SE451090B - Metod for avkenning och indikering av fel i en smorjmedelskrets - Google Patents

Description

451 090 I den svenska utläggningsskriften 7214186-4 (publiceringsnummer 371 878) visas en fördelningsanläggning för smörjmedel, i vilken ett fel indikeras av ett läckflöde, vilket direkt eller indirekt åstadkommas av felet. I den kända anläggningen fördelas det totala amörjmedelsflödet i en huvudledning ut genom ett antal grenledningar. Var och en av dessa förser ett tillhörande smörjställe med smörjmedel via två seriekopplade flödesreglerande insatser. Ett fel i smörjmedelskretaen orsakar förändringar i flödet genom insatserna, vilket i sin tur orsakar att trycket i en ledning mellan insatserna varierar. När trycket i nämnda ledning avviker från ett förutbestämt intervall, öppnas en ventil för utsläppande av det felindikerande läckflödet ur huvudledningen.

Gemensamt för hittills kända utrustningar för avkänning av fel i smörjmedelskretsar är att de inte ger en tillförlitlig felavkänning för samtliga typer av fel som kan uppträda i kretsen. Vanligen avkännes tillståndet i smörjmedelskretsen via en storhet, vilken icke är representativ för tillståndet vid själva smörjstället utan för tillståndet i de centrala delarna av smörjmedelskretsen. I de flesta fall är dock smörjmedelakretsen utformad på ett sådant sätt att en oljefilm med tillräcklig bärighet upprätthålles även efter det att nämnda storhet har avslöjat ett uppkommer fel.

Smörjmedelstillförseln till ett lager är ofta dimensionerad så att smörjmedlet även förmår borttransportera det värme som utvecklas i eller som genom värmeledning tillföres lagret. Om ett lager tillföres mer smörjmedel än vad som krävs för att upprätthålla en oljefilm med erforderlig bärighet, ökar emellertid friktionsförlusterna och därmed värmeutvecklingen i lagret. Vid höga rotationshastigheter i lager är det därför önskvärt att_hålla smörjmedelstillförseln på en så låg nivå som möjligt utan att bärigheten i oljefilmen riskeras. Detta medför emellertid en minskad marginal i smörjmedelstillförseln, vilket i sin tur medför ökade risker och därmed ökade krav på att alla för smörjfunktionens upprätthållande betydelsefulla fel avkännes snabbt och tillförlitligt.

Lager för snabbt roterande maskiner, såsom centrifugalseparatorer, fordrar ofta en: mycke: 11:e; saërjmeaeisfiaae, var-igenom de nu: känsliga för variationer i smörjmedelsflödet. En igensättning av någon amörjmedelskanal eller inblandning av luft i smörjmedlet medför därmed stora risker för driften av dessa maskiner.

\:'J 451 090 UI Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en metod för avkänning av fel isen smörjmedelskrets, vilken metod undanröjer de ovannämnda problemen och förmår ge en snabb och tillförlitlig felindikering för samtliga typer av fel som kan uppträda i smörjmedels- kretsen.

Ett annat ändamål är att åstadkomma en utrustning för felindikering, vilken förmår indikera fel även vid små smörjmedelsflöden.

Med föreliggande uppfinning föreslås en metod, vilken möjliggör att nämnda ändamål kan uppnås. Detta åstadkommes genom att trycket mäts i ett väl avgränsat utrymme, som är beläget i närheten av smörjstället och utgörs av doseringskammaren och därtill anslutna kanaler mellan densamma och backventilen, att tiden mäts från en vald referenstidpunkt under en doseringscykel och att det åtminstone vid vissa tillfällen utförs en kontroll av att en av samtidigt uppmätta värden för tryck och tid bildad kombination håller sig inom förutbestämda gränser för en sådan kombina- tion, varvid ett fel i kretsen avkänns och en signal avges när kombinationen av uppmätta värden ej håller sig inom nämnda gränser.

Genom denna metod är det möjligt att avkänna fel vars orsak kan återfinnas såväl förê som efter doseringskammaren sett i strömningsriktningen.

Vid ett föredraget utförande av metoden utförs kontrollen av att den bildade kombinationen av uppmätta tryck- och tidvärden håller sig inom förutbestämda gränser intermittent vid ett antal tillfällen under en doseringscykel. Minst ett av dessa tillfällen bör infalla vid ökande tryck och minst ett vid minskande tryck i doseringskammaren. lnitiering av den intermittent utförda kontrollen sker antingen när ett förutbestämt tryck eller en förutbestämd tid har uppmätta, varvid en felsignal avges om det samtidigt uppmätta värdet på den andra av storheterua (tid resp- tryck) ej håller sig inom förutbestämda gränser. Antalet kontrolltillfällen och vid vilka värden kontrollen skall initieras väljs på sådant sätt att samtliga för smörjfunktionen skadliga fel kan avkännas och att den fas i doseringscykeln, under vilken kontrollen utförs, tillförlitligt kan ....1-~.._.__..___-. 451 090 fastställas. Trycket mäts härvid medelst ett tryckavkännande organ, som avger en med trycket analog signal eller medelst minst ett tryckavkännande organ som sluter och bryter en elektrisk krets vid förutbestämda tryck- värden.' Vid ett annat utförande av metoden avkänns även tryckets tidsderivata, vilken utnyttjas för fastställande av under vilken fas i doseringscykeln kontrollen utförs. Enligt ytterligare en variant av metoden innehåller den vid fel avgivna signalen information om vid vilket tillfälle kontrollen utföres och vilken förutbestämd gräns, som överskridits av den uppmätta kombinationen. Den avgivna signalen kan härvid även innehålla information om och ange en enligt ovan avkänd tidsderivata. Är det tryck- avkännande organet av det slag, vilket sluter och bryter en elektrisk krets, anger den sistnämnda informationen endast tidsderivatans tecken.

Tillståndet i den elektriska kretsen, i vilken det tryckavkännande organ, som avkënde den senaste förändringen ingår, dvs- sluten eller bruten, . indikerar härvid derivatans tecken.

I det följande beskrivs metoden enligt uppfinningen närmare med hänvisning till bifogade ritning på vilken V_ fig.l sehematiskt visar en smörjmedelskrets, vilken är försedd med en utrustningför genomförande av metoden enligt uppfinningen, fig. 2 visar ett tryck/tid-diagram med två grïnskurvor.

Den i fig. 1 visade smörjmedelskretsen innefattar en pumpanordning 1, vilken pumpar smörjmedel från ett smörjmedelsförråd 2 via en eller flera doseringsanordningar 3 (endast en är visad), vilka doserar en förutbestämd smörjmedelsmängd ut till ett icke visat smörjställe.

En ledning 4, genom vilken smörjmedel tillförs doseringsauordningen 3 från pumpanordningen 1, är även förbunden med amörjmedelsförrådet 2 via två överströmningsventiler 5 och 6. Den ena överströmningsventilen 6 öppnar för överströmning till amörjmedelsförrådet 2, när trycket vid dess inlopp överstiger ett relativt lågt värde. Förbindelsen mellan denna ventil 6 och ledningen 4 kan öppnaa'el1er atïngas medelst en ventil 7. Den andra 451 090 överströmningsventilen S öppnar vid ett högre tryck. Vilken av överströmningsventilerna som begränsar trycket i ledningen 4 styrs av ett programverk 22, vilket med förutbestämda intervall stänger ventilen 7, och håller densamma stängd under en likaledes förutbestämd tid, smörjtid- Under den tid ventilen 7 är öppen begränsas trycket i ledningen 4 av det tryck, vid vilket överströmningsventilen 6 öppnar förbindelsen till smörjmedelsförrâdet 2. När programverket 22 stänger ventilen 7, stiger trycket i ledningen 4 till det tryck, vid vilket överströmnings- ventilen S öppnar förbindelse till smörjmedelsförrådet 2- Doseringsanordningen 3 har ett inlopp 8, ett utlopp 9, en laddningskamare 10 ansluten till nämnda inlopp 8, en doseringskammare ll ansluten till nämnda utlopp 9, en kamrarna förbindande, avstängbar passage 12 och en rörlig kropp 13. Den rörliga kroppen 13 är på sin ena sida utsatt för trycket i laddningskammaren 10 och på sin motsatta sida utsatt för trycket i doseringskammaren ll och kraften från ett återföringsorgan 14.

Vid doseringsanordningens in- och utlopp är backventiler 15 resp. 16 anordnade- Backventilen 16 vid utloppet 9 öppnar en förbindelse mellan . utloppet och ett icke visat smörjställe när trycket vid dess inloppssida överstiger ett förutbestämt värde.'Den som exempel visade avstängbara passagen 12 pâverkas i stängande riktning dels av en fjäder 17, dels av trycket i ledningen 4 via en styrledning 18 och i öppnande riktning av trycket i laddningskammaren 10 via en styrledning 19.

Till den visade smörjmedelskretsen är en utrustning 20 ansluten för styrning och kontroll av smörjfunktionen. Den visade utrustningen 20 består av en tryckavkännare 21, exempelvis en analogt arbetande piezoelektrisk avkännare eller digitalt arbetande tryck-avkännande brytare, vilken mäter trycket i doseringskammaren ll, ett programverk 22, vilket såsom tidigare beskrivits styr ventilen 7, ett tidmätande organ 23, en operativ enhet 24, vilken behandlar de till densamma inkomna, samtidigt uppmätta tryck- och tidvärdena, en gränsvärdesenhet 25, för inställning av förutbestämda gränser för kombinationer av tryck- och tidvärden, inom vilka smörjfunktionen upprätthålls felfritt, ett minne 26 och ett indikeringsorgan 27. De i utrustningen 20 ingående enheterna 22- 27 kan med fördel byggas samman, men har i klargörande syfte i det följande hållits separata.

Vid genomförande av metoden enligt uppfinningen fungerar den visade smörjmedelskretsen med den därtill anslutna utrustningen enligt följande. 451 090 Från smörjmedelsförrådet 2 pumpar pumpen l smörjmedel till ledningen 4. Trycket i ledningen 4 styrs av programverket 22, vilket öppnar och stänger ventilen 7 enligt ett förutbestämt program. Alternativt kan trycket i ledningen 4 styras av en uppmätt storhet, exempelvis temperatur, vilken indikerar om ett behov av smörjning föreligger- När ventilen 7 är öppen hålles trycket i ledningen 4 vid ett relativt lågt värde, ett lågtryck. Överströmningsventilen 6 öppnar härvid förbindelsen mellan ledningen 4 och smörjmedelsförrådet 2 vid den låga trycknivån och håller trycket vid denna nivå. När lågtryck råder i ledningen 4, råder lågtryck även i laddníngskammaren 10. Den rörliga kroppen 13 hålles därvid pressad mot sitt ändläge närmast inloppet 8 av återföringsorganet 16, vilket påverkar kroppen 13 med en kraft som överstiger den resulterande kraften på denna av lågtrycket i laddningskammaren 10. Passagen 12 hålles härvid stängd av fjädern 17 genom att trycket i de båda styrledningarna 18 och 19 är lika stora. Även trycket i doseringskammaren ll är härvid på en låg nivå, varigenom backventilen 16 håller utloppet 9 stängt.

När doseringsanordningen 3 skall dosera och mata ut den förutbestämda smörjmedelsvolymen till smörjstället initieras detta av programverket 22, vilket stänger ventilen 7. Härigenom stiger trycket i ledningen 4 till det tryck, högtrycket, vid vilket överströmningsventilen 5 öppnar för återströmning till smörjmedelsförrådet 2. Samtidigt härmed stiger även trycket i laddningskammaren 10, vilket verkar på den rörliga kroppen 13.

Under dettalförlopp är passagen 12 fortfarande stängd. När den av trycket i kammaren 10 resulterande kraften på den rörliga kroppen 13 förmår övervinna kraften från återföringsorganet 14 och kraften från trycket i doseringskammaren ll, börjar kroppen 13 att röra sig så att doseringskam- marens ll volym minskar. Härvid ökar trycket i doseringskammaren 11 till ett värde vid vilket den tryckstyrda backventilen 16 i utloppet 9 öppnar, så att smörjmedlet i doseringskammaren 11 kan strömma ut till smörjstället. Kroppen 13 rör sig tills den når ett ändläge, varunder den utmatar en förutbestämd smörjmedelsvolym. När kroppen 13 nått ändläget, sjunker trycket i doseringskammaren ll till det tryck, vid vilket backventilen 16 stänger.

Programverket 22 håller ventilen 7 stängd under så lång förutbestämd tid, smörjtid, som erfordras för att den rörliga kroppen 13 med säkerhet skall nå ändläget och utmata hefa den i doseringskammaren 11 befintliga smörjmedelsmängden. Därefter öppnar programverket 22 åter ventilen 7.

Trycket i ledningen 4 kommer då att verka på överströmningsventilen 6, som öppnar för ett flöde från ledningen 4 till smörjmedelsförrådet 2. 451 090 Härigenom sjunker trycket i ledning 4 och därmed även trycket i laddningskammaren 10 till det tryck, lågtryck, vid vilket överström- ningsventilen 6 åter stänger.

När trycket i laddningskammaren 10 sjunkit under ett visst värde, pressas den rörliga kroppen l3 av återföringsorganet 14 i riktning mot inloppet 8- Backventilen 15 förhindrar därvid det i laddningskammaren 10 befintliga smörjmedlet att strömma ut i ledningen 4. Det ökande trycket i laddnings- kammaren 10 och i styrledningen 19 förmår nästan omedelbart öppna passagen 12, emedan detta snabbt överstiger det tryck, som råder i ledningen 6.

Orsaken till att passagen 12 öppnas är att trycket i laddningskammaren 10 ger en kraft på omställningsorganet i passagen 12 (via styrledningen 19), vilken överstiger summan av krafterna på detta orsakade av fjädern 17 och trycket i ledningen 4 (via styrledningen 18). Under den rörliga kroppens 13 rörelse pressas det i laddningskammaren 10 befintliga smörjmedlet genom passagen 12 till doseringskammaren ll. - Programverket 22 håller ventilen 7 öppen under en förutbestämd tid, varefter den åter stänger ventilen 7 och doseringacykeln upprepas.

Intervallet mellan dessa doseringscykler är härvid så avpassat att tillräckligt många doseringar per tidsenhet av den förutbestämda smörjmedelsvolymen avges för säkerställande av smörjning av det aktuella smörjstället.

Det ovan beskrivna smörjförloppet styrs och kontrolleras medelst utrustningen 20. Det i denna ingående tryckmätande organet eller organen 21 och det tidsmätande organet 23 avger mot respektive storheter svarande signaler till en operativ enhet 24. Tiden mäts direkt eller sekventiellt från en vald referenstidpunkt under en doseringscykel. Som referenstid- punkt väljes härvid med fördel den tidpunkt, vid vilken programverket 22 stänger ventilen 7, eller tidpunkten när en förutbestämd liten förhöjning av trycket i doseringskammaren ll kunnat uppmätas av det tryckavkännande organet Zl sedan ventilen 7 stängts.

Till den operativa enheten 24 är även gränsvärdesenheten 25 ansluten, i vilken kan inställas förutbestämda gränser för en tryck/tidkombination, 451 090 inom vilka den aktuella smörjmedelskretsen fungerar felfritt. Används som v; referens den tidpunkt, vid vilken nämnda förhöjning av trycket uppmäts, inställes lämpligen i gränsvärdesenheten 25 även en maximitid, inom vilken nämnda förhöjning skall ha uppmätta av det tryckavkännande organet 21. 1 gränsvärdesenheten 25 inställda gränserna för en tryck/tid-kombination och avger en signal så snart kombinationen av uppmätta värden ej håller sig inom dessa gränser. Den på detta sätt avgivna signalen indikerar att ett fel föreligger i smörjmedelskretsen eller att en störning föreligger, vilket kan resultera i dylikt fel. För att underlätta avslöjandet av ett fel i smörjmedelskretsen, som orsakat att den operativa enheten avgett en signal, innehåller den avgivna signalen information om den fas i doseringscykeln, under vilken felet inträffat och om vilket gränsvärde som har under- eller överskridits. Denna information kan avläsas på indikatorn 27.' Ofta kan tryckets tidsförlopp i doseringskammaren ll variera och en gräns under- eller överskridas och en enstaka signal avges utan att ett fel föreligger. Om däremot en identisk signal erhålles under två eller fler konsekutiva doseringscykler, är det större risk att ett fel föreligger.

För att indlkatorn 27 icke skall indikera fel för tillfälliga variationer är utrustningens 20 minne 26 inrättat att lagra det eller de signaler, vilka den operativa enheten 24 avgivit under de närmaste föregående doseringscyklerna.

Utrustningen 20 kan naturligtvis utformas så att den avkänner och indikerar fel i smörjmedelskretsen kontinuerligt och/eller intermittent.

Valet av utformning i detta avseende avgörs huvudsakligen av smörjmedels- kretsens arbetssätt, de förändringar som trycket i doseringskammaren uppvisar under en doseringscykel, samt de krav som ställs för att smörjningen skall bli tillfredsställande. Ett exempel på hur trycket 'ï i doseringskamaren ll kan förändras under en doseringscykel illustreras i fig. 2, som visar två gränskurvor för trycket i doaeringskammaren som - 'fil funktion av tiden. Dessa kurvor är experimentellt framtagna för en viss amörjmedelskrets. Om trycket håller sig mellan dessa gränskurvor, fungerar 4.51 090 smörjmedelskretsen felfritt- Gränskurvorna tar härvid hänsyn till smörjmedelskretsens karakteristiska egenskaper, både önskade och icke önskade- Trycket kan, såsom visas i fig. 2, uppvisa en tryckstegring vid stängning av backventilen l6, vilken inte är önskad men heller inte är skadlig för smörjmedelskretsens funktion. Om kontrollen utföres intermittent, kan den initieras antingen vid förutbestämda tidpunkter under en doseringscykel eller till följd av att förutbestämda tryckvärden uppmäts. Om kontrollen initieras vid förutbestämda tidpunkter, kontrol- leras att det vid en sådan tidpunkt uppmätta trycket håller sig inom de förutbestämda gränser, som gäller för tidpunkten ifråga. Om kontrollen initieras av att förutbestämda tryckvärden uppmäts, kontrolleras i stället att den samtidigt uppmätta tiden håller sig inom de förutbestämda gränser, som gäller vid detta kontrolltillfälle. Även valet av storhet för att initiera en kontroll och vid vilka tillfällen en kontroll skall utföras avgörs av de förändringar som trycket i doseringskammaren uppvisar. Ofta utmatas endast små smörjmedelsmängder under en doseringscykel, varvid trycket stiger och sjunker under ett mycket kort tidsintervall. Kontrollen blir 1 dessa tillämpningar tillförlitligare om den initieras av att vissa tryckvärden uppmäts. Detta pga att relativt säkra gränser för den andra storheten, tiden, härigenom kan fastställas. I många fall är det tillräckligt att kontrollen utförs vid fyra tillfällen under en doseringscykel, två vid stigande tryck och två vid fallande tryck, varvid det räcker med två tryckavkännande organ av det slag som sluter och bryter en elektrisk krets vid förutbestämda tryckvärden. Om kontrollen utföres intermittent vid förutbestämda till- fällen under doseringscykeln, behöver inte gränsvärden vara fast- ställda för hela doseringscykeln utan endast de gränsvärden, som gäller vid dessa tillfällen.

Genom avkänning och indikering av fel i en smörjmedelskrets på detta sätt erhålles ett snabbt och tillförlitligt avslöjande av förekommande fel även vid små smörjmedelsmängder. 451 090 10 Genom att trycket mäts 1 en kammare med endast en liten avgränsad volym 1 omedelbar anslutning till smörjscället erhålles en storhet, vilken är representativ för förhållandena vid själva smörjstället och icke är känslig'för bl.a. systemets elasticitet.

Den ovan beskrivna metoden kan, inom ramen för de efterföljande patentkraven, modifieras och kompletteras med andra felavkännande mät- ningar, sâsom t.ex. temperacurmätning. vw

Claims (10)

451 090 ll Patentkrav

1. - Metod för avkänning och indikering av fel i en smörjmedelskrets, i vilken en pumpanordning (1), via ett ledningssystem (4), pumpar smörjmedel ut till åtminstone en i närheten av ett smörjställe belägen doseringsanord- _ ning (3), vilken intermittent doserar och utmatar en förutbestämd smörjmedelsvolym genom en tryckstyrd backventil (16) till smörjstället när trycket i ledningssystemet (6) höjs från ett lågtryck till ett högtryck under viss begränsad smörjtid, varvid doseringsanordningen (3) innefattar in- och utlopp (8 resp. 9) för smörjmedel, en laddningskamare (10) ansluten till nämnda inlopp (8), en doseringskammare (ll) ansluten till nämnda utlopp (9), en kamrarna förbindande, avstängbar passage (12) och en rörlig kropp (13), vilken på sin ena sida är utsatt för trycket i laddningskammaren (10) och på sin motsatta sida är utsatt för trycket i doseringskammaren (ll) och vid en höjning av trycket i ledningssystemet (4) till högtryck rör sig så att doseringskammarens (ll) volym minskar och laddningskammarens (10) volym ökar, under vilken rörelse passagen (12) mellan kamrarna är avstängd, varigenom smörjmedel utmatas från doseringskammaren (ll) genom nämnda utlopp (9) och backventil (16) till tillhörande smörjställe och smörjmedel strömmar in i laddningskammaren (10) från ledningssystemet (4), varjämte den rörliga kroppen (13) vid en sänkning'av trycket i ledningssystemet (4) till lågtryck av kraften från ett återföringsorgan (14) rör sig i motsatt rikt- ning och härvid pressar det i laddníngskammaren (10) befintliga smörjmedlet genom nämnda passage (12) till doseríngskammaren (11), varvid en ventil (15) är anordnad att förhindra utströmning genom inloppet, k ä n n e t e c k - n a d a v att ett fel i smörjmedelskretsen avkännes och indikeras genom - att trycket i doseringskammaren (ll) och därtill anslutna kanaler mellan densamma och backventilen (16) mäts, ~ att tiden mäts, åtminstone under smörjtid, från en vald referenstidpunkt under en doseringscykel, företrädesvis från det att en höjning av smörjmedelstrycket initierats, - att det åtminstone vid vissa tillfällen utförs en kontroll av att en av uppmätt tryck och samtidigt uppmätt tid bildad kombination håller sig inom förutbestämda gränser för en sådan kombination, och - att en signal avges när kombinationen av uppmätta värden ej håller sig inom nämnda gränser. 451 090 12

2. Metod enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda kontroll utförs intermittent. Û;

3. Metod enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda kontroll utförs intermittent vid ett antal tillfällen under en doseringscykel, av vilka tillfällen minst ett infaller vid ökande tryck och minst ett infaller vid minskande tryck i doseringskammaren (11).

4. Metod enligt krav 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda kontroll initieras när ett förutbestämt tryckvärde uppmäts och att en signal avges om den samtidigt uppmätta tiden ej håller sig inom förutbestämda gränser.

5. Metod enligt krav 1, 2, eller 3, k ä n n e t e c k n a'd a v att inom förutbestämda gränser.

6. Metod enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d a v att tryckets tidsderivata avkänns och att avkänd tidsderivata utnyttjas för fastställande av under vilken fas av doseringscykeln nämnda kontrolI,utföres.

7. Metod enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d a v att tryckets tidsderivata avkänns och att avkänd tidsderivata anges medelst nämnda avgivna signal.

8. Metod enligt något av föregående krav, k Ä n n e t e c k n a d a v att tillfället vid vilket nämnda kontroll utföres och vilken förutbestämd gräns, som överskridits av den uppmätta kombinationen, anges medelst nämnda signal. J'

9. Metod enligt krav B, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda signal lagras under ett antal doseringscykler och att fel indikeras först om Vä samma signal avges under minst tvâ konsekutiva doseringscykler. 451 090 13

10. Metod enligt något av föregående krav, k ï n n e t e c k n A d a v att den används för avkänning av fel 1 smörjmedelskrezaar för smörjning av lager i roterande maskiner, såsom centrifugalsepara- EOIEF.