Grundpfeiler der Kompression: Zwangsschmierung von Zylindern

Die Madison-Kipp Lubricator Co. aus Madison, Wisconsin, begann 1898 mit der Produktion von Zwangsschmiergeräten. Dieses Ratschenantriebsmodell 50 nutzte Kipps Zylinder-Kolben-Prinzip, das keine Rückschlagventile benötigte. (Foto: Madison-Kipp Lubricator Co.)

Da frühe Kolbenkompressoren bei höheren Drehzahlen und Drücken eingesetzt wurden, stellten die Schmierung von Kolben, Kolbenringen und Pleuelstangenpackungen Probleme dar, die gelöst werden mussten.

Falls der Zylinderdruck für einen Teil des Zyklus unter den Atmosphärendruck sinkt, können durch Schwerkraft gespeiste Tropfbecher zur Schmierung des Zylinders oder der Kolbenstangenpackung verwendet werden.

Die Erfindung der Druckschmierung war eine entscheidende Entwicklung, die es ermöglichte, dass Kolbenkompressoren schneller laufen und Gase auf höhere Drücke komprimieren konnten.

Diese Geräte verfügen über eine oder mehrere Pumpen, die mit jedem Hub des Kompressorkolbens oder anderweitig zeitlich so abgestimmt kleine Mengen unter Druck stehenden Schmierstoffs in den Zylinder und die Dichtung einspritzen, dass eine vom Kompressordrehzahl abhängige, dosierte Menge zugeführt wird. Der Schmierstoffgeber wird von der Kompressorkurbelwelle oder einem kleinen Elektromotor angetrieben.

Zwangsschmiersysteme sind heutzutage weit verbreitet und von einer Reihe von Herstellern erhältlich.

Die Entwicklung dieser gängigen Systeme wurde durch die Notwendigkeit der Schmierung von Dampfmaschinen und Lokomotiven angestoßen. Die kontinuierliche Schmierung ermöglichte höhere Kolbengeschwindigkeiten und reduzierte die Stillstandszeiten und den Arbeitsaufwand, die mit dem Ölen von Motorlagern und -buchsen verbunden waren.

Die Richardson-Phenix Co. aus Milwaukee begann 1904 mit der Herstellung von Schmiergeräten. Dieses Richardson-Schauschmiergerät wurde mit einer oder zwei Kammern für verschiedene Schmierstoffe und ein bis zwanzig Zuführungen für Drücke bis zu mehreren tausend psig angeboten. (Foto: Richardson-Phenix Co.)

Automatische Schmiergeräte kamen erstmals in den 1860er Jahren in Großbritannien auf. Diese dampfbetriebenen Geräte versorgten die Zylinder von Dampfmaschinen und mitunter auch die Lager mit Schmieröl. Schauglasschmiergeräte, die eine visuelle Kontrolle des Schmierstoffflusses ermöglichten, kamen um 1887 auf den Markt.

Die erste US-amerikanische Erfindung von automatischen Schmiergeräten wird Elijah McCoy zugeschrieben. Geboren in Kanada als Sohn freigelassener Sklaven und gut ausgebildet, wanderte McCoy nach Michigan aus, fand dort aber nur Arbeit als Heizer und Öler bei der Michigan Central Railroad.

In seiner heimischen Maschinenwerkstatt in Ypsilanti entwickelte er eine automatische Ölschmieranlage für die Dampfmaschinen von Lokomotiven und Schiffen.

Diese Erfindung aus dem Jahr 1872 war das erste von McCoys 50 Patenten im Bereich Schmiersysteme. Da ihm das Kapital für die Massenproduktion seiner Schmiergeräte fehlte, übertrug er die Patentrechte üblicherweise an Arbeitgeber oder verkaufte sie an Investoren.

Eine davon war die Detroit Lubricator Co. aus Detroit, die 1912 behauptete, der größte Hersteller von Schmiervorrichtungen weltweit zu sein.

Schmiergeräte unter dem Namen McCoy wurden erst ab 1920 hergestellt, als er die Elijah McCoy Manufacturing Company gründete. Interessanterweise war eine andere Erfindung McCoys, ein Ölauffangbecher für Lokomotiven, bei Eisenbahningenieuren sehr beliebt.

Die McCord Manufacturing Co. aus Detroit begann 1904 mit der Produktion von Druckschmiergeräten. Sie war eines der ersten Unternehmen, das Druckschmiergeräte mit zwei Kammern für Kompressoren und Dampfmaschinenantriebe anbot. Dieses Modell mit zwei Zufuhrkammern, einem Fassungsvermögen von einem Liter und Ratschenantrieb hatte 1914 einen Listenpreis von 30 US-Dollar. (Foto: McCord Manufacturing Co.)

Um minderwertige Kopien zu vermeiden, bestellten sie es namentlich als das „Original“, was gemeinhin als Ursprung dieses ikonischen Begriffs gilt.

Ende des 19. Jahrhunderts waren automatische Schmiergeräte für Dampfmaschinen weit verbreitet. Diese Geräte wurden auch für die zunehmende Anzahl von Gasmotoren, Kolbenluftkompressoren und Ammoniakkompressoren für Kälteanlagen und Eismaschinen benötigt. Einige frühe Kompressorhersteller entwickelten ihre eigenen Zwangsschmiergeräte für Zylinder.

Norwalk, ein Pionier in der Entwicklung von Hochdruckluftkompressoren, hatte beispielsweise bereits 1885 eine Art Zwangsschmiervorrichtung entwickelt.

Es entstanden auch eine Reihe spezialisierter Schmierstoffhersteller, die sich hauptsächlich auf Anwendungen für Dampfmaschinen, Lokomotiven und Dampftraktionsmaschinen konzentrierten.

Die ersten Versionen des modernen Zwangsschmiergeräts entstanden um die Jahrhundertwende. 1898 gründeten O. G. Kipp und ein weiterer Mann ein Unternehmen zur Herstellung eines von ihnen entwickelten automatischen Schmiersystems. 1902 verlegten sie ihren Sitz nach Madison, Wisconsin, und benannten das Unternehmen in Madison-Kipp Lubricator Co. um.

Im Jahr 1914 warb Madison-Kipp damit, der weltweit größte Hersteller von Zwangsschmiergeräten zu sein und bereits über 500.000 Stück produziert zu haben.

Der Hochleistungsschmierer Modell 50 konnte ein bis fünfzig Schmierstellen gegen Drücke bis zu 2000 psig (138 bar) aufnehmen.

Es nutzte das Kipp-Zylinder- und Kolbenprinzip, das ohne Rückschlagventile oder ähnliche Vorrichtungen auskam. Sichtrohre ermöglichten die Beobachtung der exakten Ölmenge, die zugeführt wurde, und Einstellknöpfe erlaubten die Feinjustierung der Zufuhr bis auf einen Bruchteil eines Tropfens pro Kolbenhub. Das Modell 50 wurde noch drei Jahrzehnte später produziert.

Die Manzel Brothers Co. aus Buffalo begann um 1905 mit der Produktion von Druckölpumpen. 1914 wurde dieses Modell HA routinemäßig mit einer 30-tägigen kostenlosen Testphase angeboten. (Foto: Manzel Brothers Co.)

Zwei weitere Zwangsschmiergeräte wurden 1904 patentiert. Eines davon, entwickelt von Henry Winkenwerder von der Milwaukee Metal Working Co., wurde von der Richardson-Phenix Co. in Milwaukee hergestellt. Richardson-Phenix-Schmiergeräte wurden Anfang des 20. Jahrhunderts intensiv beworben und verfügten über ein oder zwei Kammern für verschiedene Schmierstoffe sowie ein bis zwanzig Zuführungen für Drücke bis zu mehreren tausend psig.

Das andere Patent aus dem Jahr 1904 stammte von John F. McCanna, dessen Firma in Chicago es für kurze Zeit herstellte, bevor sie von der McCord Manufacturing Co. übernommen wurde. McCord aus Detroit produzierte Zwangsschmiergeräte für Lokomotiven sowie für frühe Automobile.

Bis 1915 wurden nur noch sehr wenige für Automobile verwendet, jedoch nahm der Einsatz von McCord-Schmiergeräten für Gasmotoren, Dampfmaschinen und Luftkompressoren aller Art und Typen rasant zu.

Die frühen McCord-Schmiergeräte waren mit ein bis vierzehn Zuleitungen erhältlich, darunter auch ein spezielles Doppelkammermodell für Dampfmaschinen sowie Luft- und Ammoniakkompressoren.

Adolf und Charles Manzel aus Buffalo besaßen zwischen 1905 und 1927 mehrere Patente für Ölpumpen und Druckschmiergeräte. Eine Anzeige der Manzel Brothers Co. aus dem Jahr 1908 zeigte ein mechanisches Schmiergerät mit ein bis sechs Zuführungen für Dampfmaschinen.

In einem Flugblatt von 1910 hieß es, Manzel besitze das größte Werk in den USA, das sich ausschließlich der Herstellung von Druckölpumpen widme.

Adolphs Patent von 1912 bildete jahrzehntelang die Grundlage für Manzels Zwangsschmiergeräte. Eine Anzeige von 1914 bot kostenlose 30-Tage-Testversionen an und versprach Einsparungen von 30 bis 60 % beim Schmierölverbrauch.

Der von Greene, Tweed & Co. aus New York hergestellte automatische Schmierapparat Rochester mit positivem Kupplungsantrieb wurde 1914 zur Schmierung aller Arten von Dampfmaschinen, Pumpen sowie Luft- und Ammoniakkompressoren eingesetzt. (Foto: Greene, Tweed & Co)

Graco Manzel Schmiersysteme sind auch heute noch erhältlich. Interessanterweise begann ein anderer Hersteller von Zwangsschmieranlagen bereits um 1922 mit dem Vertrieb von Manzel Schmiergeräten.

Sloan Brothers etablierte sich als Integrator kompletter Schmiersysteme und leistete Pionierarbeit bei der Anwendung der Verteilerblocktechnologie für Luft- und Gaskompressoren. Nachdem Wettbewerber nachzogen, begann Sloan in den 1970er Jahren mit der eigenen Herstellung von Schmierkomponenten.

Greene, Tweed and Co. wurde 1863 in Manhattan gegründet und war ein früher Hersteller von Kolbenstangendichtungen für Hubkolbenmaschinen.

Das Unternehmen stellte außerdem eine Reihe weiterer Produkte her, die es von Erfindern in Lizenz fertigte. Dazu gehörte der automatische Schmierapparat von Rochester, der ab 1914 in allen Arten von Dampfmaschinen, Pumpen sowie Luft- und Ammoniakkompressoren eingesetzt wurde. Dieser Schmierapparat nutzte einen internen Kupplungsantrieb und galt als „geräuschlos“.

Die Technologie der Zwangsschmiergeräte hat sich im Laufe des letzten Jahrhunderts stetig weiterentwickelt, und die heutigen zuverlässigen Schmiergeräte verfügen über hochentwickelte Überwachungs- und Schutzinstrumente .