulikmotor besteht, der eine Schrauben-Mutter-Vorrichtung antreibt, die wiederum den Kolben 28 der Pumpe 23 antreibt. Als weitere Alternative ist ein geeigneter Hydraulikmotor anstelle der Antriebsvorrichtung 22 denkbar, der an eine rotierende Pumpe angeschlossen ist, beispielsweise eine Zahnradpumpe, die dann die Kolbenpumpe 23 ersetzt.

Oben ist angegeben, daß die Antriebsvorrichtung 22 und die Pumpe 23 mechanisch verbunden sein müssen. Im Rahmen dieser Angabe ist auch eine andere Art mechanischer Verbindung als die beschriebenen Anordnungen der Kolben 24 und 28 an einer gemeinsamen Kolbenstange denkbar. So können beispielsweise verschiedene Arten von Hebelmechanismen, Zahnstangen- und Zahnradvorrichtungen usw. verwendet werden.

Die Erfindung kann darüber hinaus im Rahmen der beigefügten Patentansprüche modifiziert werden.

Claims (10)

1. Verfahren, eine Kettensäge einer forstwirtschaftlichen Maschine mit einem an den Schmiermittelbedarf der Kettensäge angepaßten Schmiermittelfluß zu schmieren, gekennzeichnet dadurch, daß ein primärer Fluß einer Flüssigkeit abhängig vom Schmiermittelbedarf der Kettensäge gesteuert wird, daß der Schmiermittelfluß durch eine Pumpvorrichtung (5) angetrieben wird, daß die Pumpvorrichtung in ihrem Betrieb geregelt wird, indem der primäre Fluß zugeführt wird und die Pumpvorrichtung antreibt, wobei der primäre Fluß beträchtlich größer als der Schmiermittelfluß ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Schmiermittelfluß ungeregelt bleibt, abgesehen von seiner gesteuerten Abgabe aus der Pumpvorrichtung (5).

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Steuerung diskontinuierlich in Abhängigkeit von den Betriebsphasen der Kettensäge erfolgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, gekennzeichnet dadurch, daß die Stärke des Primärflusses einstellbar ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, gekennzeichnet dadurch, daß die Flüssigkeit, die den primären Fluß bildet, einem Regelventil (8) zugeführt wird, das den Druck auf die vom Ventil abgegebenen Flüssigkeit bei einem durch die Regelung des Ventils eingestellten Wert hält, und daß der primäre Fluß durch eine Drossel (32) bestimmt wird, durch die die Flüssigkeit auf ihrem Weg zur Pumpvorrichtung (5) geleitet wird.

6. Vorrichtung zum Schmieren einer Kettensäge in einer forstwirtschaftlichen Maschine, gekennzeichnet durch ein in Abhängigkeit vom Schmiermittelbedarf der Kettensäge gesteuertes Regelventil (8) zur Regelung des Flusses einer primären Flüssigkeit, eine an das Regelventil angeschlossene und durch die Flüssigkeit angetriebene Antriebsvorrichtung (22) sowie eine durch die Antriebsvorrichtung angetriebene Pumpe (23) zur Beförderung des Schmiermittels an die Kettensäge, wobei die Antriebsvorrichtung und die Pumpe so ausgestaltet sind, daß zwischen dem Fluß der antreibenden Flüssigkeit und dem Schmiermittelfluß ein bestimmtes Verhältnis besteht, und wobei die Antriebsvorrichtung zum Antrieb eines Flusses vorgesehen ist, der wesentlich größer ist als die von der Pumpe abgegeben Schmiermittelmenge.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet dadurch, daß sowohl die Pumpe (23) als auch die Antriebsvorrichtung (22) Kolben-Zylinder-Vorrichtungen (28, 29 bzw. 24, 27) darstellen, die mechanisch verbunden sind.

8. Vorrichtungen nach Anspruch 7, gekennzeichnet dadurch, daß die Kolbenfläche der Pumpe (23) zur Kolbenfläche der Antriebsvorrichtung (22) ungefähr im Verhältnis 1 : 10 steht.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (26) zur Rückführung des Kolbens (24) der Antriebsvorrichtung (22) in die Ausgangslage nach einem Arbeitstakt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6-9, gekennzeichnet dadurch, daß das Regelventil (8) elektrisch gesteuert und zur Abgabe eines Ausgangsdrucks konstruiert ist, der ungefähr proportional zum Steuerstrom ist, daß das Regelventil zum einen an Vorrichtungen (13, 14, 15, 17) zur Zufuhr des Steuerstroms während des Betriebs der Kettensäge, zum anderen an eine Vorrichtung (20) zur Einstellung der Stärke des Steuerstroms angeschlossen ist.