润滑胶囊和采用这样润滑胶囊润滑机械元件的方法
【专利摘要】一种胶囊(18)，包含用于机械元件(10)的润滑剂的至少一个成分(20、26)，其中所述胶囊(18)包括外壁(22)，该外壁(22)包括第一物质，当所述胶囊(18)设置在所述机械元件(10)中和/或周围和/或在用于润滑所述机械元件(10)的润滑剂中时，所述第一物质设置为在所述机械元件(10)的使用期间毁掉。
【专利说明】润滑胶囊和采用这样润滑胶囊润滑机械元件的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及润滑胶囊和包括至少一个这样润滑胶囊的机械元件。本发明还涉及采用至少一个这样润滑胶囊润滑机械元件的方法。
【背景技术】
[0002]自动润滑系统，常常成为集中润滑系统，通常包括控制器或定时器、泵和润滑剂储罐、测量阀和配件、以及提供和供给管线。它典型地在特定的时间从中心位置输送控制量的润滑剂，例如润滑脂或油，到机器中一个或多个具体的位置，而该机器在运行中。
[0003]就润滑油而言，术语润滑脂用于描述半固体润滑剂，其由增稠剂组成，典型地为皂，用矿物或植物油和/或其它液体润滑剂乳化。润滑脂具有很高的初始粘度，在施加切变时，其粘度降低，以给出油润滑的作用，其粘度与润滑脂中所用基础油基本上相同。润滑脂施加到不经常进行润滑的机械部件，且位于润滑油不能停留的位置。
[0004]润滑脂也保护机械元件，它通过润滑克服腐蚀和磨损，它帮助散热，密封固体和液体污染物，并且减小噪声。适当的润滑允许设备光滑连续运行，仅具有温和的磨损，在诸如轴承的部件上没有过度的应力或刮擦(seizures)。当润滑失败时，部件可能彼此破坏性地摩擦，导致损坏、发热和失败。润滑失败可能由润滑剂数量或年度不充分、由于延长服务而没有补充引起的退化、温度过高、外来物质的污染、对于特定应用的不正确润滑脂和/或过度润滑引起。
[0005]为了保证机械元件正确润滑，所用的润滑脂必须对特定的应用进行精确选择，并且在机械元件中/上施加正确的量、以正确的频率且至正确的位置。例如，对于轴承应用影响润滑脂选择的因素包括轴承的速度、服务温度范围、运行噪声要求、再润滑间隔、密封、开始扭矩、负荷和运行条件以及环境影响。
[0006]随着时间的推移，润滑脂可能泄露、蒸发和/或变硬。油可能从润滑脂耗尽，留下厚的蜡状物质，具有很小或者没有润滑能力。新的润滑脂例如可用润滑脂枪或泵施加，其在压力下施加润滑脂到要润滑的部分，迫使润滑脂进入该部分的空间。然而，为了防止过早磨损和损坏，制造商建议在周期的基础上去除旧的润滑脂且用新的润滑脂置换，这可能是复杂的且消耗时间的过程，因为它常常要求设备拆除且小心清洗。
【发明内容】
[0007]本发明的目标是克服或者改善现有技术的至少一个缺点，或者提供有用的选择方案。
[0008]这些目标的至少一个通过包含用于机械元件的润滑剂的至少一个成分的胶囊实现，其中胶囊包括外壁，外壁包括第一物质，当胶囊设置在机械元件中和/或机械元件周围和/或在用于润滑机械元件的润滑剂中时，第一物质设置为在机械元件的使用中毁掉(即变为至少部分地毁掉或毁坏，所而胶囊中的包含物不再被包封在其中)。
[0009]这样的胶囊例如可包含液体、半液体或固体润滑剂(例如干粉)和/或润滑剂的部分(例如润滑脂的液体润滑剂部分)和/或润滑剂的添加剂。胶囊例如可为小球、片状或者球状体的形式，和/或可具有硬的或软的外壁，例如由诸如动物蛋白(凝胶)、植物多聚糖或其衍生物的凝胶剂水溶液制造的外壁，例如为角叉胶和/或淀粉和纤维素的改进形式。外壁可包括可塑剂，例如甘油和/或山梨醇。外壁自身可包括润滑剂的所述至少一个成分。胶囊可为任何适当的尺寸和形状，取决于应用，范围为几毫米的最大横向尺寸到几厘米的最大横向尺寸。
[0010]根据本发明的实施例，胶囊包括至少一个内包封壁，至少一个内包封壁包括第二物质，该第二物质设置为在机械元件的使用中经受第一条件时毁掉。就是说，胶囊可包括一个或多个内包封壁，其包括(即包含和/或包括)润滑剂的相同或不同的至少一个成分。
[0011]根据本发明的另一个实施例，第一物质和/或所述第二物质是油溶的，设置为在预定温度和/或预定压力与液体接触时溶解，和/或设置为由机械元件机械地毁坏。
[0012]就是说，至少一个胶囊可加到润滑机械元件的润滑剂，和/或设置在机械元件中和/或周围。至少一个胶囊设置为如果/在需要时毁掉。例如，当机械元件的包含油或由油组成的润滑剂达到预定温度时，至少一个胶囊的油溶外壁可设置为在该温度下通过溶解在油中而毁掉。如果胶囊包括含有第二物质的至少一个内包封壁，则该第二物质可设置为在不同的温度下溶解在油中。胶囊可包括一个较小的胶囊或者相同尺寸或不同尺寸的多个较小的胶囊，小胶囊(一个或多个)设置为在与外壁和/或至少一个其它内包封壁不同的条件下毁掉。
[0013]另外或作为选择，胶囊可设置为通过由其润滑的机械元件碾压而毁掉。例如，至少一个胶囊可在它投入使用前提供在机械元件中和/或周围(例如在滚动元件轴承的滚动元件和外环之间)，从而一旦它投入使用就润滑机械元件，也就是，润滑剂填充机械元件中尚未被润滑剂占据的空间。另外或作为选择，至少一个胶囊可在其使用中被供给到机械元件以润滑/再润滑该机械元件，或者将润滑剂的诸如添加剂的至少一个成分加到润滑机械元件的润滑剂。
[0014]根据本发明的进一步实施例，胶囊包括多个内包封壁，并且多个内包封壁的一部分包括第二物质，该第二物质设置为在经受第一条件时毁掉，而多个内包封壁的一部分包括第三物质，该第三物质设置为在经受第二条件时毁掉。
[0015]胶囊的外壁可设置为具有第一厚度，并且胶囊的至少一个内包封壁可设置为具有第二厚度，其中第二厚度可与第一厚度相同或不同。外壁和/或内包封壁的厚度和/或成分不必是均匀的。
[0016]根据本发明的实施例，胶囊包括流体润滑剂，例如矿物油、合成油和/或植物油、聚α-烯烃、酯、聚醚。如果润滑脂用于润滑机械元件，则简化了机械元件的再润滑，因为旧的润滑脂不必从机械元件去除，并且减少了润滑脂的浪费量，因为润滑脂的增稠剂被再利用。
[0017]根据本发明的另一个实施例，胶囊包括下面的至少一个:聚合增稠剂、聚丙烯、聚乙烯、聚亚烷基二醇、聚二乙醇、聚烯烃苯酚、羊毛脂、羊毛脂聚二乙醇、聚氧乙烯羊毛脂、硅油、离子皂、尿素皂、金属有机皂。
[0018]根据本发明的进一步实施例，胶囊包括下面的至少一个:增黏剂、弹性体、抗磨损添加剂、抗腐蚀添加剂、EP添加剂、抗氧化剂。某些润滑脂标为"ΕΡ"，其表示"极端压力(extreme pressure)"。在高压或振动负荷下，常规的润滑脂可被压到润滑脂的部分变为物理接触的程度，导致摩擦和磨损。EP润滑脂包含固体润滑剂，通常为石墨和/或二硫化钥，以在重负荷下提供保护。固体润滑剂结合到金属部件的表面，并且防止金属对金属接触以及润滑剂膜太薄时所形成的摩擦和磨损。
[0019]例如可增加特氟纶(TEFLON)来改善所形成的润滑剂的润滑特性。甘油和山梨聚糖酯可加到旨在用于低温条件的润滑剂。铜可加到旨在用于高压应用的润滑剂。
[0020]根据本发明实施例，润滑剂包括增稠剂，该增稠剂包括至少一个聚烯烃成分，例如包括聚乙烯或聚丙烯或这些物质的混合物，至少一个液体润滑剂成分，例如矿物油、植物油、合成油类的烯烃、酯或聚醚，以及至少一个添加剂成分，其选自下面的组，抗氧化剂、腐蚀抑制剂、抗磨损剂或极端压力/负载承担能力添加剂。增稠剂成分的含量可在5%和30%重量之间，优选在9和15 %重量之间，液体润滑剂的含量在60 %和90 %重量之间，并且添加剂成分的重量在0.2和15%之间，优选在I和8%重量之间。
[0021]根据本发明实施例，润滑剂包括高分子量成分和低分子量成分。例如，增稠剂可包括(a)和(b)的混合物，(a)、(共同或相同)重量平均分子量大于200，000的丙烯聚合物，
(b)、(共同或相同)重量平均分子量小于100，000的丙烯聚合物。高分子量成分和低分子量成分之比可为1:40 - 1:5,优选为1:25 - 1:15,更优选为1:19。低分子量成分可为聚丙烯均聚物。低分子量成分可具有50，000和100，000之间的平均分子量，其熔化流速(ASTMD-1238)为500-1000，优选为750-850。高分子量成分可为聚丙烯均聚物或者丙烯/乙烯共聚物。高分子量成分可具有200，000-250, 000的平均分子量和1.5-15的熔化流速(ASTMD-1238)，优选为 1.5-7。
[0022]根据本发明的另一个实施例，润滑剂包括矿物油、下面的至少一个:增稠剂、溶油聚丙烯、溶油丙烯或矿石、金属皂(皂盐增稠剂)、溶油聚丙烯、溶油丙烯或非晶聚烯烃聚合物或半晶聚烯烃聚合物，例如，等规或无规聚烯烃聚合物。
[0023]酯可实现添加剂和增稠剂等聚合物的溶解度和推进油内溶解度。酯可源自于羧酸、分支、无分支、直线或环状的烷基组、芳基、烷芳基或具有1-30碳的芳烷基组、环状脂肪酯、烷基酯、饱和和非饱和酯、二酯(来自二羧基有机化合物)、二葵二酸酯、合成酯、酞酸酯、羧酸酯。烷基萘可用作合成液体润滑剂。
[0024]根据本发明的实施例，润滑剂可包括碳链长度至C40的石蜡基蜡，纯的形式或者不同烯烃的混合的任何一个，或者与其它聚烯烃聚合物(聚乙烯)或者酯蜡状十六烷基异丙酯或十六烷基棕榈酸酯混合。蜡为天然的、有机化合物，特征为由长烷基链组成。
[0025]本发明还涉及机械元件，其包含根据本发明实施例任何一个的至少一个胶囊。该机械元件是下面之一的至少一部分:轴、连接器、键、花键、齿轮、紧固件、弹簧、密封、带子、离合器、制动器、链条，或者轴承元件，例如球轴承、滚柱轴承、滚针轴承、锥形滚柱轴承、球形滚柱轴承、环形滚柱轴承、球推力轴承、滚柱推力轴承、锥形滚柱推力轴承、滚轴轴承、轮毂轴承单元、旋转枢轴轴承、球状螺丝钉、或者这样的部件，用于其中经受交互赫兹应力的应用，例如滚动接触或滚动和滑动结合的接触，和/或要求高耐磨损和/或增加疲劳和拉伸强度的应用。
[0026]本发明还涉及润滑机械元件的方法，其包括设置至少一个胶囊在机械元件中和/或周围和/或在用于润滑机械元件的润滑剂中的步骤，该至少一个胶囊包括外壁，该外壁包括第一物质，当胶囊设置在机械元件中和/或周围和/或在用于润滑机械元件的润滑剂中时，该第一物质设置为在机械元件的使用中毁掉。该至少一个胶囊可在机械元件使用前和/或使用期间和/或使用后(即在运行停止或例如维护/修理停机期间)设置在机械元件中和/或周围和/或在用于润滑机械元件的润滑剂中。
[0027]根据本发明的方法的进一步实施例叙述在从属方法权利要求中。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]在下文，将参考附图通过非限定示例进一步说明本发明，其中:
[0029]图1示出了采用根据本发明实施例的至少一个胶囊润滑和/或再润滑的轴承，以及
[0030]图2和3示出了根据本发明实施例的胶囊。
[0031]应注意，附图不必按比例绘制，并且为了清楚起见夸大了某些特征的尺寸。
【具体实施方式】
[0032]图1示意性地示出了机械元件10的示例，即滚动元件轴承，其尺寸范围可为1mm直径至几米直径，并且具有负载容量从几十克制几千吨。就是说，轴承部件10可为任何尺寸且具有任何负载容量。轴承部件10具有内环12、外环14和一组滚动元件16。
[0033]在使用轴承10之前，适当的润滑剂，例如润滑脂，施加在滚动元件16与内环12和外环14之间以润滑轴承10。润滑脂例如可包括增稠剂，例如下面的至少一个:聚合增稠剂、聚丙烯、聚乙烯、聚烯乙二醇、聚乙二醇、聚烯烃苯酚、羊毛脂、羊毛脂聚乙二醇、聚氧化乙烯羊毛脂、硅油、离子皂、尿素皂、金属有机皂。增稠剂例如可包括具有高分子量的分子和低分子量的分子二者。润滑脂还可包括流体润滑剂，包括下面的至少一个:矿物油、合成油和/或植物油。润滑脂例如可包括60-90%的流体润滑剂。例如，用于滚动元件轴承10应用的适宜的润滑脂包括85%的矿物油和15%的皂。
[0034]根据本发明的实施例的至少一个胶囊18可用于润滑和/或再润滑轴承10。就是说，至少一个胶囊18可在轴承10的使用前、使用中和/或使用后(即在运行停止或例如维护/修理停机期间)设置在轴承10的内环12和外环14之间。
[0035]在轴承10的使用期间，分析装置例如可用于决定润滑脂用于润滑轴承10的哪个成分已经消耗。例如，分析装置的一个或多个传感器可决定轴承10中或周围的润滑脂成分在轴承的使用期间已经改变并且例如包括70%的矿物油和30%的皂，即矿物油已经消耗。于是，一个或多个胶囊可加到润滑润滑机械元件的润滑剂和/或设置在机械元件中和/或周围，一个或多个胶囊包含的矿物油使润滑剂返回到其原始成分(85%的矿物油和15%的皂)。此外，分析装置的传感器还可设置为决定是否在用于润滑机械元件的润滑剂中存在铁的增量，其表示包括机械元件的机器的某一部分锈蚀。然后，包括抗腐添加剂的一个或多个胶囊可加到润滑机械元件的润滑剂和/或设置在机械元件中/周围。
[0036]图2示出了包含用于机械元件的润滑剂的至少一个成分20的胶囊18，至少一个成分20例如可为包含抗腐添加剂的矿物油。胶囊18包括外壁22，当胶囊18设置在机械元件中和/或周围和/或在用于润滑机械元件的润滑剂中时，和/或当胶囊18已经经受特定条件时，外壁包含的物质设置为在机械元件的使用期间毁掉。
[0037]在所示的实施例中，胶囊18还包括内包封壁24，内包封壁24包括第二物质，其设置为在机械元件的使用期间经受第一条件时毁掉。内包封壁24可包含和/或包括润滑剂的其它成分26，例如与恰在胶囊外壁22内包含的成分不同的矿物油。第一物质和第二物质可为油溶的，并且设置为例如在预定温度和/或预定压力下与油接触时溶解。例如，外壁22可设置为在50°C下溶解在油中，并且内包封壁可设置为在100°C下溶解在油中。根据本发明的胶囊18可包括设置在另一个内的任何数量的内胶囊。
[0038]图3示出了胶囊18，其包括外壁22和多个内包封壁24，外壁22包括第一物质，设置为在经受特定条件时毁掉，多个内包封壁24的每一个包封润滑剂的至少一个成分26。胶囊18可包括至少两个不同类型的内包封壁:一种类型包括第二物质，设置为在经受第一条件时毁掉，一种类型包括第三物质，设置为在经受第二条件时毁掉。
[0039]权利要求范围内的本发明的进一步修改对本领域的技术人员来说是显而易见的。
【权利要求】
1.一种胶囊(18)，包含用于机械元件(10)的润滑剂的至少一个成分(20、26)，其中所述胶囊(18)包括外壁(22)，该外壁(22)包括第一物质，当所述胶囊(18)设置在所述机械元件(10)中和/或周围和/或在用于润滑所述机械元件(10)的润滑剂中时，所述第一物质设置为在所述机械元件(10)的使用期间毁掉。
2.根据权利要求1所述的胶囊(18)，其中它包括至少一个内包封壁(24)，该至少一个内包封壁(24)包括第二物质，该第二物质设置为在所述机械元件(10)使用期间在其经受第一条件时毁掉。
3.根据权利要求1或2所述的胶囊(18)，其中所述第一物质和/或所述第二物质是油溶的。
4.根据前述权利要求任何一项所述的胶囊(18)，其中所述第一物质和/或所述第二物质设置为在预定温度和/或预定压力与液体接触时溶解。
5.根据前述权利要求任何一项所述的胶囊(18)，其中所述第一物质和/或所述第二物质设置为由所述机械元件(10)机械地毁坏。
6.根据权利要求2至5任何一项所述的胶囊(18)，其中所述胶囊(18)包括多个内包封壁(24)，并且所述多个内包封壁(24)的第一部分包括所述第二物质，其设置为在经受第一条件时毁掉，而所述多个内包封壁(24)的第二部分包括第三物质，其设置为在经受第二条件时毁掉。
7.根据前述权利要求任何一项所述的胶囊(18)，其中所述胶囊(18)包括流体润滑剂，例如矿物油、合成油和/或植物油、聚α -烯烃、酯、聚醚。
8.根据前述权利要求任何一项所述的胶囊(18)，其中所述胶囊(18)包括下面的至少一个:聚合增稠剂、聚丙烯、聚乙烯、聚亚烷基二醇、聚二乙醇、聚烯烃苯酚、羊毛脂、羊毛脂聚二乙醇、聚氧乙烯羊毛脂、硅油、离子皂、尿素皂、金属有机皂。
9.根据前述权利要求任何一项所述的胶囊(18)，其中所述胶囊(18)包括下面的至少一个:增黏剂、弹性体、抗磨损添加剂、抗腐蚀添加剂、EP添加剂、抗氧化剂。
10.一种机械元件(10)，包含根据前述权利要求任何一项的至少一个胶囊(18)。
11.根据权利要求10所述的机械元件(10)，其中它是下面之一的至少一部分:轴、连接器、键、花键、齿轮、紧固件、弹簧、密封、带子、离合器、制动器、链条，或者轴承元件，例如球轴承、滚柱轴承、滚针轴承、锥形滚柱轴承、球形滚柱轴承、环形滚柱轴承、球推力轴承、滚柱推力轴承、锥形滚柱推力轴承、滚轴轴承、轮毂轴承单元、旋转枢轴轴承、球状螺丝钉、或者这样的部件，用于其中经受交互赫兹应力的应用，例如滚动接触或滚动和滑动结合的接触，和/或要求高耐磨损和/或增加疲劳和拉伸强度的应用。
12.一种用于润滑机械元件(10)的方法，其包括设置至少一个胶囊(18)在所述机械元件(10)中和/或周围和/或在用于润滑所述机械元件(10)的润滑剂中的步骤，该至少一个胶囊(18)包括外壁(22)，该外壁(22)包括第一物质，当所述胶囊(18)设置在所述机械元件(10)中和/或周围和/或在用于润滑所述机械元件(10)的润滑剂中时，该第一物质设置为在所述机械元件(10)的使用中毁掉。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述至少一个胶囊(18)包括至少一个内包封壁(24)，该至少一个内包封壁(24)包括第二物质，该第二物质设置为在所述机械元件(10)使用期间在其经受第一条件时毁掉。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其中所述第一物质和/或所述第二物质是油溶的。
15.根据权利要求12至14任何一项所述的方法，其中所述第一物质和/或所述第二物质设置为在预定温度和/或预定压力下与液体接触时溶解。
16.根据权利要求12至15任何一项所述的方法，其中所述第一物质和/或所述第二物质设置为由所述机械元件(10)机械地毁坏。
17.根据权利要求12至16任何一项所述的方法，其中所述胶囊(18)包括多个内包封壁(24)，并且所述多个内包封壁(24)的第一部分包括所述第二物质，其设置为在经受第一条件时毁掉，而所述多个内包封壁(24)的第二部分包括第三物质，其设置为在经受第二条件时毁掉。
18.根据权利要求12至17任何一项所述的方法，其中所述胶囊(18)包括流体润滑剂，例如矿物油、合成油和/或植物油、聚α -烯烃、酯、聚醚。
19.根据权利要求12至18任何一项所述的方法，其中所述胶囊(18)包括下面的至少一个:聚合增稠剂、聚丙烯、聚乙烯、聚亚烷基二醇、聚二乙醇、聚烯烃苯酚、羊毛脂、羊毛脂聚二乙醇、聚氧乙烯羊毛脂、硅油、离子皂、尿素皂、金属有机皂。
20.根据权利要求12至19任何一项所述的方法，其中所述胶囊(18)包括下面添加剂的至少一个:增黏剂、弹性体、抗磨损添加剂、抗腐蚀添加剂、EP添加剂、抗氧化剂。
21.根据权利要求12至20任何一项所述的方法，其中所述机械元件(10)是下面之一的至少一部分:轴、连接器、键、花键、齿轮、紧固件、弹簧、密封、带子、离合器、制动器、链条，或者轴承元件，例如球轴承、滚柱轴承、滚针轴承、锥形滚柱轴承、球形滚柱轴承、环形滚柱轴承、球推力轴承、滚柱推力轴承、锥形滚柱推力轴承、滚轴轴承、轮毂轴承单元、旋转枢轴轴承、球状螺丝钉、或者这样的部件，用于其中经受交互赫兹应力的应用，例如滚动接触或滚动和滑动结合的接触，和/或要求高耐磨损和/或增加疲劳和拉伸强度的应用。
【文档编号】F01M11/00GK104204648SQ201280068659
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2012年12月17日 优先权日:2012年1月2日
【发明者】I.斯特兰德尔, F.费德拉尔斯 申请人:Skf公司