Elektrisch isoliert – Schutz gegen Lagerschäden durch Stromdurchgang

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Fertigungsverfahren und Wirkung von elektrisch isolierten Wälzlagern

NKE bringt die Isolierung im Plasmaspritzverfahren, einer Dünnschichtechnik, auf den Außenring (SQ77 bzw. SQ77C, Bild 3 in Bildergalerie) oder auf den Innenring (SQ77E bzw. SQ77H, Bild 3 in Bildergalerie) auf. Beim Plasmaspritzverfahren wird zwischen Elektroden ein Lichtbogen erzeugt, bei dem adäquates Gas zugeführt wird. Der Plasmastrahl dient als Trägermedium um das Aluminiumoxidpulver (Al2O3) mit hoher Geschwindigkeit auf den Innen- oder Außenring aufzutragen. Die so entstehende Aluminiumoxidschicht erstreckt sich über Plan- und Stirnfläche der Wälzlagerringe. In einem anschließenden Prozessschritt wird die Schicht noch versiegelt, um das Eindringen von Feuchtigkeit zu unterbinden.

Wirkung bei Gleichspannung

Die Wirkung der Isolationsschicht hängt von der Frequenz der Spannung ab, welche die schädlichen Lagerströme verursacht. Im Falle einer Gleichspannung stellt das isolierte Lager einen Ohmschen Widerstand dar. Je höher der Widerstand, desto geringer der Stromfluss. Der Widerstandswert der isolierten Lager liegt bei über 50 MΩ und begrenzt den elektrischen Strom auf einen für das Lager unbedenklichen Wert.

Wirkung bei Wechselspannung

Bei Wechselspannung kommt der kapazitive Charakter des isolierten Lagers zum Tragen. Das Lager verhält sich in diesem Fall in erster Näherung wie eine Parallelschaltung aus Widerstand und Kondensator mit einem von der Frequenz abhängigen Widerstand, der sogenannten Impedanz. Die Impedanz bestimmt die Größe des Wechselstroms, der bei gegebener Spannung und Frequenz durch das Lager fließt. Auch hier gilt dass die Impedanz möglichst groß sein soll, um den Strom auf ein für das Lager unbedenkliches Maß zu reduzieren.

Um nun eine hohe Impedanz zu erreichen muss der Widerstand der isolierenden Schicht groß und deren Kapazität gering sein. Dies kann durch eine möglichst dicke Isolationsschicht mit kleiner Oberfläche erreicht werden. Umgelegt auf die Lager bedeutet dies dass die Beschichtung vorteilhaft an der Bohrung des Innenrings aufzubringen ist. Aus Kostengründen und bedingt durch das Fertigungsverfahren wird jedoch standardmäßig der Außendurchmesser beschichtet. In den meisten Fällen ergibt sich auch hier ein mehr als ausreichender Schutz vor Elektrokorrosionsschäden. Ein weiteres Merkmal der Beschichtung ist die Durchschlagsfestigkeit. Die Durchschlagspannung liegt bei Lagern von NKE je nach Ausführung bei mindestens 1000 oder 2000 V. (sh)

Hannover Messe 2015: Halle 22, Stand B35

* Klaus Grissenberger ist Anwendungstechniker bei der NKE Austria GmbH in Steyr

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