用于润滑摩擦学系统的方法和装置制造方法
【专利摘要】一种摩擦学系统的润滑方法，其包括如下步骤：提供气态二氧化碳，以及使得气态二氧化碳与摩擦学系统的待润滑的区域相接触。
【专利说明】用于润滑摩擦学系统的方法和装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于润滑摩擦学系统(摩擦副系统/摩擦体系)的方法和装置。
【背景技术】
[0002]摩擦学系统包括至少两个部件，所述两个部件在接触时执行彼此的相对运动，从而产生摩擦和磨损。由这样的部件的运动和接触产生的这种摩擦和磨损可导致系统的恶化和更短的使用寿命。
[0003]例如，用于机械工具、齿轮箱、涡轮机(燃气轮机)或空间设备的重负载承载件(轴承)承受磨损和摩擦，所述磨损和摩擦必须被最小化以便确保耐久寿命。
[0004]为此目的，专 门的基材、表面和/或润滑剂被不断地得以改进，以便减少摩擦和磨损，从而增加这种系统的使用寿命。
[0005]作为润滑剂，众所周知的是使用油基物质。这种摩擦学系统周围的环境通常是空气。然而，空气是非惰性的并且与摩擦学系统的组件的表面或基材(例如金属)以及还与润滑剂起作用。特别地，由于金属和/或润滑剂的氧化，空气能导致所述恶化。这些缺点在高温的情况下尤其显著。
[0006]摩擦学系统与周围环境之间的这种相互作用对系统的使用寿命还有其效率具有重要的整体影响。
[0007]从W02006/119047A2可知使用超临界二氧化碳作为在金属工作过程期间用于金属工件的润滑物。然而，提供超临界二氧化碳相对昂贵。此外，超临界二氧化碳的提供和处理是耗时的。
【发明内容】
[0008]本发明因而寻求提供一种用于摩擦学系统的润滑剂，所述润滑剂是高效的，并且提供和处理起来是简单和便宜的。
[0009]本发明因而提供一种根据独立权利要求的方法。
[0010]本发明的有利实施例是从属权利要求的主题。
[0011]根据本发明，提供了一种用于多种摩擦学系统的高效润滑剂，所述润滑剂既便宜又易于处理。
[0012]已发现二氧化碳减少摩擦和磨损。因此，本发明提出使得气态二氧化碳与摩擦学系统待润滑的区域相接触。然而，还已发现在摩擦学系统处的高二氧化碳浓度能引起在摩擦学系统的表面、例如齿轮或承载件形成金属氧化物。此外，高二氧化碳形成物还可导致润滑剂的氧化。因此，根据本发明，提供气态二氧化碳和惰性气体以避免过高的二氧化碳浓度。相比空气，惰性气体将减少摩擦，并且由于惰性气体的不活泼性，所以将防止润滑剂和待润滑系统的氧化。
[0013]气态二氧化碳和惰性气体可设置为混合物或设置为单独的气体供应。在任何情况下，二氧化碳被惰性气体稀释以便避免在摩擦学系统处过高的二氧化碳浓度。[0014]除了其不活泼性以外，相比于空气，氮气已显示出更能减少磨损。因此，在创造性的方法中使用氮气作为惰性气体将改善摩擦学系统的摩擦和磨损性能并且减少摩擦学系统的金属表面的氧化以及润滑剂及其组分的氧化。
[0015]二氧化碳在摩擦学系统、例如齿轮或承载件处的量和浓度优选被控制成使得摩擦层在摩擦学系统的表面上形成但是避免系统和润滑剂的氧化。
[0016]优选的是分析润滑剂和/或监测表征摩擦学系统操作的参数，并且基于这些数据控制二氧化碳和/或惰性气体的供应。例如，当摩擦在摩擦学系统的操作期间增加时，这对系统的所需能量输入、功率输出和/或速度具有影响。监测这些参数提供了有关摩擦的信息。对齿轮而言速度的降低或功率和能量输入的增加表示了摩擦增加。在该情况下增加二氧化碳的量和/或二氧化碳与惰性气体的比率以改善润滑性能。
[0017]润滑剂的分析还可以是用于摩擦学系统状态的指示器。将二氧化碳和/或惰性气体供应至摩擦学系统优选地基于润滑剂的分析而被控制。在过高的二氧化碳级别或过低的惰性气体级别，润滑剂或润滑剂的组分会被氧化。当润滑剂的分析显示形成氧化物时，被提供至摩擦学系统的二氧化碳的量、压力和/或气流将被减少和/或惰性气体的量、压力和/或气流将被增加。
[0018]例如，一部分润滑剂可持续地经过确定润滑剂中存在氧化物的分析器。
[0019]根据优选的实施例，通过使在缸体或容器中提供的液态二氧化碳膨胀而提供气态二氧化碳。例如使用膜技术，液态二氧化碳可转化成气态状态。在被引导至待润滑的摩擦学系统(即摩擦学系统的待润滑的区域)后，该气态二氧化碳可被释放到环境中。众所周知的，与二氧化碳有关的健康危害是很小的，从而在润滑的摩擦学系统附近不必有专门的用于保护使用者的设施。气态二 氧化碳可从带有气态内容物的缸体供应。还可以在润滑之后收集二氧化碳以便将其再循环、例如提供合成燃料。
[0020]气态二氧化碳可被轻易地处理。例如，所述气态二氧化碳可设置在缸体中或容纳液态二氧化碳的容器中。如公知的，这样的缸体可设有用于气态萃取的器具。二氧化碳是便宜的并且容易得到。
[0021]现在将基于如附图中所示的优选实施例更详细地描述本发明。
[0022]本发明相比于现有技术具有多个优点。二氧化碳已显示出减少摩擦学系统的摩擦和磨损。然而，当摩擦学系统通过诸如油的润滑剂润滑时，润滑剂可通过过多的二氧化碳而被氧化。因此，本发明提出使用二氧化碳和惰性气体的混合物作为摩擦学系统周围的环境和润滑剂。
[0023]氮气显示出减小磨损的性能并且还避免了润滑剂和摩擦学系统部件的氧化。因此，二氧化碳和氮气的混合物是有利的。
[0024]通过控制摩擦学系统的操作和/或效率或者控制摩擦学系统的特征参数(诸如摩擦学系统的能量输入和输出、功率输入和输出、或摩擦学系统的运动部件的速度)，摩擦的实际状态可被确定并且二氧化碳和/或惰性气体的提供可被相应地控制。润滑剂或其组分的分析可以是表示润滑效力的另一参数。润滑剂中高氧化物浓度表示过高的二氧化碳级另|J。在该情况下，减少至摩擦学系统的二氧化碳流和/或减少二氧化碳对惰性气体的比率。
【专利附图】
【附图说明】[0025]图1示出了根据本发明的装置的优选实施例，通过所述装置，摩擦学系统能被润滑。
【具体实施方式】
[0026]作为待润滑的摩擦学系统的示例，示出了承载件(轴承)10。容纳液态二氧化碳的缸体20设有(相对于缸体20没有按真实比例示出的)喷嘴装置22，通过所述喷嘴装置液态二氧化碳可被膨胀以提供气态二氧化碳流24。关闭阀在缸体20和喷嘴装置22之间有利地设置。
[0027]通过喷嘴22相对于承载件10的有利设置，所述承载件借助于气态二氧化碳的润滑可被高效地提供。
[0028]由于二氧化碳对于使用者而言是无害的，所以在二氧化碳与承载件10接触之后不需要用于收回二氧化碳的措施。
[0029]气态二氧化碳的喷射能够高效地润滑摩擦学系统待润滑的区域。特别地，可使用特定形状的喷嘴22以便将气态二氧化碳输送至期望的区域或地点。
[0030]摩擦学系统、特别是这种系统的金属部件的磨损和摩擦因而被高效地减少。
[0031]该观点对于以升高的温度、特别对于超过200°C的温度操作的摩擦学系统而言特别适用。
[0032]设想到通过使用气态二氧化碳作为润滑剂，在摩擦学系统的组件的表面上形成金属碳酸盐或铁碳酸盐，引起了高效的保护层。
[0033]气态二氧化碳的持续供应通常是必须的，这是因为这种金属碳酸盐或铁碳酸盐的保护层通过擦磨、即摩擦学系统的组件相对于彼此运动而被去除。
[0034]已表明使用气态二氧化碳作为润滑剂不需要额外诸如油基润滑剂的其他润滑剂。
[0035]本发明构成了干燥润滑，所述干燥润滑特别被用在要避免任何类型潮湿的应用中。
[0036]在大多数摩擦学/摩擦副应用中，液态或油脂润滑剂被用于防止摩擦和磨损。然而，在极端情况下(例如非常高或低的温度、真空、辐射、极端压力)，固态润滑剂(即二硫化钥、石墨、六方氮化硼)已照惯例成为仅有的选择。至少对于这些应用的某些而言，气态二氧化碳现在可被用作润滑剂。
[0037]应用的示例为:空气压缩机、食品工业应用、铁轨接合部位、开式齿轮、滚珠轴承、机加工车间、空间飞行器(承载件/轴承、环)。
[0038]本发明还有益于减少包含诸如陶瓷和聚合物材料的摩擦学系统中的磨损和摩擦。
[0039]摩擦学系统的其他优选实施例例如为承载件、磁性储存装置、变速装置、传动系统装置、制动器、缸体、阀、轮、阻尼器、用于采矿和选矿的设备、切割装置、齿轮箱、涡轮和空间设备，本发明可通过所述其他优选实施例有利地使用。航天器包括各种需要润滑的仪器和机构。这样的装置包括太阳能阵列驱动器、动力器、反应和滤光轮、示踪天线、扫描装置和传感器。
【权利要求】
1.一种摩擦学系统(10)的润滑方法，其包括如下步骤: 提供气态二氧化碳，以及 使得气态二氧化碳与摩擦学系统(10)的待润滑的区域接触， 其特征在于， 除了所述气态二氧化碳以外，还使得惰性气体与摩擦学系统(10)的待润滑的区域接触。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气态二氧化碳通过使液态二氧化碳膨胀而提供。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述气态二氧化碳和所述惰性气体被作为气体混合物提供。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，氮气被作为惰性气体提供。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，使得二氧化碳和惰性气体的气体混合物以0.1MPa和0.5MPa之间的压力与摩擦学系统的区域接触。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，表征摩擦学系统操作的参数被监测，并且二氧 化碳的提供和/或惰性气体的提供基于所监测的参数而被控制。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，摩擦学系统的能量输入、能量输出、功率输入、功率输出和/或摩擦学系统的运动部件的速度被监测。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述摩擦学系统与润滑剂相接触地操作。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述润滑剂、尤其是润滑剂的组分被分析，并且二氧化碳的提供和/或惰性气体的提供基于润滑剂的分析而被控制。
10.一种气态二氧化碳和惰性气体的混合物的应用，所述混合物作为用于摩擦学系统的润滑物。
【文档编号】C10M103/00GK104004565SQ201410054006
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年2月18日 优先权日:2013年2月21日
【发明者】P·福雷特 申请人:林德股份公司