Schmieröl, Umformöl und Hydrauliköl überwachen: Durchfluss an Getriebe, Walzgerüst und Werkzeug, Ölstand im Aggregat

Ein trocken laufendes Getriebelager meldet sich selten rechtzeitig. Ein Schauglas zeigt den Ölstand nur dem, der gerade davorsteht, und ob ein Umformwerkzeug während des Hubs sein Ziehöl bekommt, sieht niemand. Dieser Beitrag richtet sich an Instandhalter in Walzwerken, Stahlwerken, Schmieden, Presswerken und Zerspanungsbetrieben und an die Bauer von Schmier- und Ölanlagen. Er beginnt bei der Druckschmierung von Getrieben und Walzgerüsten, geht über Umformöle mit unterschiedlicher Viskosität und das Nachlaufen nach dem Abschalten zu Prozessöl und Fett und endet beim Ölstand in Behälter und Hydraulikaggregat. Die Beispiele stammen aus dokumentierten Anwendungen. Kühlschmierstoff an der Werkzeugmaschine und Kühlwasser an Walze und Form behandeln eigene Beiträge dieser Reihe.

Wichtige Punkte im Überblick

Bei verzweigter Druckschmierung braucht jeder Abzweig einen eigenen Messpunkt, denn eine Störung in einer Leitung verschwindet in der Summe aller Leitungen.
Der Anklemmbare Durchflusssensor der Modellreihe FD-H sitzt außen auf der Schmierleitung, die Leitung bleibt geschlossen, und das Öl kommt mit dem Sensor nicht in Berührung.
Der Katalog des Anklemmbaren Durchflusssensors der Modellreihe FD-X nennt Schmier-, Betriebs- und Verarbeitungsöle und schließt hochviskose Medien und Fett ausdrücklich ein.
Weil nach dem Aus-Signal Öl nachläuft, bewertet die Steuerung den Durchfluss im Takt der Ansteuerung und meldet erst einen dauerhaften Durchfluss bei abgeschalteter Pumpe.
Ein Radar-Füllstandssensor misst den Ölstand in Behälter und Hydraulikaggregat von oben und gibt ihn anstelle des Schauglases als Wert an die Steuerung.

Druckschmierung an Getrieben und Walzgerüsten

Bei der Druckschmierung zählt, was an der einzelnen Schmierstelle ankommt. Verzweigt sich die Versorgung auf mehrere Lager oder Zahneingriffe, braucht jeder Abzweig seinen eigenen Messpunkt, denn eine Störung in einer Leitung verschwindet in der Summe aller Leitungen.

In einem Stahlwerk geht es um die Getriebeschmierung: Überwacht werden soll der Ölfluss in Leitungen von 40 bis 60 mm Durchmesser. Ein Walzwerk will die Ölversorgung an einem seiner Walzgerüste mit einem Anklemmbaren Durchflusssensor der Modellreihe FD-H überwachen.

Auch kleinere Linien haben mehrere Schmierstellen. An einer Fertigungslinie sollen fünf Ölströme einzeln überwacht werden, mit je einem Sensor der Modellreihe FD-H.

Für solche Messstellen nennt der Lineup-Katalog die anklemmbare Durchflussüberwachung von Wasser, Ölen, Chemikalien und Fett an Metall- und Kunststoffrohren bis DN200. Die Modellreihe FD-H gibt es für Metall- und Hartkunststoffrohre sowie für weiche Kunststoffrohre und Schläuche, je nach Ausführung mit unterschiedlichem Nenndurchfluss. Das Standardmodell arbeitet bis 85 °C Rohroberflächentemperatur und misst über seinen integrierten Temperatursensor auch die Öltemperatur am selben Punkt. Die Leitung bleibt geschlossen, das Öl kommt mit dem Sensor nicht in Berührung. Laut Katalog speichert die Modellreihe die Messdaten rund ein Jahr lang und gibt sie über USB aus; so lässt sich der Verlauf an einer Schmierstelle aufzeichnen, bevor Schwellen festgelegt werden.

Umformöle mit unterschiedlicher Viskosität: Emulsion, Schmiedeöl, Ziehöl

In Schmieden und Umformbetrieben laufen oft mehrere Öle nebeneinander. Ein Betrieb mit mehr als einem Dutzend Umformanlagen will den Ölfluss überwachen, meist an drei Stellen je Anlage; dafür kommt der Anklemmbare Durchflusssensor der Modellreihe FD-X in Frage. Angegeben ist die Viskosität mit 10 bis 15 für die Emulsion, 30 für das Schmiedeöl und 140 für das Ziehöl. Eine Einheit ist nicht genannt, der Abstand zwischen den drei Ölen ist aber deutlich.

Als Medien führt der Katalog der Modellreihe FD-X Schmier-, Betriebs- und Verarbeitungsöle. Hochviskose Medien und Fett sind ausdrücklich eingeschlossen, und eines seiner Beispiele ist die Schmierung einer Presse. Für die Auswertung bietet die Modellreihe neben dem Impulsausgang einen integrierten Durchflussmodus und einen Shot-Modus.

Für die Auslegung heißt das: Jedes Öl ist ein eigenes Medium. Ob eine Einstellung für alle drei Öle reicht oder ob jede Anlage mit ihrem Öl eingestellt wird, zeigt ein Test mit dem jeweiligen Öl an der realen Leitung. Wer mehrere Anlagen mit demselben Öl betreibt, kann die Einstellung danach übertragen.

Nachlauf nach dem Aus-Signal: kleine Mengen richtig bewerten

Dieselbe Anwendung zeigt eine Eigenheit, die an vielen Schmierstellen auftritt: Nach dem Aus-Signal fließt noch etwas Öl nach. Eine Überwachung, die beim Abschalten sofort null erwartet, würde diesen Rest jedes Mal als Fehler werten.

Sinnvoller ist eine Bewertung im Takt der Ansteuerung. Kommt nach dem Einschalten innerhalb der erwarteten Zeit Durchfluss, ist die Schmierung in Ordnung. Ein kurzer Nachlauf nach dem Abschalten wird toleriert. Fließt dagegen dauerhaft Öl, obwohl die Pumpe aus ist, deutet das auf ein offenes Ventil oder eine undichte Stelle. Diese Logik gehört in die Steuerung, weil nur sie das Ansteuersignal kennt; der Sensor liefert den Durchfluss dazu.

An Werkzeugen und Schmierdüsen sind die Mengen oft klein. Für diesen Bereich ist die untere Grenze der Messung wichtig: Der Katalog der Modellreihe FD-X nennt als kleinste momentane Durchflussrate 0,1 ml/min.

Prozessöl und Fett: Beölen von Stahlprodukten, Schmieren mit hoher Viskosität

Manches Öl schmiert keine Maschine, sondern das Produkt. Ein Betrieb, der Stahlprodukte mit Prozessöl beölt, will den Ölfluss überwachen; dafür kommt die Modellreihe FD-H in Frage. Für das Absinken eines Flüssigkeitsstands in derselben Anlage kommt einer der Digitalen Lichtleitersensoren der Modellreihe FS-N in Betracht. Laut Katalog lässt sich ein solcher Lichtleiter an einem transparenten Rohr befestigen und erkennt den Flüssigkeitspegel in dessen Innerem.

Fett ist das zäheste Medium dieser Reihe. Der technische Leitfaden zu den Durchflusssensoren führt Schmiermittel, Fett und Emulsionen unter den Applikationsflüssigkeiten, deren Durchfluss überwacht wird, und der Katalog der Modellreihe FD-X schließt Fett ein. Für Fettverteiler und Zentralschmieranlagen bedeutet das: Die Frage, ob an einem Abzweig Fett ankommt, lässt sich von außen stellen. Wie stabil das Signal bei einer bestimmten Fettsorte und Taktung ist, zeigt der Versuch an der Anlage.

Ölstand statt Schauglas: Behälter, Aggregat und Hydraulik

Ein Lohnfertiger für Drehen und Fräsen will seine Ölstandsaugen durch Messwerte ersetzen, die in der Steuerung ankommen. Seine Instandhaltung will den Durchfluss von Wasser und vor allem Öl an Leitungen mit 18 mm Außendurchmesser mit der Modellreihe FD-H erfassen und den Ölstand bis 1,5 m mit einem Radar-Füllstandssensor der Modellreihe FR; für die Anbindung interessiert sie sich für das Netzwerk-Kommunikationsmodul der Modellreihe NQ.

Auch ein Zerspaner hochwertiger Kleinteile will den Ölfluss an seinen CNC-Maschinen kennen, an drei Stellen mit der Modellreihe FD-H. Den Energieverbrauch je Maschine aus derselben Anwendung sowie Prüfstände und Funktionsläufe mit Öl behandelt der Beitrag zur Prozesssensorik im Maschinenbau.

Der Radar-Füllstandssensor misst von oben, ohne Kontakt mit dem Öl. Sein Leitfaden für den Nahbereich führt das Füllstandsmanagement von Hydrauliköl als Anwendung, und das Benutzerhandbuch führt Hydraulikflüssigkeit als Beispiel für ölige Flüssigkeiten mit geringer relativer Permittivität, die im Basis-Setup als eigenes Medium gewählt werden; Hydraulikflüssigkeit auf Wasserbasis zählt dort zu den Flüssigkeiten. Bei der Einstellung Ölige Flüssigkeit wird der Bereich knapp über dem Behälterboden automatisch ausgeblendet.

An Pressen kommt der Ölstand im Hydraulikaggregat hinzu. In einem Presszentrum für Elektroblech ist für vier Hydraulikölbehälter von je rund 1,7 m Höhe ein Fernbereichsmodell des Radar-Füllstandssensors mit 5 m Kabel vorgesehen. Mit rund 1,7 m liegen die Behälter über dem Erkennungsbereich des Nahbereichs von 1,5 m; der Fernbereich reicht bis 20 m. An einer neuen Stanzanlage ist der Hydraulikölstand ebenfalls zu überwachen, mit einem kleinen Modell des Radar-Füllstandssensors. Die Anschlusskabel gibt es laut Katalog für alle Modelle in 2, 5 und 10 m.

Häufige Fragen

F Welcher anklemmbare Durchflusssensor eignet sich für zähflüssige Öle und Fett?

Der Katalog des Anklemmbaren Durchflusssensors der Modellreihe FD-X nennt Schmier-, Betriebs- und Verarbeitungsöle und schließt hochviskose Medien und Fett ausdrücklich ein. Als kleinste momentane Durchflussrate gibt er 0,1 ml/min an. Ob die Messung mit einem bestimmten Öl stabil ist, zeigt ein Test an der realen Leitung.

F Wie geht die Überwachung mit Öl um, das nach dem Abschalten nachläuft?

Die Steuerung bewertet den Durchfluss im Takt der Ansteuerung: Durchfluss nach dem Einschalten ist Pflicht, ein kurzer Nachlauf nach dem Abschalten wird toleriert. Erst ein dauerhafter Durchfluss bei abgeschalteter Pumpe wird gemeldet. Der Sensor liefert den Messwert, die Logik liegt in der Steuerung.

F Kann ein Radar-Füllstandssensor das Schauglas am Ölbehälter ersetzen?

Ja, der Radar-Füllstandssensor der Modellreihe FR misst den Ölstand von oben und gibt ihn als Wert an die Steuerung. Sein Leitfaden nennt das Füllstandsmanagement von Hydrauliköl als Anwendung. Für Behälter bis 1,5 m reicht der Nahbereich, für höhere Behälter gibt es Fernbereichsmodelle bis 20 m.

F Wie kommen viele Öl-Messstellen in die Steuerung?

Wo viele Sensoren an eine Steuerung gehen, bindet das Netzwerk-Kommunikationsmodul der Modellreihe NQ sie an, als IO-Link-Master mit 4 oder 8 Ports. In einer dokumentierten Anwendung eines Lohnfertigers gehören Durchfluss, Ölstand und diese Anbindung zusammen.

F Muss die Ölleitung für die Messung geöffnet werden?

Nein. Anklemmbare Durchflusssensoren der Modellreihen FD-H und FD-X sitzen außen auf der Leitung, das Öl berührt den Sensor nicht. Der Einbau ist damit auch an bestehenden Schmierleitungen möglich, ohne den Kreis zu entleeren.

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