Geräte zur Messung der Durchflussmenge von Flüssigkeiten und Gasen oder zur Messung von Windgeschwindigkeiten, sogenannte Anemometer, benötigen extrem reibungsarme Kugellager. Die GRW bietet für solch anspruchsvolle Anwendungen ein Sonderkugellager mit einem speziellen Käfig. Es erfüllt die hohen Anforderungen an die Lagerungstechnik für Anemometer in Bezug auf das Anlauf- und dynamische Reibmoment sowie der zeitlichen Stabilität des geringen Reibmomentes. Der neue Kugellagerkäfig wird nach einem patentierten Verfahren hergestellt, das eigens für diese Applikation entwickelt wurde.

Anemometer stellen extreme Anforderungen an die Lagerungstechnik. Um bereits kleinste Durchflussmengen oder schwachen Wind messbar zu machen, muss das Lager mit einer geringen Anlaufreibung speziell bei minimalem Medienstrom in Rotation versetzt werden. Das konstant niedrige dynamische Reibmoment ist darauf zurückzuführen, dass während des Mess- oder Zählbetriebs keine Mikrobewegungen des Käfigs entstehen. Diese Mikrobewegungen würden während der Messung zu zufälligen Messwertspitzen führen, die das Messergebnis verfälschen und somit eine exakte Ermittlung der Durchflussmenge nicht zulassen. Außerdem muss das Kugellager nach Abschalten des Medienstroms oder Abflauen des Windes eine reproduzierbare Auslauf-Dynamik zeigen.

Patentiertes Verfahren für reibungsoptimierten Käfig

Das Sonderkugellager von GRW Gebrüder Reinfurt erfüllt die extremen Anforderungen für Anemometer sowohl in Bezug auf das reproduzierbare Anlaufmoment als auch auf das minimale dynamische Reibmoment und dessen Langzeitstabilität. Der Spezialist für Hochpräzisionskugellager hat ein neues Herstellverfahren für reibungsoptimierte Käfige entwickelt, bei dem ein Hybridmaterial als Kombination aus rostfreiem Stahl und modifiziertem Polymer verwendet wird. Das Substrat aus ferritischem Bandstahl verleiht dem Käfig die notwendige Festigkeit und gewährleistet die Tiefziehfähigkeit für den Herstellprozess. Der Kunststoff, ein reib- und verschleißmodifiziertes Fluorpolymer, wird bereits bei der Halbzeugherstellung als Folie auf das Metallband aufgebracht. Das auf diese Weise hergestellte Hybridband wird schließlich in einem Stanz- und Prägeprozess zu zweiteiligen Stahllappenkäfigen weiterverarbeitet.

Längere Lebensdauer selbst bei Mangelschmierung

So widrig die Umstände in der Anwendung auch sein mögen: Das Sonderkugellager behält selbst bei Mangelschmierung seine herausragenden Gleit- und Reibeigenschaften. Dafür sorgt eine Transferschicht, die von der Käfigoberfläche über die Kugeln auf die Laufbahnen von Innen- und Außenring übertragen wird und den Festkörperkontakt nach dem Verlust des hydrodynamischen Schmierfilms verhindert. Versuche auf einem Lebensdauerprüfstand haben gezeigt, dass auch im Trockenlauf eine Lebensdauerschmierung gewährleistet werden kann, wenn ein maximaler Drehzahlkennwert n x d_m von 80.000 mm/min nicht überschritten wird. Somit ist selbst im Falle einer fehlenden Wartung der Öl- oder Fettschmierung gewährleistet, dass mit dem Einsatz des Sonderkugellagers dennoch ein zuverlässiger Betrieb möglich ist.

Die Neuentwicklung des Kugellagerkäfigs bietet eine drastische Verbesserung gegenüber den bislang eingesetzten herkömmlichen Kugellagern mit zweiteiligem Stahllappenkäfig in geölter Ausführung sowie gegenüber Käfigen, deren Käfigoberflächen mit galvanisch abgeschiedenen Edelmetallen oder mit im Sprüh- oder Tauchverfahren aufgebrachten Lacksystemen beschichtet wurden. Diese herkömmlichen Ausführungen verfügen im Gegensatz zu dem vorgestellten Kugellager nur begrenzt über die Gleit- und Reibeigenschaften, die die extreme Anwendung in Gas- und Windmessgeräten erfordert.