-
Gebiet der Erfindung
-
Die
Erfindung betrifft ein Lagermodul mit einer Anzahl von Lagermodulkomponenten,
wobei eine erste und eine zweite Lagermodulkomponente zueinander
beweglich gelagert sind.
-
Bei
einem Lagermodul der eingangs genannten Art handelt es sich beispielsweise
um ein Linear- oder ein Rotationslager. Das Lagermodul ist dabei
insbesondere für einen Einsatz vorwiegend unter Wasser
vorgesehen, wobei es sich sowohl um Süß- als auch
um Salzwasser handeln kann. Ein derartiges Lagermodul findet beispielsweise
in Unterwasserturbinen, Unterwasserantrieben, wie z. B. Schiffsantrieben,
oder bei Schiffsrudern Anwendung.
-
Hintergrund der Erfindung
-
Es
ist beispielsweise aus dem Schiffsbau bekannt, dass Schiffsbauteile,
wie z. B. ein Schiffsrumpf häufig mit Unterwasserorganismen,
wie z. B. Seepo cken, bewachsen und überkrustet werden.
Allgemein wird ein derartiges Bewachsen von Bauteilen durch Unterwasserorganismen
auch als Fouling bezeichnet. Ein derartiges Fouling beeinträchtigt
die Funktionsfähigkeit und die Betriebstüchtigkeit
der betroffenen Bauteile mitunter erheblich.
-
Um
einem Anwachsen von Unterwasserorganismen entgegen zu wirken, ist
es beispielsweise aus der
DE
699 21 166 T2 bekannt, marine Bauteile, hier nennt die
DE 699 21 166 T2 beispielsweise
einen Schiffsrumpf oder eine Flüssigkeitssammelröhre,
mit einer Fouling-Ablösungsbeschichtung zu versehen. Dazu
wird ein entsprechendes Beschichtungsmittel dem typischerweise vorbehandelten
marinen Bauteil beispielsweise mittels eines Pinselauftrags oder
eines Besprühens aufgebracht. Eine entsprechende Vorbehandlung
des marinen Bauteils sieht beispielsweise ein Aufbringen einer Feuchtebeschichtung,
eines Haftvermittlers, etc. vor. Nachteiligerweise gestaltet sich
die genannte Beschichtungsprozedur entsprechend arbeits- und somit
auch kostenaufwendig.
-
In
der
DE 697 29 791
T2 wird eine anwuchsverhindernde schwarze Anstrichfarbe
zur Verwendung als ein anwuchsverhinderndes Mittel in Schiffsanwendungen
genannt.
-
Aufgabe der Erfindung
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfach zu realisierendes
Lagermodul anzugeben, welches insbesondere für eine Unterwasseranwendung
geeignet ist.
-
Lösung der Aufgabe
-
Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
ein Lagermodul mit einer Anzahl von Lagermodulkomponenten, wobei
eine erste und eine zweite Lagermodulkomponente relativ zueinander
bewegbar gelagert sind, wobei mindestens eine Lagermodulkomponente
als ein oligodynamisch wirkendes Pro tektionsmittel ausgebildet ist.
-
Die
Erfindung geht von der Überlegung aus, dass ein Lagermodul,
welches für eine Unterwasseranwendung vorgesehen ist, beispielsweise
im Einsatz bei einer Unterwasserturbine, in zunehmendem Maße
mit dem Umgebungsmedium, also Wasser, geschmiert wird. Dadurch erwächst
die Problematik eines sogenannten Foulings zunehmend auch für
derartige Lagermodule.
-
Als
in besonderem Maße problematisch für den Erhalt
der Funktionsfähigkeit des Lagermoduls kann z. B. ein Bewuchs
von Funktionsflächen des Lagermoduls mit kalkabgebenden
Unterwasserorganismen oder z. B. eine entsprechende Verkrustung
eines Wälzkörper-Käfigs erachtet werden.
Zu den kalkabgebenden Unterwasserorganismen sind beispielsweise
Seepocken zu zählen. Unter einer Funktionsfläche
des Lagermoduls wird insbesondere eine Fläche verstanden,
entlang welcher eine Bewegung der ersten und der zweiten Lagermodulkomponente
zueinander erfolgt. Dies ist im Falle eines Gleitlagers insbesondere
eine Gleitfläche, entlang welcher eine Gleitbewegung der
ersten und der zweiten Lagermodulkomponente erfolgt. Im Falle eines
Wälzlagers ist eine derartige Funktionsfläche
insbesondere durch eine Lauffläche gegeben, entlang welcher
eine Anzahl von die erste und die zweite Lagermodulkomponente lagernden
Wälzkörpern läuft. Zur Aufnahme der Wälzkörper
kann hierbei als eine weitere Lagermodulkomponente des Lagermoduls
ein entsprechender Käfig vorgesehen sein. Ein Bewuchs einer Funktionsfläche,
insbesondere mit kalkabsondernden Unterwasserorganismen, ist häufig
einhergehend mit einer Schädigung der Funktionsfläche durch
die relativ harten, mitunter scharfkantigen Kalkabsonderungen im
Betrieb des Lagermoduls. Ein Fouling-Bewuchs eines Wälzkörper-Käfigs
kann zu einer Beeinträchtigung des Umlaufverhaltens der Wälzkörper
führen. Letztlich birgt ein derartiger Fouling-Bewuchs
die Gefahr eines Komplettausfalls des Lagermoduls in sich.
-
Die
Erfindung erkennt die überraschend einfache Möglichkeit
das Lagermo dul an sich vor einem Fouling-Bewuchs zu schützen,
indem mindestens eine Lagermodulkomponente des Lagermoduls als ein
oligodynamisch wirkendes Protektionsmittel ausgebildet wird. Das
Protektionsmittel ist somit als ein integraler Bestandteil des Lagermoduls
konzipiert. Dies eröffnet insbesondere die Möglichkeit,
direkt bei der Produktion des Lagermoduls eine „Anti-Fouling-Maßnahme” zu
realisieren und den Produktionsablauf dahingehend zu optimieren.
-
Unter
einer oligodynamischen Wirkung wird im Folgenden insbesondere eine
auf lebende Unterwasserorganismen, wie z. B. Viren, Bakterien, vor
allem auch auf höhere Organismen wie z. B. Algen, Seepocken
oder Pilze schädigende oder abtötende Wirkung
verstanden. Die Wirkung lässt sich somit als biozid beschreiben.
Die biozide Wirkung verhindert insbesondere einen Fouling-Bewuchs
an „kritischen” Flächen des Lagermoduls.
Als derartige kritische Flächen sind z. B. die Funktionsflächen
des Lagermoduls, sowie Flächen weiterer Lagermodulkomponenten,
wie beispielsweise eines Wälzkörper-Käfigs,
zu nennen.
-
Die
oligodynamische Wirkung der mindestens einen Lagermodulkomponente
beruht beispielsweise auf der Abgabe eines bioziden Wirkbestandteils.
Dazu ist es beispielsweise vorgesehen, dass die entsprechende Lagermodulkomponente
ein oligodynamisch wirkendes Material eingelagert oder angelagert
enthält, welches Material den entsprechenden Wirkbestandteil
abgibt. Der Wirkbestandteil, der beispielsweise als ein Salz, ein
Lösungsbestandteil, als das Material selbst, beispielsweise
in kolloidaler Verteilung, oder als Ionen des Materials vorliegt,
wird von dem Protektionsmittel, sprich der entsprechenden Lagermodulkomponente,
in das Umgebungsmedium Wasser abgegeben. Das insbesondere mit dem
Wirkbestandteil angereicherte Wasser durchspült das Lagermodul.
Die biozide Wirkung, durch welche ein Fouling-Bewuchs der Flächen
des Lagermoduls verhindert wird, ist somit nicht notwendigerweise
von einem direkten Kontakt des Protektionsmittels mit der vor Fouling-Bewuchs
zu schützenden Fläche abhängig. Dies
ermöglicht es, ohne großen konstruktiven Aufwand,
mit einem geringen Arbeitsaufwand eine wirksame Maßnahme
gegen einen Fouling-Bewuchs zu realisieren. Durch die im Wesentlichen
beständige Durchspülung des Lagermoduls mit dem
mit dem Wirkbestandteil angereicherten Wasser ist es möglich,
einen wirkungsvollen und dauerhaften Schutz gegen einen Fouling-Bewuchs
der Lagermodulkomponenten des Lagermoduls und dessen Funktionsflächen
zu erreichen.
-
Das
Lagermodul als solches kann sowohl als ein Gleitlager, als auch
als ein Wälzlager ausgeführt sein. Hierbei wiederum
ist es möglich, dass die erste und die zweite Lagermodulkomponente
nach Art eines Rotationslagers drehbar, oder nach Art eines Linearlagers
translatorisch bewegbar zueinander gelagert sind. Für die
Realisierung eines Rotationslagers z. B. sind die erste und die
zweite Lagermodulkomponente häufig als ein sich in eine
Umfangsrichtung erstreckender Außenring bzw. ein entsprechender
Innenring ausgeführt. Die erste und die zweite Lagermodulkomponente
sind hierbei zueinander in Umgangsrichtung drehbar gelagert. Der
Innenring und der Außenring, welche im Folgenden gelegentlich auch
als Lagerringe bezeichnet werden, können hierzu beispielsweise
mittels einer Anzahl von Wälzkörpern gelagert
sein. Alternativ ist es ebenso möglich, dass die Lagerringe „gleitend” zueinander
bewegbar sind. Für eine möglichst verschleißarme
Gleitbewegung wird beispielsweise ein geeigneter Gleitbelag auf
den oder jeden Lagerring aufgebracht.
-
Je
nachdem welche „Grundvariante” des Lagermoduls
vorliegt, insbesondere im Sinne eines Gleit- oder Wälzlagers,
umfasst das Lagermodul neben der ersten und der zweiten Lagermodulkomponente
gegebenenfalls weitere Lagermodulkomponenten. Zum Beispiel kann
bei einem Wälzlager als eine weitere Lagermodulkomponente
ein Käfig zur Aufnahme der die erste und die zweite Lagermodulkomponente
lagernden Wälzkörper vorgesehen sein. Welche von
dem Lagermodul umfassten Lagermodulkomponenten zur Realisierung
der „Anti-Fouling-Maßnahme” als ein Protektionsmittel
ausgestaltet wird, ist im Prinzip frei wählbar. Es kann
beispielsweise vorgesehen sein, nur eine einzige Lagermodulkomponente
als ein Protektionsmittel auszugestal ten. Alternativ ist es aber
auch möglich, mehrere oder alle der von dem Lagermodul
umfassten Lagermodulkomponenten entsprechend auszugestalten. Welche
der genannten Varianten gewählt wird, hängt beispielsweise
von fertigungstechnischen und wirtschaftlichen Erwägungen
ab.
-
Wie
vorerwähnt, kann es im Rahmen einer Ausgestaltung der mindestens
einen Lagermodulkomponente als ein oligodynamisch wirkendes Protektionsmittel
vorgesehen sein, dass die entsprechende Lagermodulkomponente mit
einem oligodynamisch wirkenden Material ganz oder teilweise beschichtet
ist, dieses Material also angelagert enthält.
-
In
einer vorteilhaften Ausgestaltungsvariante ist es aber vorgesehen,
dass die mindestens eine Lagermodulkomponente zumindest teilweise
aus einem oligodynamisch wirkenden Material gefertigt ist. Diese
Variante ist besonders in Hinblick auf den fertigungstechnischen
Aufwand vorteilhaft, da die Produktion der entsprechenden Lagermodulkomponente und
deren Ausgestaltung als ein oligodynamisch wirkendes Protektionsmittel
im Wesentlichen mittels eines einzigen Produktionsschritts realisierbar
ist.
-
Vorzugsweise
ist das Material ein oligodynamisch wirkendes Metall. Als oligodynamisch
wirkende Metalle sind beispielsweise Quecksilber, Silber, Kupfer
und seine Legierungen Messing und Bronze, Zinn, Eisen, Blei und
Bismut bekannt. Aus Gründen der Umweltverträglichkeit
und der Wirksamkeit sind hierunter Silber und Kupfer als vorteilhaft
zu erachten. Aus ökonomischen Gesichtspunkten heraus, ist hiervon
Kupfer zu bevorzugen. Die oligodynamische Wirkung der genannten
Metalle beruht vor allem auf der Abgabe ihrer biozid wirkenden Kationen,
welche die Wirkbestandteile der jeweiligen Metalle darstellen.
-
Wie
eingangs erwähnt, kann es sich bei dem Lagermodul sowohl
um ein Gleitlager als auch um ein Wälzlager handeln. Welche
der genannten Varianten gewählt wird, hängt im
Wesentlichen von den Erfordernissen der konkreten Anwendungsumgebung
des Lagermoduls ab. Hierbei sind Faktoren, welche die Betriebsverhältnisse
kennzeichnen, wie z. B. eine Lagerbelastung, eine Betriebstemperatur,
ein zur Verfügung stehender Einbauraum oder eine Geschwindigkeit,
mit welcher die erste und die zweite Lagermodulkomponente zueinander
bewegbar sein sollen, zu nennen. Bei gebräuchlichen Unterwasseranwendungen
des Lagermoduls, wie z. B. im Einsatz bei einer Unterwasserturbine,
ist es häufig erforderlich, eine schnelle Bewegbarkeit
der ersten und der zweiten Lagermodulkomponente zueinander zu realisieren.
Dies kann auf effektive Weise insbesondere mittels eines Wälzlagers
realisiert werden.
-
Vorzugsweise
sind die erste und die zweite Lagermodulkomponente mittels einer
Anzahl von Wälzkörpern relativ zueinander bewegbar
gelagert. Als Wälzkörper können beispielsweise
Kugeln, Zylinderrollen, Nadelrollen, Kegelrollen und Tonnenrollen eingesetzt
werden.
-
In
einer vorteilhaften Ausgestaltungsvariante ist als eine weitere
Lagermodulkomponente ein Käfig vorgesehen, in dem die Wälzkörper
aufgenommen sind. Ein Käfig führt in der Regel
die Wälzkörper und hält sie in gleichmäßigem
Abstand zueinander und verhindert dadurch, dass die Wälzkörper
sich gegenseitig berühren und in ihrem Umlauf behindern.
-
Hierbei
ist vorteilhafterweise der Käfig als das oligodynamisch
wirkende Protektionsmittel ausgebildet. Der Käfig ist dabei
vorzugsweise mit einem oligodynamisch wirkenden Metall, insbesondere Kupfer,
beschichtet oder aus einem entsprechenden Metall gefertigt. Ein
derartiger Käfig ist fertigungstechnisch ohne größeren
Aufwand realisierbar, was insbesondere auch eine kostengünstige
Herstellung in Großserie erlaubt. Somit bietet sich eine
Ausgestaltung des Käfigs als Protektionsmittel schon allein aus ökonomischen
Erwägungen heraus an. Ein zusätzlicher Vorteil
dieser Ausgestaltungsvariante ergibt sich daraus, dass insbesondere
durch eine Laufbewegung der Wälzkörper die Strömungsverhältnisse
im Bereich der Käfige lokal beeinflusst werden können,
derart dass eine wirkungsvolle Durchspülung des Lagermoduls
insbesondere mit dem mit dem Wirkbestandteil angereicherten Wasser
weiter begünstigt wird. Dies trägt letztlich zu
einer weiteren Verbesserung des Schutzes vor Fouling-Bewuchs bei.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnung
-
Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigt:
-
1:
ein Lagermodul in einer Querschnittsdarstellung.
-
Ausführliche Beschreibung
der Zeichnung
-
Aus 1 ist
ein Lagermodul 2 in einer Querschnittsdarstellung ersichtlich.
Das Lagermodul 2 ist insbesondere für einen Einsatz
vorwiegend unter Wasser, beispielsweise unter Meerwasser, vorgesehen.
Hierbei findet das Lagermodul 2 beispielsweise in Unterwasserturbinen,
Unterwasserantrieben, wie z. B. Schiffsantrieben, oder bei Schiffsrudern
Anwendung.
-
Gemäß der
Darstellung umfasst das Lagermodul 2 eine erste und eine
zweite Lagermodulkomponente 4, 5. Die erste und
die zweite Lagermodulkomponente 4, 5 sind als
ein Außenring 8 bzw. als ein Innenring 10 ausgeführt.
Im Folgenden werden der Außenring 8 und der Innenring 10 gelegentlich
auch als Lagerringe 8, 10 bezeichnet. Die Lagerringe 8, 10 erstrecken
sich jeweils entlang einer Umfangsrichtung 12 und sind
mittels einer Anzahl von Wälzkörpern 13 zueinander
bewegbar gelagert.
-
Der
Außenring 8 und der Innenring 10 sind gegeneinander
nicht abgedichtet. Stattdessen ist in einer Durchlassrichtung 14 des
Lagermoduls 2 beidseitig ein Öffnungsschlitz 15 vorgesehen.
Durch den Öffnungsschlitz 15 kann das Umgebungsmedium des
Lagermoduls 2, welches hier durch das Umgebungswasser gegeben
ist, das Lagermodul 2 durchströmen.
-
Die
Wälzkörper 13, von denen aus der Querschnittsdarstellung
ein einzelner hervorgeht, wälzen sich im Betrieb des Lagermoduls 2 auf
einer jeweiligen Lauffläche 16 des Innenrings 10 sowie
des Außenrings 8 ab. Im Einsatz ist einer der
Lagerringe 8, 10 insbesondere feststehend und
der entsprechend andere Lagerring 10, 8 dreht
sich um eine zentrale Rotationsachse des Lagermoduls 2 in
Umfangsrichtung 12. Die Wälzkörper 13 sind
zwischen dem Innenring 10 und dem Außenring 8 angeordnet.
-
Als
eine weitere Lagermodulkomponente 17 umfasst das Lagermodul 2 einen
Käfig 18, in welchem die Wälzkörper 13 aufgenommen
sind, derart dass die Wälzkörper 13 in
gleichmäßigem Abstand zueinander gehalten werden.
Hierzu sind die Wälzkörper 13 jeweils
in hier nicht sichtbare Taschen des Käfigs 18 aufgenommen.
Durch die gleichmäßige Beabstandung der Wälzkörper 13 mittels
des Käfigs 18 wird verhindert, dass die Wälzkörper 13 sich
gegenseitig im Umlauf behindern.
-
In
der vorgesehenen Verwendungsumgebung des Lagermoduls 2 unter
Wasser besteht die Gefahr eines unerwünschten Bewachsens
des Lagermoduls 2 durch Unterwasserorganismen, wie z. B.
Algen oder Seepocken. Dies wird auch als ein Fouling bezeichnet.
Ein derartiges Fouling beeinträchtigt die Funktionsfähigkeit
und die Betriebstüchtigkeit des Lagermoduls 2 mitunter
erheblich. Besonders eine Anlagerung der Laufflächen 16 des
Lagermoduls 2 mit kalkabsondernden Organismen, wie zum
Beispiel mit Seepocken, birgt die Gefahr einer massiven Schädigung
der Laufflächen 16 durch die relativ harten Kalkablagerungen.
Im Betrieb des Lagermoduls 2 werden diese Kalkablagerungen
von den auf der Lauffläche 16 des Innenrings 10 und
des Außenrings 8 laufenden Wälzkörper 13 „überrollt”,
so dass mitunter scharfkantige Bruchteile entstehen, welche die
Laufflächen 16 schädigen können.
Außerdem kann ein Fouling-Bewuchs des Käfigs 18 zu
einer Beeinträchtigung des Umlaufverhaltens der Wälzkörper 13 führen.
Im Endeffekt kann ein derartiger Fouling-Bewuchs zu einem Totalausfall
des Lagermoduls 2 führen.
-
Um
einen Schutz vor einem derartigen Fouling-Bewuchs zu gewährleisten, ist
der Käfig 18 als ein Protektionsmittel 20 ausgestaltet.
Dazu ist der Käfig 18 aus einem oligodynamisch
wirkenden Metall, hier aus Kupfer, gefertigt. Alternativ hierzu
kann es auch vorgesehen sein, den Käfig 18 mit
dem oligodynamisch wirkenden Metall zu beschichten. Unter einer
oligodynamischen Wirkung wird im Folgenden eine auf lebende Unterwasserorganismen,
wie insbesondere Algen, Pilze und Seepocken schädigende
oder abtötende Wirkung verstanden. Die Wirkung lässt
sich somit als biozid beschreiben. Die oligodynamische Wirkung des
Kupfers geht im Wesentlichen von den Kupferkationen aus, welche
von dem Kupfer in das Umgebungsmedium, also hier in das Wasser,
abgegeben werden. Das mit den biozid wirkenden Kupferkationen angereicherte
Wasser durchspült das Lagermodul 2. Dieses „Durchspülen” wird
in der Darstellung durch die exemplarisch eingezeichneten Strömungslinien 24 illustriert.
-
Das
Protektionsmittel 20 ist als ein integraler Bestandteil
des Lagermoduls 2 konzipiert. Dies eröffnet die
Möglichkeit, direkt bei der Produktion des Lagermoduls 2 eine „Anti-Fouling-Maßnahme” zu
realisieren und den Produktionsablauf dahingehend zu optimieren,
womit letztlich eine kostengünstige Herstellung des entsprechenden
Lagermoduls 2 realisiert werden kann.
-
Durch
die zentrale Anordnung des Käfigs 18 in dem Lagermodul 2,
insbesondere bezüglich des. Öffnungsschlitzes 15 wird
eine Durchspülung des Lagermoduls 2 mit dem mit
den Kupferkationen angereicherten Wasser unabhängig von
der momentanen Strömungsrichtung des Wassers sicher gestellt.
Die biozide Wirkung, durch welche ein Fouling-Bewuchs der Flächen
des Lagermoduls 2 verhindert wird, ist insgesamt nicht
von einem direkten Kontakt des Protektionsmittels 2 mit
der vor Bewuchs zu schützenden Fläche abhängig.
-
Durch
die im Wesentlichen beständige Durchspülung des
Lagermoduls 2 mit dem mit den Kupferkationen angereicherten
Wasser ist es möglich, einen wirkungsvollen und dauerhaften
Schutz gegen einen Fouling-Bewuchs der Lagermodulkomponenten des
Lagermoduls 2, also insbesondere des Käfigs 18,
der ersten und der zweiten Lagermodulkomponenten 4, 5 und
insbesondere auch der Laufflächen 16 zu erreichen.
Insgesamt ist es möglich, ohne großen konstruktiven
Aufwand und mit einem nur geringen Arbeitsaufwand eine wirksame
Maßnahme gegen einen Fouling-Bewuchs zu realisieren.
-
- 2
- Lagermodul
- 4
- erste
Lagermodulkomponente
- 5
- zweite
Lagermodulkomponente
- 8
- Außenring
- 10
- Innenring
- 12
- Umfangsrichtung
- 13
- Wälzkörper
- 14
- Durchlassrichtung
- 15
- Öffnungsschlitz
- 16
- Lauffläche
- 17
- Lagermodulkomponente
- 18
- Käfig
- 20
- Protektionsmittel
- 24
- Strömungslinien
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 69921166
T2 [0004, 0004]
- - DE 69729791 T2 [0005]