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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lageranordnung mit zumindest einem Innenring und einem Außenring gemäß Patentanspruch 1. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung einen Brünierreparaturstift zur Reparatur von schadhaften Stellen einer brünierten Oberfläche einer solchen Lageranordnung gemäß Patentanspruch 7. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung eine säurefreie Tinte zum Beschichten einer Oberfläche einer solchen Lageranordnung gemäß Patentanspruch 9.
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Lageranordnungen, insbesondere Wälzlager, können brünierte Oberflächen aufweisen, die als Laufbahnen eine Vielzahl technischer und betriebsdauerverlängernder Eigenschaften liefern und als Lageraußenflächen unter anderem Korrosionsschutz bieten. Zur Herstellung einer solchen brünierten Oberfläche werden die Werkstücke oder die entsprechenden Oberflächen mit alkalischen Lösungen behandelt, um eine Schutzschicht durch die entstehende Oxidschicht auf der Oberfläche der Lageranordnung zu bilden.
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Allerdings erleiden solche brünierten Lageranordnungen bei Montage und Handhabung im äußeren Nicht-Funktionsbereich möglicherweise kleine Kratzer oder Abschürfungen. Diese beeinträchtigen zwar nicht die Funktion, sind aber als silberfarbene Schadstellen auf der schwarzen Brünierschicht zu erkennen.
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Bislang werden Kaltbrünierstifte bzw. Stahlätztintenstifte zur Reparatur von solchen Schadstellen verwendet, die auf saurer Basis arbeiten und die alkalisch erzeugte Heissbrünierung auflösen können. Stahlätztinten sind salpetersäurehaltige Flüssigkeiten, die Kupfer- und Selenverbindungen enthalten und auf der Oberfläche einen schwarzen Schwermetallniederschlag erzeugen. So erzeugen die Stifte zwar eine Schwärzung der beschädigten Stelle, aber hinterlassen einen stark sichtbaren Fleck auf den Flächen. Der Niederschlag einer Stahlätztinte ist mattschwarz ohne mögliche oder einstellbare Farbvarianz. Bei Ausbesserung einer brünierten Oberfläche ist dieser mattschwarze Bereich umgeben von einem Übergangsbereich, in dem kein Niederschlag erfolgte, die vorhandene Brünierung aber durch die Säure angegriffen wurde. Erst danach folgt, als dritter Farbton, die unbeschädigte Brünierung. Zusätzlich sind sie korrosiv und ihre Anwendung am Wälzlager daher nicht gestattet, da dies zu einer Korrosion von Oberflächen des Wälzlagers führen könnte. Daher werden bislang beschädigte Fläche nachbearbeitet, z.B. abgeschliffen, und neu brüniert. Dies führt allerdings zu sehr hohen Kosten ohne technischen Gegenwert.
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Es ist deshalb Aufgabe vorliegender Erfindung, eine Möglichkeit zu schaffen, schadhafte Stellen, insbesondere an Nichtfunktionsflächen von brünierten Wälzlagern, auf einfache und kostengünstige Weise auszubessern.
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Diese Aufgabe wird durch eine Lageranordnung gemäß Patentanspruch 1, einen Brünierreparaturstift gemäß Patentanspruch 7 und eine säurefreie Tinte gemäß Patentanspruch 9 gelöst.
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Die Lageranordnung weist zumindest einen Innenring und einen Außenring auf. Bei der Lageranordnung kann es sich beispielsweise um ein Wälzlager handeln, wobei zwischen dem Innenring und dem Außenring Wälzkörper angeordnet sind. Die Wälzkörper können Kugeln, Rollen, Nadeln oder irgendeine andere Art von Wälzkörpern sein. Alternativ kann die Lageranordnung auch ein Gleitlager sein.
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Es wurde durch den Erfinder herausgefunden, dass auf einfache Weise eine Oberfläche des Innenrings und/oder des Außenrings unter Verwendung einer säurefreien Tinte, insbesondere einer Druckertinte zum Beschriften von Metallteilen vorwiegend Metallhalbzeugen, wie Metallplatten und Metallrohren, eingefärbt werden kann. Da die Tinte säurefrei ist, wird die Oberfläche, beispielsweise eine alkalische Brünierung, nicht angegriffen und die bereits vorhandene Beschichtung nicht beeinträchtigt.
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Die Tinte kann durch Eintauchen der entsprechenden Oberfläche oder durch Bepinseln oder sonstiges Auftragen auf die Oberfläche aufgebracht werden. Da die Tinte eine sehr dünne Schicht (bevorzugt wenige Mikrometer) bildet, hat die Färbung der Oberfläche keinen Einfluss auf die Abmessungen der Lagerbauteile und kann daher auf beliebige Oberflächen aufgebracht werden.
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Des Weiteren kann die Tinte auf unterschiedlich bearbeitete Oberflächen (geölt, brüniert, etc.) aufgebracht werden, da sie sehr gute Hafteigenschaften zeigt. Insbesondere kann durch eine solche Tinte eine schadhafte Stelle einer brünierten Oberfläche der Lageranordnung ausgebessert werden. Auf diese Weise wird die schadhafte Stelle unsichtbar. Somit ist bei einer schadhaften Stelle der Lageranordnung kein Nachschleifen und Nachbrünieren erforderlich, sondern die schadhafte Stelle kann auf einfache Weise durch Auftragen der Tinte ausgebessert werden. Dies dient der Reparatur von Nichtfunktionsflächen, also von Flächen, die vorwiegend nur eine geschlossene schwarze Schicht benötigen, und nicht von Laufbahnen, welche die volle Funktionalität einer echten Brünierung benötigen und nicht tintengefärbt oder tintenausgebessert werden dürfen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Tinte organische Lösemittel, Farbmittel und Bindemittel auf. Insbesondere kann die Tinte 85 - 90 % Lösemittel aufweisen, wobei die Lösemittel vorzugsweise Butanon bzw. 22-Butanon und/oder Ethylmethylketon enthalten. Bei der Tinte kann es sich beispielsweise um eine Druckertinte für Metallbeschriftungen handeln, die sich in Versuchen als besonders geeignet gezeigt hat. Selbst auf poliertem Stahl zeigt die verwendete Tinte eine sehr gute Haftung. Die Tinte trocknet sehr schnell und ist öl- und wischfest. Da es sich um eine Tinte handelt, trägt diese kaum Dicke auf die z.B. brünierte Oberfläche auf. Im Gegensatz dazu zeigen Lackstifte eine Auftragsdicke, die auf einer dünnen Brünierungsschicht stark sichtbar waren, da sie sich im Vergleich zu der Brünierungsschicht erhaben sind. Des Weiteren ist die Tinte auch ohne Entölung der Oberfläche haltbar, da die Farbe durch die Ölschicht nach unten auf die zu beschichtende Fläche sinkt und an dieser anhaftet.
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Die Tinte kann in verschiedenen Farbtönen verwendet werden, wobei die Farbtöne vorzugsweise an die Farbe der Oberfläche, beispielsweise der Brünierung, angepasst ist. Beispielsweise kann durch Variation der Farbmittel bzw. Farbpigmente eine Tinte erreicht werden, die in grauschwarz oder rötlichschwarz vorliegt, sodass diese für Brünierungsausbesserungen verschiedener Metalle, unter anderem Einsatzstahl, verwendet werden kann (Einsatzstahl tendiert zu Brünierfarben mit einer leichten Rot-Tendenz, während durchhärtender Stahl zu schwarzer Brünierung neigt). Auch andere Farben könnten verwendet werden, um partiell Metallteile dauerhaft einzufärben, beispielsweise im Rahmen einer Beschriftung.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Lageranordnung eine partiell mit Tinte beschichtete Oberfläche auf. Beispielsweise kann die Tinte vor einem Brünieren auf eine Oberfläche der Lageranordnung in Form einer Beschriftung aufgebracht werden. Nach dem Brünieren kann die eventuell maximal oberflächenangegriffene Tinte mit Lösungsmittel abgewaschen werden und die Beschriftung erscheint als stahlblanke Schrift auf einem, durch die Brünierung schwarzen, Ring. Auch unabhängig von einem Brünieren oder nach einem Brünieren ist eine solche Beschriftung möglich. Des Weiteren kann die Tinte als eine Art unsichtbare Tinte verwendet werden, die nur unter UV oder ähnlichem Prüflicht erscheint. Auf diese Weise kann ein unsichtbares Logo auf eine Oberfläche der Lageranordnung gedruckt oder aufgetragen werden, das bei Echtheitszweifeln mit Prüflicht einer speziellen Wellenlänge gesucht und verifiziert werden kann.
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Um ein einfaches Auftragen der Tinte zu ermöglichen, wird gemäß einem weiteren Aspekt ein Brünierreparaturstift zur Reparatur von schadhaften Stellen einer brünierten Oberfläche einer Lageranordnung vorgeschlagen. Der Brünierreparaturstift kann insbesondere ein Reservoir aufweisen, in dem die säurefreie Tinte aufgenommen werden kann. Der Brünierreparaturstift kann beispielsweise eine Kapillarspitze in verschiedenen Dicken aufweisen, um die Tinte auf die Oberfläche der Lageranordnung aufzutragen.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das Reservoir ein Flüssigkeitsreservoir ohne aufsaugenden Innenkörper sein. Der Brünierreparaturstift kann eine Mischkugel aufweisen, die bei Schütteln die in dem Reservoir vorhandene Flüssigkeit aufmischt. Ein federbelastetes Ventil öffnet sich dann bei Druck auf die Kapillarspitze und gibt den Weg der Tinte in eine mit saugfähigem Material bestückte Zwischenkammer frei. Im saugfähigen Material eingebettet ist der geschlitzte Einlauf zur Kapillarspitze, welche aus Kunststoff besteht und die Tinte über eingebrachte Schnitte und Schlitze zur Spitze führt.
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Alternativ könnte die Tinte auch mittels eines Pinsels aufgetragen werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine säurefreie Tinte zum Beschichten einer Oberfläche einer Lageranordnung vorgeschlagen, wobei die Tinte organische Lösemittel, Farbmittel und Bindemittel aufweist. Insbesondere kann die Tinte 85 - 90 % Lösemittel aufweisen, wobei die Lösemittel vorzugsweise Butanon bzw. 22-Butanon und/oder Ethylmethylketon enthalten. Zusätzlich kann die Tinte unter 5 % 4-Methyl-Pentan-2-on (Methylisobutylketon) und Farbstoff enthalten. Des Weiteren kann Dimethylsulfoxid enthalten sein. Vorzugsweise liegt die dynamische Viskosität der Tinte bei 20°C im Bereich von 2,1-2,4 mPa*s. Die Dichte bei 20°C kann im Bereich von 0,836-0,838 g/cm3 liegen. Der Dampfdruck bei 20°C beträgt insbesondere ca. 105 hPa und die Zündtemperatur liegt vorzugsweise bei 514 °C. Die untere Ex-Grenze kann bei 1,8 Vol.-% und die obere Ex-Grenze bei 11,5 Vol.-% liegen. Der Siedebeginn der Tinte liegt vorzugsweise bei ca. 79 °C und der Siedebereich liegt zwischen 79 und 110 °C. Der Flammpunkt der verwendeten Tinte liegt insbesondere bei -6 °C.
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Die hier vorgeschlagene Tinte hat den Vorteil, dass sie sofort auf Stahl haftet, auch wenn dieser nur abgewischt und nicht entfettet wurde. Sie lässt sich mit Öl und Rubbeln nicht entfernen oder irgendwie schwächen, sondern nur mit Lösungsmitteln. In Versuchen hat sich gezeigt, dass die Tinte dauerhaft einem Phosphatierbad und temporär auch einem Brünierbad widerstehen kann.
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Die getrocknete Tinte übersteht einen kompletten Phosphatierprozess bzw. Manganphosphatierprozess unversehrt und kann somit als Ersatz eines Abdecklackes verwendet werden, um partielle Flächen des Werkstückes vor Beschichtung zu schützen. Während Abdecklacke wie zum Beispiel Galvano- oder Lötstopplacke teilweise thermisch ausgehärtet werden müssen und nach der Anwendung nur noch schwer und mit großer manueller Mühe abzuziehen sein können, kann die Tinte durch einfaches Bestreichen aufgetragen werden und danach mit geeignetem Lösemittel entfernt werden. Neben diesem erweiterten Anwendungsnutzen der Tinte ist hieran besonders bemerkenswert, dass sie hier einer sauren, insbesondere phosphorsäurehaltigen und bis 98°C heißen Lösung ausgesetzt wird, ohne ihre Haftung, Farbe oder Struktur zu verlieren.
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Ebenso ist die hier vorgeschlagene Tinte in der Lage, zumindest einen einstufigen Heissbrünierprozess zu überstehen. Dabei wird mit hochalkalischen, insbesondere stark hydroxidhaltigen, Lösungen bei etwa 145 °C gearbeitet.
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Hinsichtlich chemischer Resistenz ist die Tinte somit bekannten, filzstiftähnlichen Metallmarkierungsstiften weit überlegen. Für die Ausbesserung am Wälzlager sind vor allem die Ölbeständigkeit und Wischbeständigkeit entscheidend. Während sich filzstiftähnliche Metallmarkierungsstifte durch Wischen mit einem öligen Tuch sehr rasch auflösen, ist die beschriebene Tinte vollständig ölfest und wischfest. Mittels eines nichtkratzenden Tuches, das mit stark anlösendem Kriechöl durchnässt ist, kann auch unter hohem Andruck und intensivem manuellen Reiben die Tintenausbesserung nicht entfernt werden. Mit zunehmender Zeit erfolgt eine noch weitere Stabilisierung der Struktur der trockenen Tinte, welche sie auch gegen Lösemittel zunehmend resistent macht. Während sie anfangs noch leicht mit verschiedenen Lösemitteln entfernbar ist, was zur eventuellen Korrektur erwünscht ist, kann nach Tagen oder Wochen eine Entfernung nur noch mit ausgewählten Lösemitteln und einigem Aufwand erreicht werden.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen sind in der Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen angegeben. Dabei sind insbesondere die in der Beschreibung und in den Zeichnungen angegebenen Kombinationen der Merkmale rein exemplarisch, so dass die Merkmale auch einzeln oder anders kombiniert vorliegen können.
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Im Folgenden soll die Erfindung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben werden. Dabei sind die Ausführungsbeispiele und die in den Ausführungsbeispielen gezeigten Kombinationen rein exemplarisch und sollen nicht den Schutzbereich der Erfindung festlegen. Dieser wird allein durch die anhängigen Ansprüche definiert.
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Es zeigt:
- 1: eine schematische Schnittansicht eines Wälzlagers.
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Im Folgenden werden gleiche oder funktionell gleichwirkende Elemente mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
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In 1 ist ein Wälzlager 1 in einer stark vereinfachten Skizze dargestellt. Das Wälzlager 1 weist einen Innenring 2 und einen Außenring 4 auf. Zwischen den beiden Ringen 2, 4 sind Wälzkörper 6 rotierbar angeordnet. Die Wälzkörper 6 können durch einen nicht gezeigten Käfig zueinander beabstandet gehalten werden. Alternativ kann es sich statt dem Wälzlager 1 auch um ein Gleitlager handeln.
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Die verschiedenen Bauteile des Wälzlagers 1, beispielsweise der Innenring 2 oder der Außenring 4, können mit einer säurefreien Tinte partiell eingefärbt sein. Die Tinte kann durch Auftragen auf die entsprechende Oberfläche oder durch Eintauchen des Bauteils in die Tinte aufgebracht werden. Nachdem die Tinte auf die Oberfläche aufgebracht ist, ist eine sehr dünne Schicht ohne sichtbare Auftragsdicke, beispielsweise nur wenige Mikrometer, vorhanden, die eine Färbung der entsprechenden Oberfläche verursacht.
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Die Tinte kann insbesondere auch auf eine schadhafte Stelle einer brünierten Schicht des Innenrings 2 oder des Außenrings 4 aufgebracht werden. Bei Lagern werden häufig Oberflächen brüniert, indem die Lagerbauteile, wie beispielsweise der Innenring 2 oder der Außenring 4, in eine alkalische Lösung eingetaucht werden, die eine Mischoxidationsschicht an der Oberfläche hervorruft. Bei der Montage der Lageranordnung 1 kann es zu einem Verkratzen der Brünierungsschicht kommen, die nur wenige Mikrometer dick ist. Zwar stören solche Kratzer die Funktionalität der Schicht nicht, allerdings ist es gewünscht, dass solche Kratzer nicht zu sehen sind. Bisher wurde daher eine Nachbrünierung solcher Oberflächen durchgeführt. Hierzu ist es jedoch erforderlich, die Oberflächen unter Umständen erst abzuschleifen, und dann anschließend noch einmal nach zu brünieren. Dies verursacht hohe Kosten. Zudem ist das Nachbrünieren für ein Wälzlager nur verträglich, wenn wichtige Flächen ausführlich mechanisch nachbearbeitet wurden, ansonsten drohen funktionskritische Schäden.
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Um dies zu vermeiden, kann bei der hier beschriebenen Lageranordnung 1 eine schadhafte Stelle einer brünierten Oberfläche eines Elements der Lageranordnung 1, beispielsweise des Innenrings 2 oder des Außenrings 4, durch Auftragen der Tinte gefärbt werden.
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Die Tinte ist vorzugsweise lösemittelhaltig und enthält keine Säure, wodurch eine brünierte Schicht, die bereits auf der Oberfläche vorhanden sein kann, nicht angegriffen wird. Da es sich um eine sehr dünnflüssige Flüssigkeit handelt, kann die Tinte in einer sehr geringen Dicke aufgetragen werden, wodurch kein Unterschied in der Dicke zwischen der schadhaften Stelle, die mit Tinte behandelt ist, und der restlichen brünierten Schicht zu erkennen ist. Die Tinte kann Farbmittel enthalten, um die Oberfläche einzufärben oder um die schadhafte Stelle in der Farbe der übrigen Brünierungsschicht anzupassen.
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Durch die hier beschriebene Lageranordnung ist es möglich, ein Nachschleifen und Nachbrünieren einer beschädigten brünierten Oberfläche zu vermeiden, indem stattdessen schadhafte Stellen mit einer Tinte ausgebessert werden. Des Weiteren kann durch die Tinte auch eine Färbung der Lageranordnung 1 oder deren Bauteile, beispielsweise des Innenrings 2 und des Außenrings 4, außerhalb von Funktionsflächen durchgeführt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Wälzlager
- 2
- Innenring
- 4
- Außenring
- 6
- Wälzkörper
