DE102013221733A1 - Wälzlager - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager mit einem Außenring, einem Innenring, einem Käfig, in dem Käfig geführte, auf dem Innenring und Außenring abwälzende Wälzkörper sowie gegebenenfalls zumindest einer zwischen dem Innenring und dem Außenring angeordneten Dichtung und/oder Deckscheibe und mit einem in dem Wälzlager vorgesehenen Schmiermittel. Um bei niedrigen Temperaturen und längeren Standzeiten das Wälzlager vor Beschädigungen zu schützen, ist in dem Schmiermittel neben Fett ein Phasenwechselmaterial enthalten.

Description

• Gebiet der Erfindung
• Die Erfindung betrifft eine Wälzlagereinrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1.
• Hintergrund der Erfindung
• Gattungsgemäße Wälzlager enthalten ein Schmiermittel, welches bevorzugt im Bereich der während des Betriebs herrschenden Betriebstemperaturen die beste Schmierwirkung erzielt. Werden derartige Wälzlager in sehr kalten Umgebungen, beispielsweise bis –40°C betrieben und treten längere Betriebspausen beispielsweise von mehreren Stunden oder Tagen auf, kann das Wälzlager samt Schmiermittel so stark abkühlen, dass die Schmierfähigkeit bei Wiederinbetriebnahme des Wälzlagers nicht mehr gewährleistet ist. Bei regelmäßigem Wechsel von Stillstand und Betrieb können auf Dauer Lagerschäden entstehen.
• Ein Wechsel auf ein hierfür geeignetes Tieftemperaturschmiermittel kann bei tiefen Temperaturen die Schmiereigenschaften zwar bereitstellen, bei hohen Lagertemperaturen lediglich schlechte Schmiereigenschaften aufweisen. Schmiermittel für große Temperaturbereiche sind desweiteren kostenaufwendig.
• Zur Bereitstellung von Wärme sind Latenzwärmespeicher, beispielsweise regenerierbare Hand-/Taschenwärmer und dergleichen bekannt, welche Phasenwechselmaterialien (PCM, Phase Change Materials) einsetzen, die von außen zugeführte Energiemengen speichern und zeitversetzt wieder abgeben. Ein kommerzieller Handwärmer nimmt beispielsweise beim Schmelzen sehr viel Wärmeenergie auf, um diese latent zu speichern und erst beim Erstarren wieder abzugeben. Der Entladevorgang wird typischerweise durch das Knicken eines Metallplättchens ausgelöst, das einen Kristallisationskeim darstellt.
• Aufgabe der Erfindung
• Aufgabe der Erfindung ist, ein Wälzlager vorzuschlagen, dessen Schmiermittel bei Betriebstemperaturen die geforderten Eigenschaften aufweist und eine Schädigung des Wälzlagers bei Inbetriebnahme nach längerer Standzeit bei Temperaturen weit unterhalb der Betriebstemperatur verhindert oder vermindert.
• Allgemeine Beschreibung der Erfindung
• Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Die von diesem abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen des Gegenstand des Anspruchs 1 wieder.
• Als die Schmierfunktion bereitstellende Komponente in Form eines Grundfetts kommt bevorzugt ein Fett zum Einsatz, dessen Schmiereigenschaften im im Betriebsfall vorherrschenden Temperaturbereich des Wälzlagers ideal beziehungsweise optimal sind.
• Dem Schmiermittel werden Moleküle oder größere Partikel eines Phasenwechselmaterials als Additiv zugesetzt, die bei den im Betriebsfall herrschenden Temperaturen „geladen” werden, das heißt Wärmeenergie aufnehmen. Diese Additive in Form von Phasenwechselmaterialien speichern die Wärmeenergie als latente Wärme auch bei Abkühlen des Wälzlagers mit dem beinhalteten Schmiermittel.
• Beim oder vor dem Anfahren im ausgekühlten Zustand des Wälzlagers können die Additive wie Phasenwechselmaterialien aktiviert werden. Beispielsweise kann eine Kristallisierung dieser mittels Kristallisationskeimen erfolgen, indem beispielsweise Relativbewegungen von Komponenten des Wälzlagers, beispielsweise zwischen Außenring, Innenlager, Wälzkörpern, Käfig und dergleichen wie Überrollungen erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann ein externer Mechanismus, eine gezielte Anregung mit Schwingungen oder Strahlung und dergleichen zur Kristallisation des Phasenwechselmaterials herangezogen werden. Durch die abgegebene Wärme des Phasenwechselmaterials während dessen Phasenwechsels in Form von latenter Wärmeenergie wird das Schmiermittel schnell und schonend erwärmt, bevor das Wälzlager durch Mangelschmierung Schaden erleidet.
• Der Ladevorgang wie beispielsweise Phasenwechsel fest/flüssig des Phasenwechselmaterials entzieht dem Schmiermittel Wärmeenergie. Dieser Vorgang kann während des Betriebs bei geschickter Auslegung zur Kühlung von Schmiermittel und Wälzlager verwendet werden.
• Das vorgeschlagene Wälzlager eignet sich insbesondere für Lagerstellen in kalter Umgebung, beispielsweise für Bahnfahrzeuge wie Lokomotiven, Waggons und dergleichen und Bahnanlagen, beispielsweise Signalanlagen, Schranken und dergleichen, Windkraftanlagen, Anlagen zur Öl- und Gasförderung in Regionen mit kaltem Klima. Weiterhin können Anwendungen von Wälzlagern vorgesehen werden, bei denen ein großer Temperaturbereich mit Teilbereichen mit niedrigen Temperaturen abzudecken ist. Hierbei kann ein Schmiermittel mit Anteilen an Phasenwechselmaterialien gezielt auf den Betriebstemperaturbereich ausgelegt werden, wobei eine Inbetriebnahme des entsprechenden Wälzlagers nach Stillstand durch den Phasenwechsel-Erwärmungseffekt abgedeckt wird.

Claims (4)

1. Wälzlager mit einem Außenring, einem Innenring, einem Käfig, in dem Käfig geführte, auf dem Innenring und Außenring abwälzende Wälzkörper sowie gegebenenfalls zumindest einer zwischen dem Innenring und dem Außenring angeordneten Dichtung und/oder Deckscheibe und mit einem in dem Wälzlager vorgesehenen Schmiermittel, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schmiermittel Fett und Phasenwechselmaterial enthalten sind.
2. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Schmiereigenschaften des Fetts auf einen Betriebstemperaturbereich ausgelegt sind.
3. Wälzlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Phasenwechselmaterial im Fett gelöst ist.
4. Wälzlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Phasenwechselmaterial in Form von Partikeln in dem Schmiermittel enthalten ist.