KR20150068987A

KR20150068987A - 매체 윤활식 베어링

Info

Publication number: KR20150068987A
Application number: KR1020157012248A
Authority: KR
Inventors: 니코 키르히호프; 크리스티안 슐테-뇔레; 토마스 뢰쉐; 루퍼트 슈팃칭어; 이리나 주스케
Original assignee: 섀플러 테크놀로지스 게엠베하 운트 코. 카게
Priority date: 2012-10-12
Filing date: 2013-09-17
Publication date: 2015-06-22
Also published as: CA2881916A1; DE102012218619A1; CN104718386A; US20150252840A1; EP2906841A1; WO2014056496A1; CN104718386B

Abstract

본 발명은 매체 윤활식 베어링, 특히 구름 베어링 또는 미끄럼 베어링에 관한 것이며, 상기 베어링은 2개의 베어링 륜(1, 2)과, 각각의 베어링 륜(1, 2) 상에 배치되는 각각의 베어링 궤도(3, 4)와, 두 베어링 륜 중 하나 이상의 베어링 륜(1)에 할당되는 희생 양극(6)을 포함한다. 본 발명의 과제는, 자신의 작동 거동이 희생 양극에 의해 약간의 영향만을 받는, 희생 양극을 포함하는 매체 윤활식 베어링을 명시하는 것으로서, 상기 과제는 본 발명에 따라서, 희생 양극(6)이 베어링 륜들(1, 2) 사이에 형성되는 베어링 내부(7)의 외부에 배치되며, 희생 양극(6)은 베어링 내부(7)와 전기 전도 방식으로 연결되는 것을 통해 해결된다.

Description

매체 윤활식 베어링{BEARING LUBRICATED WITH A MEDIUM}

본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따른 매체 윤활식 베어링에 관한 것이다.

실제로 베어링을 에워싸는 액상 주변 매체에 의해 침투되고 특히 윤활되는 이른바 매체 윤활식 베어링은 공지되어 있다. 주변 매체는 특히 전해질일 수 있으며, 구체적으로는 물이며, 특히 베어링 륜들(bearing ring)을 위해 내부식성의 특정한 재료들이 제공되지 않는 한, 염화물 이온들로 인해 베어링의 베어링 륜들의 재료의 부식을 야기하는 염수일 수 있는데, 상기 내부식성 재료의 사용과 관련하여 비용 측면에서 불리하다. 특히 구름 베어링의 강재는 염수에서 부식, 특히 점 부식(pitting corrosion)되는데, 부식에 대한 적합한 조치들이 취해지지 않는 한, 이런 부식이 진행되는 동안에, 특히 구름 베어링의 베어링 궤도들, 요컨대 구름 베어링의 회전체의 궤도륜들이 단시간 후 손상된다.

실제로, 전기 화학적인 측면에서 보호할 부품보다 가치가 좀 더 낮은 재료로 이루어진 희생 양극(sacrificial anode)과, 부식의 영향을 받는 부품을 전기 전도 방식으로 연결함으로써, 희생 양극의 재료가 부품의 재료 대신 부식되고 용해되게 하는 것이 공지되어 있다.

WO 2009/135482 A2는, 마지막 실시예(도 10)로서, 2개의 베어링 륜과, 각각의 베어링 륜 상에 배치되고 회전체를 위한 구름 궤도로서 형성되는 각각의 베어링 궤도를 갖는 베어링으로서, 물로, 특히 염수로 매체 윤활되는 구름 베어링으로 형성된 베어링을 기술하고 있는데, 상기 두 베어링 륜 사이에서는 베어링 내륜의 외주면과 베어링 외륜의 내주면에 의해 범위 한정되는 베어링 간극이 제한된다. 두 베어링 륜 각각에는 각각의 희생 양극이 할당되며, 각각의 희생 양극은 환형 부품으로서 베어링 간극을 범위 한정하면서 서로 향해 있는 원주면들 상에서 각각의 홈부 내에 수용되며, 그럼으로써 각각의 희생 양극은 보호할 베어링 궤도, 요컨대 회전체의 각각의 미끄럼 면 바로 가까이에 배치된다. 이 경우, 예컨대 아연으로 구성될 수 있는 희생 양극이 부식으로 인해 용해될 때 수산화 아연과 같은 생성물이 이른바 백색 녹으로서 궤도륜들 가까이에 형성되어 부분적으로 궤도륜들 상에 용착될 수 있다는 단점이 있다. 그 밖에도, 구름 베어링의 작동 중에 소모되는 희생 양극들의 교체 비용이 높다는 단점이 있다. 마찬가지로, 홈부들도 궤도륜들과 더불어 베어링 륜을 전체적으로 약화시킨다는 단점이 있다.

본 발명의 과제는, 베어링의 작동 거동이 희생 양극에 의해 거의 영향을 받지 않는, 희생 양극을 포함하는 매체 윤활식 베어링을 제공하는 것이다.

상기 과제는, 서두에 언급한 베어링에 대해 본 발명에 따라서, 희생 양극이 베어링 륜들 사이에 형성되는 베어링 내부의 외부에 배치되며, 희생 양극은 베어링 내부와 전기 전도 방식으로 연결되는 것을 통해 해결된다.

하나 이상의 희생 양극은, 희생 양극에 할당되어 희생 양극에 의해 보호되어야 하는 베어링 륜에 대해 전기 전도 방식으로, 예컨대 베어링의 주변에 배치되며, 베어링 내부에서, 다시 말하면 두 베어링 륜 사이의 영역에서 공간을 요하지 않는다. 베어링 내부에 대한 전기 전도성 연결은, 베어링 궤도를 포함한 베어링 내부가 보호되는 것을 보장하고, 이때 윤활 매체는 전해질로서 작용한다.

희생 양극의 재료가 부식으로 인해 용해될 때 발생하는, 예컨대 수산화 아연과 같은 생성물들은, 이물질들을 배척하는 베어링 궤도들로부터 멀리 떨어져, 베어링의 외부에서 발생한다. 그 밖에, 하나 이상의 희생 양극은 대형 구조로 형성되어, 베어링 내부에서 최종적으로 제한되는 장착 공간보다 훨씬 더 큰 질량의 부피를 가지며, 그럼으로써 희생 양극은 상대적으로 더 오랜 시간 동안 자신의 기능을 수행할 수 있게 된다.

그 밖에, 베어링 내부의 외부에 희생 양극을 배치하는 것을 통해, 유지보수하는 경우에 희생 양극의 교환은 간소화된다.

바람직하게, 희생 양극은 두 베어링 륜 중 하나의 베어링 륜의 단부면 상에 배치된다. 특히 하나 이상의 희생 양극은 두 베어링 륜 중 정지해 있는 베어링 륜의 쉽게 접근할 수 있는 단부면 상에 배치된다.

이에 대안으로 또는 보충하여, 희생 양극 내지 추가 희생 양극은 베어링으로부터 이격되고 공간상 베어링 륜들로부터 분리되어 주변 구조물에, 특히 희생 양극의 수용을 위해 특별히 제공되는 수용부 내에 배치될 수 있다.

바람직하게, 두 베어링 륜들 중 하나 이상의 베어링 륜, 특히 두 베어링 륜 모두의 단부면들, 그리고 베어링 내부를 등지는 방향으로 향하는 원주면들은 절기 절연부를 포함한다. 전기 절연부는, 희생 양극이 자신에 할당된 베어링 륜만을 보호하고 베어링 륜 상에 인접하는 베어링 주변은 보호하지 않게 하는 것을 보장한다. 절연부의 재료로서는, 세라믹 재료, 테플론(Teflon) 또는 PEEK(폴리에테르에테르케톤)과 같은 폴리머, 폴리머 래커, 폴리머 기반의 복합 재료(예: 섬유 강화 플라스틱, 특히 페놀수지 또는 에폭시드 수지와 같은 섬유 강화 수지로 이루어진 경화 복합 재료), 또는 유리 재료가 제공될 수 있으며; 절연부는, 희생 양극에 할당된 베어링 륜의 단부면들 상에, 또는 베어링 내부를 등지는 방향으로 향하는 원주면 상에 고정되는 특별한 부품으로서 형성될 수 있거나, 베어링 륜의 표면의 코팅층으로서 형성될 수 있다. 자명한 사실로서, 베어링 륜이 내부에 고정되는 베어링 고정구의 보어, 또는 베어링 륜이 상부에 배치되는 샤프트의 표면도 전기 절연부를 포함한다.

바람직하게, 베어링 내부와 희생 양극의 전기 전도성 연결부는 절연 도체 케이블을 포함한다.

바람직하게, 도체 케이블과 관련하여, 희생 양극은, 전기 전도성 접착제, 전기 전도성 납땜층 또는 프레스 이음부를 통해 도체 케이블의 전기 도체와 연결된다.

바람직하게, 도체 케이블은 베어링 내부에서, 베어링 륜들 중 하나의 베어링 륜의 베어링 궤도에 대해 실질적으로 평행하게 연장되는 환형 전극에서 종결된다. 환형 전극은, 베어링 궤도의 임계 영역이 임계 영역의 연장부를 따라서 동일한 전기 화학 전위 상에서 유지되며, 특히 점 부식은 시작점을 찾을 수 없게 하는 것을 보장한다.

바람직하게, 희생 양극은 두 베어링 륜 중 하나의 베어링 륜과만 전기 전도 방식으로 연결되며, 전기 접촉부, 특히 미끄럼 접점은 희생 양극과 연결되는 베어링 륜과 또 다른 베어링 륜 사이에 형성된다. 미끄럼 접점은 특히 흑연 브러시들을 통해 형성될 수 있다.

본 발명의 추가의 장점들 및 특징들은, 종속 청구항들뿐만 아니라 일 실시예의 기술내용에서 제시된다.

본 발명은 하기에서 첨부한 도면을 참조하여 더 상세하게 기술되고 설명된다.

도 1은 본 발명에 따른 매체 윤활식 베어링의 일 실시예를 개략적으로 도시한 부분 단면도이다.

도 1에는, 외륜으로서 형성된 제1 베어링 륜(1)과, 내륜으로서 형성된 제2 베어링 륜(2)을 포함하여 구름 베어링으로서 형성된 베어링이 도시되어 있으며, 두 베어링 륜(1, 2) 각각에는 구름 베어링의 회전체(5)를 위해 구름 궤도로서 형성된 각각의 베어링 궤도(3, 4)가 제공된다.

베어링은 매체 윤활식 베어링으로서 형성되며, 다시 말하면 액상 주변 매체에 의해 침투되며, 주변 매체는 베어링 궤도들(3, 4)을 윤활한다. 요컨대 주변 매체는 특히 물이며, 특별히, 베어링 륜들(1, 2)의 재료, 요컨대 구름 베어링의 강재를 점 부식으로 부식시키면서 특히 베어링 궤도들(3, 4)의 근처에서 점 형태로 용해할 수 있는, 염화물 이온들로 인해 부식성이 있는 염수이다.

그 밖에, 베어링은 희생 양극(6)을 포함하고, 이 희생 양극은 제1 베어링 륜(1)에 할당되고, 요컨대 제1 베어링 륜(1)과 전기 전도 방식으로 연결되며, 그럼으로써 희생 양극(6)의 재료, 예컨대 아연 또는 아연-알루미늄이, 제1 베어링 륜(1)의 구름 베어링의 강재 대신, 부식으로 인해 용해된다.

희생 양극(6)의 경우, 희생 양극(6)은 베어링 륜들(1, 2) 사이에 형성되는 원형 베어링 내부(7)의 외부에 배치되며, 희생 양극(6)은 베어링 내부(7)와 전기 전도 방식으로 연결된다.

막대 형태로 형성되는 희생 양극(6)은, 베어링의 외부에서, 베어링의 두 베어링 륜(1, 2)으로부터 이격되어, 하우징의 섹션 상에 배치되며, 예컨대 하우징에 제공된 수용 홈부 내에, 또는 희생 양극의 수용을 위해 제공되어 하우징 상에 고정된 부품 내에 수용된다.

희생 양극(6)은, 도시된 실시예에서, 베어링 륜(1)에 대해 전기 절연부(11)를 통해 이격되며, 이때 전기 도체가 절연부(11)를 관통한다. 특히, 제1 베어링 륜(1)의 단부면들(8, 9), 그리고 베어링 내부(7)를 등지는 방향으로 향해 있는 베어링 륜의 외주면(10)은 하우징에 대한, 그리고 그에 따른 하우징 상에 수용된 희생 양극(6)에 대한 전기 절연부(11)를 포함하며, 제1 베어링 륜(1)의 외주면(10)은 하우징 보어 내에서 하우징 상에 고정된다. 전기 절연부(11)는, 제1 베어링 륜(1)의 단부면들(8, 9)뿐만 아니라 베어링 내부(7)로부터 이격 방향으로 향하는 그 외주면의 코팅층으로서 형성되며, 코팅층은 세라믹 또는 플라스틱으로 형성되며, 코팅층의 재료가 베어링의 주변 매체 내에서 단지 미미한 팽윤 거동을 나타내도록 선택된다.

제2 베어링 륜(2)의 경우에도, 마찬가지로, 단부면들(12, 13)과, 베어링 내부(7)를 등지는 방향으로 향하는 내주면(14)도 절기 절연부(15)를 포함한다. 그에 따라, 제2 베어링 륜(2)은 미도시된 샤프트에 대해 전기 절연 방식으로 형성되며, 회전체(5)는 전기 전도성 금속으로 또는 세라믹으로 구성될 수 있다.

희생 양극(6)이 베어링 내부(7)와 전기 전도 방식으로 연결되도록 하기 위해, 베어링 내부(7)와 희생 양극(6)의 전기 전도성 연결부는 절연 도체 케이블(16)을 포함한다. 절연 도체 케이블(16)은 구리 도체뿐만 아니라, 이 구리 도체를 에워싸는 플라스틱 절연부를 포함한다. 도체 케이블(16)은 제1 베어링 륜(1)의 제1 단부면(8)에서 제1 베어링 륜의 절연부(11)를 관통하여, 희생 양극(6)과 제1 베어링 륜(1) 사이의 전기 전도성 접점을 형성한다. 도체 케이블(16)의 제1 단부는, 희생 양극(6)의 전기 전도성 재료가 전기 전도성 접착제, 프레스 이음부 또는 전기 전도성 납땜층을 통해 도체 케이블(16)의 전기 구리 도체와 연결되는 방식으로, 희생 양극(6)과 전기 전도 방식으로 연결된다. 도체 케이블(16)의 제2 단부는, 제1 베어링 륜(1)의 금속 몸체 내에 제공되는 블라인드 홀 내에 수용되며, 구리 도체는 블라인드 홀의 바닥부와 전기 전도 방식으로 접촉하며, 그럼으로써 적어도 섹션별로 특히 베어링 궤도(3)에 인접하면서 코팅되지 않은 제1 베어링 륜(1)의 내주면(17)이면서 일측 면 쪽으로 베어링 내부(7)를 범위 한정하고 코팅층을 포함하지 않는 상기 내주면은 희생 양극(6)을 통해 전기 화학적으로 보호된다. 블라인드 홀은, 그 외에, 제1 베어링 륜(1)의 재료와 도체 케이블의 제2 단부의 접촉점에서 녹 형성이 발생하지 않는 것을 보장하는 재료로 채워진다. 제1 베어링 륜(1)의 내주면(17) 상에서는 부식성 염수가 제1 베어링 륜(1)의 쉽게 부식되는 구름 베어링의 강재와 직접 접촉하지만, 그러나 희생 양극(6)과의 전기 전도성 연결로 인해 내주면(17) 상에서는 실질적인 부식이 발생하지는 않는다.

도시된 실시예의 경우, 희생 양극(6)은 제1 베어링 륜(1)과만 직접 전기 전도 방식으로 연결되며, 전기 접촉부(18), 요컨대 미끄럼 접점, 특히 흑연으로 이루어진 브러시 접점은 희생 양극과 직접 연결되는 제1 베어링 륜(1)과 제2 베어링 륜(2) 사이에 형성된다. 접촉부(18)는 예비 필터로서 작용하면서 베어링 내부(7)로 오염물의 침투를 억제하는 밀봉 화합물(19)의 내부에 수용된다.

접촉부(18)는 제1 베어링 륜(1)의 내주면(17)의 금속 표면을 제2 베어링 륜(2)의 외주면(20)의 마찬가지로 금속인 표면과 연결하며, 두 원주면(17, 20)는 양쪽 면에 대해 베어링 내부를 범위 한정하며, 도시된 레이디얼 베어링의 경우 환형으로 외주를 따라 연장되는 베어링 간극을 정의한다.

자명한 사실로서, 베어링 내부(7)를 범위 한정하는 베어링 륜들(1, 2)의 두 원주면(17, 20) 중 하나 이상의 원주면은, 특히 베어링 궤도(3, 4)에 대해 이격되어 부식을 억제하는 패시브 코팅층을 포함할 수 있다.

또한, 자명한 사실로서, 케이블 도체(16)의 제2 단부는 제1 베어링 륜(1)의 블라인드 홀의 바닥부에서 종결되지 않아도 될뿐더러, 환형 전극 내에서 종결될 수 있으며, 환형 전극은 베어링 궤도들(3, 4)에 대해 평행하게 연장된다.

그 밖에, 자명한 사실로서, 제1 베어링 륜(1)과 희생 양극(6)을 연결하는 단일의 케이블 도체(16)가 하나 이상 제공될 수 있다. 그 밖에도, 두 베어링 륜(1, 2)은 각각 하나 이상의 전기 도체를 포함한 공통 희생 양극(6)과 연결될 수 있으며; 공통 희생 양극(6)은 예컨대 정지해 있는 베어링 륜의 단부면 상에 배치되고 예컨대 미끄럼 접점을 통해 회전하는 베어링 륜과 전기 전도 방식으로 연결된다.

앞서 기술한 실시예의 경우, 희생 양극(6)은 공간상 베어링으로부터 분리되는 방식으로 배치되었다. 자명한 사실로서, 희생 양극(6)은, 제1 베어링 륜으로부터 절연부(11)를 통해 단부면(8)의 영역에서 전기 절연되고 짧은 전기 도체를 통해 제1 베어링 륜(1)의 전도성 몸체와 전기 전도 방식으로 연결되면서, 제1 베어링 륜(1)의 단부면(8) 상에 배치될 수 있다. 이 경우, 전기 도체는 짧은 케이블 도체를 통해 또는 플러그형 커넥터를 통해 형성될 수 있다.

앞서 기술한 실시예의 경우, 베어링은, 자신의 베어링 궤도들(3, 4)이 회전체(5)를 위한 궤도륜들인 구름 베어링으로서, 요컨대 단열 앵귤러 볼 베어링으로서 형성되었다. 자명한 사실로서, 베어링은 미끄럼 베어링으로서도 형성될 수 있으며, 이런 미끄럼 베어링의 베어링 궤도들은, 희생 양극이 미끄럼 면들 사이에 거의 배치될 수 없도록 좁게 접촉해 있는 미끄럼 면들이므로, 미끄럼 면들을 통해 범위 한정되는 미끄럼 베어링의 베어링 내부의 외부에 희생 양극의 제안되는 배치로 지속적으로 매체 윤활식 미끄럼 베어링을 부식으로부터 보호할 수 있게 된다.

구름 궤도로서, 또는 미끄럼 면으로서 형성되는 베어링 궤도가 샤프트의 표면 내에, 또는 베어링 하우징의 보어의 표면 내에 직접 통합되는 경우에, 베어링 궤도를 구비한 샤프트나, 베어링 보어의 영역에 베어링 궤도를 구비하는 하우징은 앞서 기술한 발명의 의미에서 '베어링 륜'으로 볼 수 있다.

1 제1 베어링 륜
2 제2 베어링 륜
3 제1 베어링 륜(1)의 베어링 궤도
4 제2 베어링 륜(2)의 베어링 궤도
5 회전체
6 희생 양극
7 베어링 내부
8 제1 베어링 륜(1)의 단부면
9 제1 베어링 륜(1)의 단부면
10 제1 베어링 륜(1)의 외주면
11 전기 절연부
12 제2 베어링 륜(2)의 단부면
13 제2 베어링 륜(2)의 단부면
14 제2 베어링 륜(2)의 내주면
15 전기 절연부
16 도체 케이블
17 제1 베어링 륜(1)의 내주면
18 접촉부
19 밀봉 화합물
20 제2 베어링 륜(2)의 외주면

Claims

매체 윤활식 베어링, 특히 구름 베어링 또는 미끄럼 베어링이며,
2개의 베어링 륜(1, 2)과, 각각의 베어링 륜(1, 2) 상에 배치된 각각의 베어링 궤도(3, 4)와,
두 베어링 륜 중 하나 이상의 베어링 륜(1)에 할당되는 희생 양극(6)을 포함하는, 매체 윤활식 베어링에 있어서,
희생 양극(6)은 베어링 륜들(1, 2) 사이에 형성되는 베어링 내부(7)의 외부에 배치되며,
희생 양극(6)은 베어링 내부(7)와 전기 전도 방식으로 연결되는 것을 특징으로 하는, 매체 윤활식 베어링.
제1항에 있어서, 희생 양극은 두 베어링 륜 중 하나의 베어링 륜의 단부면 상에 배치되는 것을 특징으로 하는, 매체 윤활식 베어링.
제1항 또는 제2항에 있어서, 두 베어링 륜(1, 2) 중 하나 이상의 베어링 륜, 특히 두 베어링 륜(1, 2)의 단부면들(8, 9, 12, 13), 그리고 베어링 내부(7)를 등지는 방향으로 향하는 원주면들(10, 14)은 전기 절연부(11, 15)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 매체 윤활식 베어링.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 베어링 내부(7)와 희생 양극(6)의 전기 전도성 연결부는 절연 도체 케이블(16)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 매체 윤활식 베어링.
제4항에 있어서, 희생 양극(6)은, 전기 전도성 접착제, 전기 전도성 납땜층 또는 프레스 이음부를 통해 도체 케이블(16)의 전기 도체와 연결되는 것을 특징으로 하는, 매체 윤활식 베어링.
제4항 또는 제5항에 있어서, 베어링 내부에서 도체 케이블은, 베어링 륜들 중 하나의 베어링 륜의 베어링 궤도에 대해 실질적으로 평행하게 연장되는 환형 전극에서 종료되는 것을 특징으로 하는, 매체 윤활식 베어링.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 희생 양극(6)은 두 베어링 륜 중 하나의 베어링 륜(1)과만 전기 전도 방식으로 연결되며, 희생 양극(6)과 연결된 베어링 륜(1)과 또 다른 베어링 륜(2) 사이에는 전기 접촉부(18), 특히 미끄럼 접점이 형성되는 것을 특징으로 하는, 매체 윤활식 베어링.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 희생 양극(6)은 특히 베어링 륜(1)의 단부면(8)에 대해 절연부(11)를 통해 이격되어 배치되며, 희생 양극(6)과 베어링 륜(1)을 전기 전도 방식으로 연결하는 전기 도체가 절연부(11)를 통해 관통하는 것을 특징으로 하는, 매체 윤활식 베어링.