WO2025252275A1 - Wälzlageranordnung - Google Patents

Wälzlageranordnung

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WO2025252275A1
WO2025252275A1 PCT/DE2025/100441 DE2025100441W WO2025252275A1 WO 2025252275 A1 WO2025252275 A1 WO 2025252275A1 DE 2025100441 W DE2025100441 W DE 2025100441W WO 2025252275 A1 WO2025252275 A1 WO 2025252275A1
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rolling bearing
powder coating
ring
coating layer
bearing
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Benedikt Neugebauer
Matthias Walter
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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    • F16C2360/00—Engines or pumps
    • F16C2360/31—Wind motors

Definitions

  • the invention relates to a rolling bearing arrangement with a bearing which is electrically insulated from a further element of the rolling bearing arrangement by a layer of lacquer.
  • WO 2013/143807 A1 discloses a rolling bearing with an electrically insulating lacquer coating.
  • the insulating lacquer is applied to the side of a bearing disc, bearing sleeve, or bearing bushing that faces a running section and is therefore not subjected to the rolling elements.
  • WO 2013/143807 A1 lists dipping, spraying, and blasting as methods for applying the lacquer; a possible thickness range of 15 to 40 ⁇ m is specified.
  • German patent DE 10 2011 085 884 B4 relates to a torque transmission device with electrical insulation.
  • the electrically insulating coating material mentioned in this case is ceramic. Specifically, this could be a ceramic layer based on silicon oxide, chromium, and/or chromium nitride. Other coating options mentioned include a layer based on an amorphous carbon structure and/or a lacquer layer.
  • German patent DE 10 2019 118 810 A1 addresses the issue of bearing ring migration in the direction of rotation around the axis of rotation of a bearing. As a countermeasure against such migration, which could lead to premature wear, the use of positive-locking components is recommended, which prevent both rotation and axial displacement of a bearing ring.
  • a corrosion-protected bearing disclosed in EP 2 463 537 B1 has a surface on which several sheets of a plastic film are directly bonded to a steel part of the bearing, with the plastic films overlapping.
  • the film material can be vinyl, and an acrylic adhesive is used as the adhesive.
  • DE 10 2012 221 739 A1 describes a bearing arrangement intended for use in a wind turbine, comprising at least one rolling bearing, namely a tapered roller bearing.
  • the rolling bearing has a first bearing ring connected to the rotor of the wind turbine and a second bearing ring connected to a housing.
  • the first bearing ring connected to the rotor has a cylindrical seating surface with which it sits on a cylindrical section of the rotor.
  • DE 10 2012 221 739 A1 provides for machining the cylindrical seating surface by a hard turning operation. Furthermore, it provides for arranging a ring element made of fiber-reinforced plastic between an end face of the same bearing ring and an end face of a shoulder on the rotor designed for axial contact.
  • JP 2007-315585 A proposes the use of a polyamide 9T element to apply a radial force to the bearing ring of a rolling bearing during assembly.
  • the polyamide 9T element is located in an annular groove on the outer circumferential surface of the bearing ring.
  • a rolling bearing with an insulating sleeve is known from DE 10 2010 024 582 A1.
  • the insulating sleeve has radially inwardly folded edges on both sides, which engage the outer ring of the rolling bearing.
  • the insulating sleeve serves not only for electrical but also for acoustic insulation of the rolling bearing.
  • the invention is based on the objective of providing a rolling bearing arrangement that is further developed compared to the aforementioned prior art by means of an electrically insulating layer, wherein the insulating layer should be producible efficiently and with good reproducibility as well as geometric precision.
  • This problem is solved according to the invention by a rolling bearing arrangement with the features of claim 1.
  • the rolling bearing arrangement is suitable, among other things, for use in a wind turbine according to claim 9.
  • the rolling bearing assembly comprises a bearing ring, a surrounding component, and an electrically insulating powder coating layer separating the bearing ring from the surrounding component.
  • the powder coating layer has a thickness of at least 0.05 ⁇ and at most 2 ⁇ of the joint diameter, the joint diameter being measured at the contact surface between the powder coating layer and a circumferential surface of the bearing ring—more precisely, its metallic base body.
  • the mean diameter of the corresponding surface is considered the joint diameter.
  • the surrounding component to which the bearing ring is at least approximately rigidly connected can be, for example, a shaft, another rotating element, or a housing or housing-mounted component of the rolling bearing assembly.
  • the bearing ring can be designed as the inner or outer ring of the rolling bearing assembly.
  • the electrically insulating powder coating layer is applied to the surrounding component.
  • the powder coating which separates a bearing ring of the rolling bearing arrangement from an surrounding component, not only serves electrical insulation, but also represents an efficient, rationally and reliably implementable measure against bearing ring migration.
  • the wandering of bearing rings that is, movements of the bearing ring relative to a component that is essentially rigidly connected to the bearing ring, can generally be attributed to micro-movements of the bearing ring and/or the component connected to the bearing ring.
  • Such micro-movements of bearing components are caused, for example, by mechanical loads that act on the bearing ring via the rolling elements during operation of the bearing.
  • the following publication provides background information on the topic of rolling bearing ring migration:
  • Such a steel intermediate ring is not a component of the rolling bearing arrangement according to the application. Rather, the function of such a separate ring is at least largely taken over by the powder coating layer located on the surrounding component, whereby the mechanical and electrical properties of the powder coating layer exert additional effects, including a damping effect, which cannot be achieved with a steel ring due to material limitations.
  • the powder coating can be sprayed onto the surface of the surrounding component's base body.
  • the area to be powder-coated can be a metallic coating of the surrounding component.
  • coating metallic components with powder coating reference is made to DE 198 01 620 C1 as an example.
  • compositions of powder coating are disclosed, for example, in documents EP 0 696 622 B1 and DE 43 22 437 C1.
  • the powder coating exhibits a modulus of elasticity of less than 25 GPa.
  • the coefficient of friction p of the powder coating based on frictional contact with the adjacent metallic surface of the surrounding component, which can be a steel or cast part, is, for example, 0.3 or higher.
  • the dielectric strength of the powder coating can be 5 kV/mm or higher.
  • the bearing ring adjacent to the powder-coated surrounding component is, for example, a large bearing ring with thin walls relative to the overall dimensions of the bearing, particularly in a wind turbine. Due to the lower stiffness of the surrounding components compared to other large bearings, thin-walled large bearings can exhibit increased micro-slip. To compensate for these micro-movements, a minimum thickness of the elastic, flow-insulating powder coating is necessary. Layer thicknesses of more than 1 ⁇ , based on the diameter of the powder-coated element, measured at the contact surface between the element and the powder coating, combined with a powder coating elastic modulus of less than 25 GPa, have proven particularly effective.
  • the height of the ring cross-section of the bearing ring can be less than 15% of the outer diameter of the same bearing ring in the rolling bearing arrangement according to the application.
  • the rolling bearing arrangement can be used not only in wind turbines, for example as rotor main bearings or wind turbine gearbox bearings, but also in other stationary or mobile systems and machines, for example in motor vehicles, agricultural machinery, construction machinery, watercraft or rail vehicles.
  • the powder coating layer arranged in the interface between the bearing ring and the surrounding component makes a significant contribution to the wear resistance of the rolling bearing arrangement.
  • Fig. 1 shows a simplified representation of a rolling bearing arrangement with a bearing ring and an surrounding component which is mechanically damped and electrically insulated by means of a powder coating layer.
  • Fig. 2 shows a rolling bearing arrangement in a further embodiment, with a bearing ring and an surrounding component which is mechanically damped and electrically insulated by means of a powder coating layer, in a simplified representation.
  • a rolling bearing arrangement designated by reference numeral 1 is designed as an angular contact roller bearing in the embodiment shown in Fig. 1 and is intended for use in a wind turbine (not shown).
  • a shaft 2 is connected to a rotor of the wind turbine.
  • a housing 3 is part of the rolling bearing arrangement 1, but is not considered part of the rolling bearing designated by 4, namely the tapered roller bearing, which is part of the rolling bearing arrangement 1.
  • Components of the rolling bearing 4 are an inner ring 5 and numerous rolling elements 6, i.e., tapered rollers, which are guided in a cage (not shown).
  • the rolling elements 6 roll directly in the housing 3.
  • the rolling bearing 4 can include an outer ring as an additional bearing ring, in addition to the inner ring 5.
  • a further row of rolling elements 6 is present.
  • the only bearing shown in Figure 1, that is, the inner ring 5, has an inner diameter Di and an outer diameter Da.
  • the central axis of the inner ring 5, and thus of the entire rolling bearing arrangement 1, is designated MA.
  • A denotes the height of the ring cross-section of the inner ring 5. The height A therefore corresponds to half the difference between the outer diameter Da and the inner diameter Di.
  • the diameters Da and Di are not shown to scale.
  • the powder coating layer 7 represents the joint diameter of the rolling bearing assembly 1 and is identical to the inner diameter Di of the inner ring 5.
  • the powder coating layer 7 is applied to the surrounding component, here the shaft 5, before the rolling bearing assembly 1 is mounted.
  • the possibility of the powder coating layer 7 extending further than the width of the inner ring 5 is indicated in Figure 1.
  • the powder coating layer 7 serves as an electrical insulating layer. Furthermore, the powder coating layer 7 exhibits significant mechanical damping properties. Thanks to these latter properties, the powder coating layer 7 absorbs micro-movements to a technically relevant degree during operation of the rolling bearing assembly 1, thus effectively counteracting any movement of the bearing ring 5 on the shaft 2. If any micro-slip occurs at all, its effects are limited to an extremely low level by the wear resistance provided by the powder coating layer 7 in the mating surface of the rolling bearing assembly 1, and this level does not affect the service life of the rolling bearing assembly 1.
  • the powder coating layer 7 can be applied by a spray process and has a
  • the coefficient of friction of powder coating layer 7 is at least 5 kV/mm.
  • the coefficient of friction p of powder coating layer 7 relative to shaft 2 is greater than 0.3.
  • the inner ring 5 is a relatively thin bearing ring. This is reflected in the fact that the height A of the ring cross-section of the bearing ring 5 adjacent to the surrounding component coated with powder coating 7 is less than 15% of the outer diameter Da of the same bearing ring 5. As can be seen in Figure 1, the height A is to be measured without the powder coating 7.
  • another surrounding component which is in contact with the outer ring of the rolling bearing 4 (not shown), can be coated with a powder coating layer 7 in an analogous manner.
  • Figure 2 shows a further embodiment of a rolling bearing arrangement, comprising a bearing ring and an surrounding component which is mechanically damped and simultaneously electrically insulated by means of a powder coating layer.
  • the end faces of the surrounding component can also be at least partially covered by the powder coating layer 7.
  • the thickness of the end-face powder coating layer 7 does not necessarily correspond to the thickness d? on the circumferential surface of the bearing ring 5.

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Abstract

Eine Wälzlageranordnung (1), insbesondere in einer Windkraftanlage, umfasst einen Lagerring (5), ein Umgebungsbauteil (2, 3), sowie eine den Lagerring vom Umgebungsbauteil trennende, elektrisch isolierende Pulverlackschicht (7), welche eine Dicke (d7) von mindestens 0,05 %o und höchstens 2 %o des Fugendurchmessers (Di) aufweist, wobei der Fugendurchmesser an der Kontaktfläche zwischen der Pulverlackschicht und einer Umfangsfläche eines metallischen Grundkörpers des Lagerrings zu messen ist und die elektrisch isolierenden Pulverlackschicht auf dem Umgebungsbauteil aufgebracht ist.

Description

Wälzlaqeranordnunq
Die Erfindung betrifft eine Wälzlageranordnung mit einem Lagerung, welcher durch eine Lackschicht gegenüber einem weiteren Element der Wälzlageranordnung elektrisch isoliert ist.
Aus der WO 2013/143807 A1 ist ein Wälzlager mit einer elektrisch isolierenden Lackbeschichtung bekannt. Der Isolationslack ist hierbei an derjenigen Bauteilseite einer Lagerscheibe, einer Lagerhülse oder einer Lagerbüchse aufgebracht, die einem Laufabschnitt gegenüberliegt, also nicht von den Wälzkörpern beansprucht ist. Grundsätzlich sei es nach der WO 2013/143807 A1 auch denkbar, die Laufseite zu beschichten, wenn die Lackschicht hinreichend stabil ist. Als Möglichkeiten zum Aufbringen des Lackes sind in der WO 2013/143807 A1 Tauchen, Sprühen und Spritzen aufgeführt; ein möglicher Dickenbereich des Lackes ist mit 15 bis 40 pm angegeben.
Die DE 10 2011 085 884 B4 hat eine Drehmomentübertragungseinrichtung mit elektrischer Isolierung zum Gegenstand. Als elektrisch isolierendes Beschichtungsmaterial ist in diesem Fall Keramik genannt. Insbesondere könne es sich dabei um eine Keramikschicht basierend auf Siliziumoxid, Chrom und/oder Chromnitrid handeln. Als weitere Beschichtungsvarianten sind eine Schicht basierend auf einer amorphen Kohlenstoffstruktur und/oder eine Lackschicht genannt.
Die DE 10 2019 118 810 A1 befasst sich mit der Thematik des Wanderns von Lagerringen in Umlaufrichtung um die Rotationsachse eines Lagers. Als Gegenmaßnahme gegen ein solches Wandern von Lagerringen, welche zu vorzeitigem Verschleiß führen könnte, wird die Verwendung formschlüssiger Komponenten empfohlen, welche sowohl Drehungen als auch Axialverschiebungen eines Lagerrings verhindern.
Verschiedene Möglichkeiten, Wälzlagerkomponenten keramisch zu beschichten, sind zum Beispiel in den Dokumenten EP 3 239 348 B1 , CN 101782106 A und JP 2014- 185741 A beschrieben. Ein in der EP 2 463 537 B1 offenbartes korrosionsgeschütztes Lager weist eine Fläche auf, auf welcher mehrere Bahnen einer Kunststofffolie direkt auf ein Stahlmaterial des Lagers aufgeklebt sind, wobei sich die Kunststofffolien überlappen. Das Folienmaterial kann hierbei Vinylmaterial aufweisen, während als Klebstoff ein Acryl -Klebstoff vorgesehen ist.
Die DE 10 2012 221 739 A1 beschreibt eine zur Verwendung in einer Windenergieanlage vorgesehene Lageranordnung, welche mindestens ein Wälzlager, nämlich Kegelrollenlager, umfasst. Das Wälzlager weist einen mit dem Rotor der Windenergieanlage verbundenen ersten Lagerring und einen mit einem Gehäuse verbundenen zweiten Lagerring auf. Der mit dem Rotor verbundene erste Lagerring weist eine zylindrische Sitzfläche auf, mit der er auf einem zylindrischen Abschnitt des Rotors sitzt. Um die Anfälligkeit des Lagerrings gegen Rissbildung zu verhindern, ist nach der DE 10 2012 221 739 A1 vorgesehen, die zylindrische Sitzfläche durch eine Hartdrehvorgang zu bearbeiten. Weiterhin ist vorgesehen, zwischen einer Stirnfläche desselben Lagerrings und einer zur axialen Anlage ausgebildeten Stirnfläche eines Absatzes des Rotors ein Ringelement aus faserverstärktem Kunststoff anzuordnen.
Die JP 2007-315585 A schlägt die Verwendung eines Elementes aus Polyamid 9T vor, um einen Lagerring eines Wälzlagers bei der Montage mit einer Kraft in Radialrichtung zu belasten. Das Element aus Polyamid 9T befindet sich in einer ringförmig umlaufenden Nut an der Außenumfangsfläche des Lagerrings.
Aus der DE 10 2010 024 582 A1 ist ein Wälzlager mit Isolierhülse bekannt. Die Isolierhülse weist beidseitig radial nach innen umgelegte Borde auf, welche den Lageraußenring des Wälzlagers umgreifen. Die Isolierhülse dient nicht nur der elektrischen, sondern auch der akustischen Isolation des Wälzlagers.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem genannten Stand der Technik weiterentwickelte Wälzlageranordnung durch eine elektrisch isolierende Schicht anzugeben, wobei die Isolationsschicht rationell und mit guter Reproduzierbarkeit sowie geometrischer Präzision herstellbar sein soll. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Wälzlageranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 . Die Wälzlageranordnung ist unter anderem für die Verwendung in einer Windkraftanlage gemäß Anspruch 9 geeignet.
Die Wälzlageranordnung umfasst einen Lagerring, ein Umgebungsbauteil, sowie eine den Lagerring vom Umgebungsbauteil trennende, elektrisch isolierende Pulverlack- schicht. Die Pulverlackschicht weist eine Dicke von mindestens 0,05 %o und höchstens 2 %o des Fugendurchmessers auf, wobei der Fugendurchmesser an der Kontaktfläche zwischen der Pulverlackschicht und einer Umfangsfläche des Lagerrings - genauer: dessen metallischen Grundkörpers - zu messen ist. In Fällen, in denen die mit dem Pulverlack beschichtete Umfangsfläche des metallischen Grundkörpers des Umgebungsbauteils nicht zylindrisch, sondern beispielsweise konisch oder ballig ist, gilt der mittlere Durchmesser der entsprechenden Fläche als Fugendurchmesser. In jedem Fall kann es sich bei dem Umgebungsbauteil, mit welchem der Lagerring zumindest annähernd starr verbunden ist, beispielsweise um eine Welle, ein sonstiges rotierendes Element, oder um ein Gehäuse oder ein gehäusefestes Bauteil der Wälzlageranordnung handeln. Demensprechend kann der Lagerring als Innenring oder Außenring der Wälzlageranordnung ausgebildet sein. Die elektrisch isolierenden Pulverlackschicht ist dabei auf dem Umgebungsbauteil aufgebracht.
Es hat sich gezeigt, dass die Pulverlackbeschichtung, welche einen Lagerring der Wälzlageranordnung von einem Umgebungsbauteil trennt, nicht nur der elektrischen Isolation dient, sondern auch eine effiziente, rationell und prozesssicher umsetzbare Maßnahme gegen Lagerringwandern darstellt.
Das Wandern von Lagerringen, das heißt Bewegungen des Lagerrings gegenüber einem im Wesentlichen starr mit dem Lagerring verbundenen Bauteil, kann allgemein insbesondere auf Mikrobewegungen des Lagerrings und/oder des mit dem Lagerring verbundenen Bauteils zurückzuführen sein. Derartige Mikrobewegungen von Lagerkomponenten haben ihre Ursache zum Beispiel in mechanischen Belastungen, welche beim Betrieb des Lagers über die Wälzkörper auf den Lagerring einwirken. Zur Thematik des Wanderns von Wälzlagerringen wird auf folgende Veröffentlichung als Hintergrundinformation hingewiesen:
Forschungsbericht FVA 479 IV, IGF-Nr. 16985 BR, Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V., Abhilfemaßnahmen Wälzlagerwandern, Definition und Auslegung von konstruktiven und tribologischen Abhilfemaßnahmen gegen tangentiale Wanderbewegungen von Wälzlagerringen, 2015
Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurden verschiedene, auch formschlüssige Lösungen entwickelt und experimentell sowie mittels komplexer 3D-FE-Analysen hinsichtlich ihrer Effektivität untersucht. Simulativ und experimentell wurde ein Stahlzwischenring untersucht, welcher zwischen einem Lagerring und einer Umgebungskonstruktion platziert ist.
Ein solcher Stahlzwischenring ist keine Komponente der anmeldungsgemäßen Wälzlageranordnung. Vielmehr wird die Funktion eines derartigen gesonderten Rings zumindest größtenteils durch die auf dem Umgebungsbauteil befindliche Pulverlackschicht übernommen, wobei die mechanischen und elektrischen Eigenschaften der Pulverlackschicht zusätzliche Wirkungen, unter anderem eine Dämpfungswirkung, entfalten, welche mit einem Stahlring materialbedingt nicht erzielbar sind.
Das Aufbringen der Pulverlackschicht auf das Umgebungsbauteil ist mittels verschiedener, an sich bekannter Verfahren möglich. Insbesondere kann der Pulverlack auf die Oberfläche des Grundkörpers des Umgebungsbauteils aufgesprüht werden. Optional liegt die mit dem Pulverlack zu beschichtende Fläche als metallische Beschichtung des Umgebungsbauteils vor. Für die Montage der Lagerringe kann es notwendig sein, dass die Lagerringe - abhängig von der gewählten Passung - erwärmt werden müssen. Insofern die notwendige Montagetemperatur die thermische Beständigkeit der elektrisch isolierenden Schicht übersteigt, könnte es zu einer erheblichen Beeinträchtigung der Schicht, beziehungsweise deren Funktion kommen. Daher empfiehlt ist hierbei vorgesehen, die betreffende Schicht auf das Umgebungsbauteil oder die Umgebungsbauteile aufzubringen. Was Möglichkeiten der Beschichtung metallischer Bauteile mit Pulverlack betrifft, wird beispielhaft aus die DE 198 01 620 C1 hingewiesen. Verschiedene Zusammensetzungen von Pulverlack sind zum Beispiel in den Dokumenten EP 0 696 622 B1 und DE 43 22 437 C1 offenbart.
Die Pulverlackschicht weist in verschiedenen möglichen Ausgestaltungen der Wälzlageranordnung einen Elastizitätsmodul von weniger als 25 GPa auf. Der Reibwert p der Pulverlackschicht, bezogen auf einen reibenden Kontakt mit der angrenzenden metallischen Oberfläche des Umgebungsbauteils, bei welchem es sich insbesondere um ein Stahl- oder Gussteil handeln kann, beträgt beispielsweise 0,3 oder mehr. Die elektrische Durchschlagsfestigkeit der Pulverlackschicht kann 5 kV/mm oder mehr betragen.
Bei dem an das mit Pulverlack beschichtete Umgebungsbauteil angrenzenden Lagerring handelt es sich beispielsweise um einen in Relation zu den Gesamtabmessungen der Lagerung dünnwandigen Großlagerring, insbesondere in einer Windkraftanlage. Bei dünnwandigen Großlagern kann aufgrund der im Vergleich zu anderen Großla- gern geringeren Steifigkeit der Umbauteile vermehrt Mikroschlupf auftreten. Zur Kompensation dieser Mikrobewegungen ist eine Mindestschichtdicke der elastischen, ström isolierenden Pulverlackschicht notwendig. Schichtdicken von mehr als 1 %o, bezogen auf den Durchmesser des mit dem Pulverlack beschichteten Elementes, zu messen an der Kontaktfläche zwischen dem genannten Element und dem Pulverlack, kombiniert mit einem Elastizitätsmodul des Pulverlacks von weniger als 25 GPa, haben sich als besonders wirksam erwiesen.
Die Höhe des Ringquerschnitts Lagerrings kann bei der anmeldungsgemäßen Wälzlageranordnung weniger als 15 % des Außendurchmessers desselben Lagerrings betragen.
Die Wälzlageranordnung ist nicht nur in Windkraftanlagen, beispielsweise als Rotorhauptlagerung oder Windkraftgetriebelager, sondern auch in sonstigen stationären o- der mobilen Anlagen und Maschinen, beispielsweise in Kraftfahrzeugen, Landmaschinen, Baumaschinen, Wasserfahrzeugen oder Schienenfahrzeugen, verwendbar. In allen Fällen leistet die in der Passungsfuge zwischen dem Lagerring und dem Umgebungsbauteil angeordnete Pulverlackschicht einen wesentlichen Beitrag zur Verschleißfestigkeit der Wälzlageranordnung.
Nachfolgend wird die Erfindung Ausführungsbeispiel anhand zweier Zeichnungen näher erläutert. Hierin zeigt:
Fig. 1 eine Wälzlageranordnung mit einem Lagerring und einem Umgebungsbauteil, welches mittels einer Pulverlackschicht mechanisch gedämpft und zugleich elektrisch isoliert ist, in vereinfachter Darstellung.
Fig. 2 eine Wälzlageranordnung in einer weiteren Ausführungsform, mit einem Lagerring und einem Umgebungsbauteil welches mittels einer Pulverlackschicht mechanisch gedämpft und zugleich elektrisch isoliert ist, in vereinfachter Darstellung.
Eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnete Wälzlageranordnung ist im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 als Schrägrollenlagerung ausgeführt und zur Verwendung in einer nicht weiter dargestellten Windkraftanlage vorgesehen. Eine Welle 2 ist hierbei mit einem Rotor der Windkraftanlage verbunden. Ein Gehäuse 3 ist Teil der Wälzlageranordnung 1 , wird jedoch nicht dem mit 4 bezeichneten Wälzlager, nämlich Kegelrollenlager, welches einen Teil der Wälzlageranordnung 1 darstellt, zugerechnet.
Komponenten des Wälzlagers 4 sind ein Innenring 5 sowie zahlreiche Wälzkörper 6, das heißt Kegelrollen, die in einem nicht dargestellten Käfig geführt sind. In der Anordnung nach Figur 1 rollen die Wälzkörper 6 direkt im Gehäuse 3 ab. In nicht dargestellter Bauform kann das Wälzlager 4 zusätzlich zum Innenring 5 einen Außenring als weiteren Lagerring umfassen. Optional ist eine weitere Reihe an Wälzkörpern 6 vorhanden. Insbesondere in solchen Fällen kann eine Mehrzahl an Innenringen und/oder Außenringen vorhanden sein oder einer der Lagerringe 5 geteilt sein. Der einzige in Figur 1 eingezeichnete Lagerung, das heißt Innenring 5, weist einen Innendurchmesser Di und einen Außendurchmesser Da auf. Die Mittelachse des Innenrings 5 und damit der gesamten Wälzlageranordnung 1 ist mit MA bezeichnet. Mit A ist die Höhe des Ringquerschnitts des Innenrings 5 bezeichnet. Die Höhe A entspricht damit der Hälfte der Differenz zwischen dem Außendurchmesser Da und dem Innendurchmesser Di. In Figur 1 sind die Durchmesser Da, Di nicht maßstäblich dargestellt.
Zwischen der Welle 2, welche allgemein als Umgebungsbauteil der Wälzlageranordnung 1 bezeichnet wird, und der Innenumfangsfläche des metallischen Grundkörpers des Innenrings 5 befindet sich eine Pulverlackschicht 7, welche eine in Figur 1 überhöht dargestellte Dicke d? aufweist. Der Außendurchmesser der Pulverlackschicht 7 stellt den Fugendurchmesser der Wälzlageranordnung 1 dar und ist mit dem Innendurchmesser Di des Innenrings 5 identisch.
Die Pulverlackschicht 7 wird vor der Montage der Wälzlageranordnung 1 auf das Umgebungsbauteil, hier der Welle 5 aufgebracht. Die Möglichkeit einer im Vergleich zur Breite des Innenrings 5 weiteren Ausdehnung der Pulverlackschicht 7 ist in Figur 1 angedeutet.
Innerhalb der Wälzlageranordnung 1 wird die Pulverlackschicht 7 als elektrische Isolationsschicht genutzt. Darüber hinaus weist die Pulverlackschicht 7 signifikante mechanisch dämpfende Eigenschaften auf. Dank der letztgenannten Eigenschaften nimmt die Pulverlackschicht 7 beim Betrieb der Wälzlageranordnung 1 in technisch relevantem Maße Mikrobewegungen auf, womit sie einem Wandern des Lagerrings 5 auf der Welle 2 effizient entgegenwirkt. Sofern überhaupt Mikroschlupf auftritt, sind dessen Auswirkungen durch die Verschleißfestigkeit, welche mit Hilfe der Pulverlackschicht 7 in der Passfuge der Wälzlageranordnung 1 hergestellt ist, auf ein äußerst geringes, die Langlebigkeit der Wälzlageranordnung 1 nicht beeinflussendes Maß begrenzt.
Die Pulverlackschicht 7 ist durch ein Sprühverfahren aufbringbar und weist einen
Elastizitätsmodul von weniger als 25 GPa auf. Die elektrische Durchschlagsfestigkeit der Pulverlackschicht 7 beträgt mindestens 5 kV/mm. Gegenüber der Welle 2 beträgt der Reibwert p der Pulverlackschicht 7 mehr als 0,3.
Verglichen mit der gesamten Dimensionierung der Wälzlageranordnung 1 stellt der Innenring 5 einen relativ dünnen Lagerring dar. Dies drückt sich dadurch aus, dass die Höhe A des Ringquerschnitts des, an das mit der Pulverlackschicht 7 versehenen Umgebungsbauteil angrenzenden, Lagerrings 5 weniger als 15 % des Außendurchmessers Da desselben Lagerrings 5 beträgt. Die Höhe A ist, wie aus Figur 1 hervorgeht, ohne Pulverlackschicht 7 zu messen.
Alternativ oder zusätzlich zu dem in Figur 1 erkennbaren, mit dem Innenring 5 in Kontakt stehenden Umgebungsbauteil, kann ein weiteres Umgebungsbauteil, welches mit dem nicht dargestellten Außenring des Wälzlagers 4 in Kontakt steht, in analoger Weise mit einer Pulverlackschicht 7 beschichtet sein.
Figur 2 stellt eine Wälzlageranordnung in einer weiteren Ausführungsform dar, mit einem Lagerring und einem Umgebungsbauteil welches mittels einer Pulverlack-schicht mechanisch gedämpft und zugleich elektrisch isoliert ist. Dabei kann auch die, beziehungsweise können auch die Stirnflächen des Umgebungsbauteils zumindest teilweise von der Pulverlackschicht 7 bedeckt sein. Hierbei stimmt die Dicke der stirnseitigen Pulverlackschicht 7 nicht notwendigerweise mit der an der Umfangsfläche des Lagerrings 5 gegebenen Dicke d? überein.
Bezuqszeichenliste
1 Wälzlageranordnung
2 Welle, Umgebungsbauteil
3 Gehäuse
4 Wälzlager
5 Lagerring, Innenring
6 Wälzkörper, Rolle
7 Pulverlackschicht
A Höhe des Ringquerschnitts des Innenrings
Di Innendurchmesser des Innenrings, Fugendurchmesser
Da Außendurchmesser des Innenrings d? Dicke der Pulverlackschicht
MA Mittelachse

Claims

Patentansprüche
1. Wälzlageranordnung (1 ), mit einem Lagerung (5), einem Umgebungsbauteil (2, 3), sowie einer den Lagerung (5) vom Umgebungsbauteil (2, 3) trennenden, elektrisch isolierenden Pulverlackschicht (7), welche eine Dicke (d?) von mindestens 0,05 %o und höchstens 2 %o des Fugendurchmessers (Di) aufweist, wobei der Fugendurchmesser (Di) an der Kontaktfläche zwischen der Pulverlackschicht (7) und einer Umfangsfläche eines metallischen Grundkörpers des Lagerrings (5) zu messen ist, wobei die elektrisch isolierenden Pulverlackschicht (7) auf dem Umgebungsbauteil aufgebracht ist.
2. Wälzlageranordnung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Pulverlackschicht (7) einen Elastizitätsmodul von weniger als 25 GPa aufweist.
3. Wälzlageranordnung (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulverlackschicht (7) einen Reibwert p gegenüber der angrenzenden metallischen Oberfläche des Umgebungsbauteils (2, 3) von mehr als 0,3 aufweist.
4. Wälzlageranordnung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Durchschlagsfestigkeit der Pulverlackschicht (7) mindestens 5 kV/mm beträgt.
5. Wälzlageranordnung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe (A) des Ringquerschnitts des an das mitder Pulverlackschicht (7) versehenen Umgebungsbauteils (2, 3) angrenzenden Lagerrings (5) weniger als 15 % des Außendurchmessers (Da) des Lagerrings (5) beträgt.
6. Wälzlageranordnung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Lagerring (5) um einen Innenring und bei dem Umgebungsbauteil (2) um eine Welle handelt.
7. Wälzlageranordnung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Lagerring (5) um einen Außenring und bei dem Umgebungsbauteil um ein Gehäuse (3) oder ein gehäusefestes Bauteil handelt.
8. Wälzlageranordnung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass diese als Schrägrollenlagerung ausgebildet ist.
9. Windkraftanlage, umfassend mindestens eine Wälzlageranordnung (1 ) nach Anspruch 1 .
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