[发明专利]滚动轴承

说明书

技术领域

本发明涉及一种改进了的滚动轴承，尤其一种用在含水环境例如水和蒸汽中的滚动轴承，它包括外座圈、内座圈、多个滚动元件以及使所述滚动元件保持在彼此间隔的关系中的护圈，该轴承能够经受得住过度磨损。

本发明的目的在于得到一种滚动元件轴承，它包括适合用于含水环境例如水、包括水在内的加工流体、具有水污染物的油、耐火液压液、蒸汽等的材料组合。

本发明的背景技术

所要解决的问题是要提供一种轴承系统，该系统将工作在从室温直到100-300度的水和蒸汽环境中，从而能够经受得住各种类型的水，例如盐水、被污染的水或以水为基的液体。最初的轴承类型是那些用在例如海水泵、石油钻头、耐火液压液和压缩机中的轴承。

现有的轴承系统有基于钢、不锈钢、混合轴承(氮化硅滚动元件)和全陶瓷(氮化硅座圈和滚动元件)的轴承。在存在水的情况下，则采用钢和氮化硅陶瓷的这些轴承都会过早地失效。这些经验是从实验室中以及在用户使用中得到的。

与水在一起的困难基于以下事实，水分子非常小，从而它会进入细微的裂缝并且使大多数陶瓷(含有玻璃相)和钢脆化。水还会通过非氧化物陶瓷的表面氧化作用而引起磨损；在静止状态下的裂缝腐蚀；并且没有显示出任何形成弹性流体动力学的润滑(EHL)膜的趋向，从而导致由表面与表面接触引起的磨损。

已经认识到，为了解决在这些应用中的问题，可以使用由全陶瓷构造的轴承或者具有由陶瓷制成的滚动元件和由另一种材料例如钢制成的座圈的混合轴承。但是，它仍然降低了水在挡圈和陶瓷材料的滚动元件之间的接触处建立薄EHL膜的能刀，这就出现了问题尤其在转速较高的情况下，因此这种解决方案已经证实是不能胜任的。

以前已知的是(US-A-5271679)生产一种包括内外座圈、滚珠元件以及用来保持滚珠元件相互各开的护圈的滚动元件轴承，其中该护圈由聚四氟乙烯、MoS₂以及WS₂的混合物，芳族聚酰胺纤维以及聚醚醚酮(PEEK)树脂构成，该轴承打算用在处于高温或低温环境中的空气或真空中，用在存在放射性射线的环境中，或在任何其它不允许使用任何润滑油或油脂的情况中。因此，该护圈材料为轴承提供润滑材料。内外轴承座圈以及滚珠由不锈钢制成。

JP-A-90-87025涉及一种滚珠轴承，其中至少一部分内外轴承座圈由陶瓷、斯特莱特硬质合金或沉淀硬化不锈钢制成或涂布有陶瓷、斯特莱特硬质合金或沉淀不锈钢，从而至少滚珠的表面部分由从金属陶瓷、斯特莱特硬质合金和主要由碳化硅组成的陶瓷中选出的材料形成。轴承座圈和滚动元件由不同的材料制成，并且如此进行选择以使得滚动元件具有最硬的表面。该轴承希望用在处于高温高压的水中。

DE-A-4235838涉及一种轴承，其中内部轴承座圈、外部轴承座圈和滚动元件中的至少一个用由烧结的氮化硅构成的陶瓷材料制成，该陶瓷材料包含0.5-40重量％的Mg，0.3-3重量％的Zr以及1.5-5.0重量％的从Sr、Al和稀土金属中选出的材料，并且剩余物为氮化硅。这些金属以氧化物的形式存在。该轴承希望在模制合金期间用在腐蚀的环境中，例如熔融炉、金属熔融镀槽或电镀槽。

DE-A-4207034涉及一种具有由斯特莱特硬质合金制成的座圈的轴承。该轴承希望用在在熔融金属槽中使用的装置中。

EP-A-0492660涉及一种轴承的护圈，该护圈由15-50重量％的玻璃纤维或类似的强化纤维、5-15重量％的碳纤维以及平衡量的聚醚醚酮(PEEK)组成。该轴承希望用在高温环境中。

DE-A-19606249涉及一种聚酰亚胺树脂轴承护圈，其中5-10重量％是聚四氟乙烯并且10-20重量％是石墨。该轴承希望用在高速工具(300,000至400,000rpm)中。该轴承用石蜡进行润滑。

US-A-4906110涉及一种具有固体润滑剂的滚动轴承，其中护圈是由含有选择的固体润滑剂的聚酰亚胺树脂制成。

本发明的说明

现在另人惊奇地发现利用本发明的方法可以解决这个问题，本发明的特征在于，轴承的座圈由斯特莱特硬质合金(Co-Cr合金)制成，滚动元件由后热等静压处理的氧化铝-氧化锆复合材料制成，而护圈由含有石墨纤维、石墨粉末和聚四氟乙烯的聚醚醚酮制成。

从后附的权利要求中可以知道进一步的特征。

在本发明中，因为石墨在存在水分子的情况下作为固体润滑剂非常理想，所以石墨组分将在潮湿环境中产生出较低的摩擦。或者可以采用含有二硫化钼(MoS₂)的材料，它也是一种有效的固体润滑剂。轴承座圈(座圈)