DE102004015176A1

DE102004015176A1 - Lager

Info

Publication number: DE102004015176A1
Application number: DE102004015176A
Authority: DE
Inventors: Ferdinand Schweitzer; Andreas Pichler; Peter Reithmayr
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2004-03-27
Filing date: 2004-03-27
Publication date: 2005-10-13

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Lager (1), insbesondere ein Wälzlager, das mindestens einen Außenring (2) und einen Innenring (3) aufweist. Um die Lagertemperatur insbesondere beim Einsatz wärmeempfindlicher Schmiermedien zu reduzieren, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass mindestens einer der Ringe (2, 3) mindestens einen Hohlraum (4) aufweist, der zumindest teilweise mit einem Medium, vorzugsweise mit einem Metall oder Öl, gefüllt ist, das einen Schmelzpunkt von höchstens 250 DEG C aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Lager, insbesondere ein Wälzlager, das mindestens einen Außenring und einen Innenring aufweist.

In manchen Anwendungsfällen, beispielsweise in der Lebensmittelindustrie, werden Wälzlager an Orten eingesetzt, die einer besonders hohen thermischen Belastung ausgesetzt sind. Beispielsweise sind hier Lager in Industriebacköfen zu nennen, die bei Temperaturen von deutlich über 100 °C einsatzfähig bleiben müssen. Ein besonderes Problem ist hierbei, dass aufgrund der Verarbeitung von Lebensmitteln besondere Anforderungen an das Schmiermittel des Lagers gestellt werden müssen, da ausgeschlossen werden muss, dass es zu einer Kontamination der verarbeiteten Lebensmittel durch Schmieröl oder Schmierfett kommt.

Es sind zwar Schmierfette bekannt, die in der Lebensmittelindustrie in Lagern eingesetzt werden können, ohne gesundheitliche Bedenken hervorzurufen. Allerdings zeichnen sich derartige Fette mitunter in negativer Weise dadurch aus, dass sie insbesondere bei höheren Temperaturen sehr schnell unbrauchbar werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Lager der eingangs genannten Art für eine lange Gebrauchsdauer so auszulegen, dass es bei höheren Temperaturen einsatzfähig ist und dennoch zum Einsatz in der Lebensmittelindustrie tauglich ist, ohne dass Belastungen des zu verarbeitenden Guts zu befürchten sind.

Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Ringe des Lagers mindestens einen Hohlraum aufweist, der zumindest teilweise mit einem Medium gefüllt ist, das einen Schmelzpunkt von höchstens 250 °C aufweist. Bei diesem Medium handelt es sich vorzugsweise um ein Metall oder um Öl.

Die Erfindung stellt darauf ab, dass besondere Vorkehrungen getroffen werden, um die Lagerringe besonders gut thermisch leitend zu machen. Hierdurch kann erreicht werden, dass über die Lagerringe ein hoher Wärmestrom abgeführt werden kann, was wiederum zur Folge hat, dass die Betriebstemperatur des Lagers auch bei höherer Umgebungstemperatur relativ niedrig gehalten werden kann. Namentlich kann aufgrund der erhöhten thermischen Leitfähigkeit auf das Lager einwirkende Wärme besser abgeführt werden, so dass insbesondere das Schmierfett im Lager einer geringeren thermischen Belastung ausgesetzt ist, als dass das ohne den erfindungsgemäßen Vorschlag der Fall wäre.

Weiterbildungsgemäß ist vorgesehen, dass das Medium einen Schmelzpunkt von höchstens 150 °C aufweist. Besonders bewährt hat sich als Medium Natrium, das sich durch eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit auszeichnet und bei ca. 100 °C schmilzt.

Mit Vorteil ist der mindestens eine Hohlraum im Lagerring zu 20 % bis 80 % seines Volumens mit dem Medium gefüllt; besonders bevorzugt wird eine Füllung des Hohlraums zu 30 % bis 40 % seines Volumens vorgesehen.

Der Hohlraum kann als koaxial zur Achse des Rings ringförmig umlaufender Raum ausgebildet werden.

Eine diesbezüglich besonders vorteilhafte Fertigungsmöglichkeit besteht darin, dass der Ring aus mindestens zwei Teilen besteht, die bleibend miteinander verbunden sind.

Die beiden verbundenen Teile sollten dabei einen gasdichten Verbund bilden.

Nach einer Fertigungsmöglichkeit ist vorgesehen, dass die beiden Teile des Rings durch Kleben miteinander verbunden werden. Alternativ dazu kann vorgesehen werden, dass die beiden Teile des Rings durch Reibschweißen, durch Laserschweißen oder durch Elektronenstrahlschweißen miteinander verbunden sind.

Das vorgeschlagene Lager kommt bevorzugt in einer Anlage zum Einsatz, insbesondere in einem Ofen und namentlich in einem Backofen, in dessen Betrieb zumindest Teile der Anlage einer erhöhten Temperatur, insbesondere einer Temperatur von mindestens 100 °C, ausgesetzt sind.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung stellt sicher, dass das Lager und insbesondere dessen Lagerringe eine hinreichende Wärmeleitfähigkeit hat bzw. haben, so dass ein Hitzestau im Bereich des Lagers ausgeschlossen wird. Vielmehr wird Wärme schnell nach außen abgeführt, so dass insgesamt im Lagerinneren eine reduzierte Temperatur herrscht – verglichen mit einer Situation, wie sie ohne den Erfindungsvorschlag vorläge.

Hierdurch arbeitet das Lager generell in einem niedrigeren Temperaturbereich, was es möglich macht, auch Fette für eine hinreichend lange Gebrauchsdauer des Lagers einzusetzen, die für die Lebensmittelindustrie geeignet sind.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
1 den Radialschnitt durch ein Kugellager,
2 die perspektivische Ansicht des Lagers nach 1 in teilweise geschnittener Ansicht und
3 eine Teilansicht des Radialschnitts durch das Lager gemäß 1.
Das in den Figuren dargestellte Lager ist für den Einsatz in einem Industriebackofen vorgesehen. In diesem herrschen Temperaturen von zumeist deutlich über 100 °C. Die Temperaturen können auch 200 °C erreichen und überschreiten. Aufgrund des Einsatzfalls ist das Lager mit einem an sich bekannten Lagerfett gefüllt, das hinsichtlich einer gesundheitlichen Belastung unbedenklich ist. Dieses Fett setzt jedoch eine Betriebstemperatur voraus, die niedriger als bei vergleichbaren Anwendungen liegt.
Das Lager 1 weist einen Außenring 2 und einen Innenring 3 auf, zwischen denen Wälzkörper 6 angeordnet sind, die in üblicher Weise durch einen Käfig 7 geführt werden. Die Drehachse des Lagers und damit des Außenrings 2 und des Innenrings 3 ist mit 5 bezeichnet.
Sowohl der Außenring 2 als auch der Innenring 3 sind mit je einem Hohlraum 4 versehen, der – was in den Figuren nicht näher dargestellt ist – mit Natrium gefüllt ist, wobei der Hohlraum 4 zu ca. 30 % bis 40 % seines Volumens mit diesem Metall gefüllt ist.
Im Betrieb des Lagers 1 erhitzt es sich auf über 100 °C, was bedeutet, dass das Natrium, das sich in den Hohlräumen 4 befindet, flüssig wird. Aufgrund der sehr guten Wärmeleitfähigkeit von Natrium wird damit erreicht, dass Wärme, die beispielsweise im Bereich des Innenrings 3 auf das Lager 1 wirkt, schnell in radialer Richtung abtransportiert werden kann und an ein – nicht dargestelltes – Gehäuse übertragen wird. Ist die Kontaktstelle des Außenrings 2 zum Gehäuse durch im Gehäuse angeordnete Kühlelemente gekühlt, wird es in einfacher Weise möglich, den Bereich der Wälzkörper 6, in den das Schmierfett eingebracht ist, soweit zu kühlen, dass es zu keiner Schädigung des Fettes kommt. Dadurch wird eine hohe Gebrauchsdauer des Lagers erreicht.
Wie insbesondere in 3 zu sehen ist, bestehen die beiden Ringe 2 und 3 jeweils aus zwei Teilringen. Der Außenring 2 weist ein erstes Teil 2a und ein zweites Teil 2b auf, während der Innenring 3 ein erstes Teil 3a und ein zweites Teil 3b hat. Die beiden Teile 2a und 2b bzw. 3a und 3b sind separat hergestellt und mit einer Eindrehung versehen, die jeweils einen Teil des Hohlraums 4 bildet. Werden die Teile 2a und 2b bzw. 3a und 3b miteinander verbunden, und zwar an der Verbindungsstelle 8, wird sowohl im Außenring 2 als auch im Innenring 3 ein abgeschlossener Hohlraum 4 gebildet, in dem das Natrium untergebracht ist.
Wichtig ist in diesem Zusammenhang ein gasdichter Verbund der Teile 2a und 2b bzw. 3a und 3b. Als Verbindungstechniken kommen Kleben oder Schweißen in Frage, wobei sich beim Schweißen insbesondere Reibschweißen und Laserschweißen bewährt hat.
Das vorgeschlagene Lager kann mit der erläuterten Ausgestaltung im Betrieb in seiner Temperatur soweit reduziert werden, dass der Schmierstoff thermisch nicht mehr belastet wird, wodurch sich eine längere Schmierstoffgebrauchsdauer ergibt.
Durch das Vorsehen mediengefüllter Hohlräume kann über entsprechende Kühlung des Innen- und/oder des Außenrings des Lagers dafür gesorgt werden, dass ein hinreichender Wärmetransfer aus dem Lager heraus erfolgt, um das gewünschte Ziel einer niedrigen Betriebstemperatur zu erreichen.

1: Lager
2: Außenring
2a: Teil des Außenrings
2b: Teil des Außenrings
3: Innenring
3a: Teil des Innenrings
3b: Teil des Innenrings
4: Hohlraum
5: Achse des Außenrings/Innenrings
6: Wälzkörper
7: Käfig
8: Verbindungsstelle

Claims

Lager (1), insbesondere Wälzlager, das mindestens einen Außenring (2) und einen Innenring (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Ringe (2, 3) mindestens einen Hohlraum (4) aufweist, der zumindest teilweise mit einem Medium, vorzugsweise mit einem Metall oder mit Öl, gefüllt ist, das einen Schmelzpunkt von höchstens 250 °C aufweist.
Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium einen Schmelzpunkt von höchstens 150 °C aufweist.
Lager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium Natrium ist.
Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Hohlraum (4) zu 20 % bis 80 % seines Volumens mit dem Medium gefüllt ist.
Lager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Hohlraum (4) zu 30 % bis 40 % seines Volumens mit dem Medium gefüllt ist.
Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (4) als koaxial zur Achse (5) des Ringes (2, 3) ringförmig umlaufender Raum ausgebildet ist.
Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (2, 3) aus mindestens zwei Teilen (2a, 2b, 3a, 3b) besteht, die bleibend miteinander verbunden sind.
Lager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Teile (2a, 2b, 3a, 3b) des Rings (2, 3) gasdicht miteinander verbunden sind.
Lager nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Teile (2a, 2b, 3a, 3b) des Rings (2, 3) durch Kleben miteinander verbunden sind.
Lager nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Teile (2a, 2b, 3a, 3b) des Rings (2, 3) durch Reibschweißen, durch Laserschweißen oder durch Elektronenstrahlschweißen miteinander verbunden sind.
Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass es Bestandteil einer Anlage, insbesondere eines Ofens, vorzugsweise eines Backofens, ist, in deren Betrieb zumindest Teile der Anlage einer erhöhten Temperatur, insbesondere einer Temperatur von mindestens 100 °C, ausgesetzt sind.