模塊、裝配有該模塊的軸承箱及管理對模塊的供電的方法技術

本發明專利技術涉及一種用于監控容納在軸承箱（72）中的軸承（80）的狀況的至少一個特征物理量的模塊（10）、裝配有該模塊的軸承箱及用于管理對該模塊的供電的方法。該模塊包括用于提供用于測量物理量的電信號的至少一個狀況傳感器（54、58）以及電路，該電路包括：用于詢問狀況傳感器的連接至狀況傳感器的電路；用于監控裝置的供電回路；以及節能回路，該節能回路連接至導向構件（80）位移傳感器（58）并適于當由位移傳感器（58）測得的導向器構件（80）的運動的特征物理量在一預定時間大于預定閾值時重新激活詢問回路。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種用于監控接觸式導向構件(contact guide member)的狀況的一物理量(特別是一特征物理量)的自動模塊。在本專利技術的范圍內，術語接觸式導向構件是指用于線性或旋轉導向的任何滑動或支承導向構件。該術語特別是指光滑的滾珠(rotatingball)或滾柱軸承。該術語也指線性導向裝置，特別是這樣的類型，即，包括通過使裝備有輥的板在線性軌道上滑動而在線性軌道上循環的板。該術語也指線性軸承、線性滾柱軸承和滾珠螺旋螺母。
技術介紹
在某些應用中，特別是涉及公共運輸、能源或工業生產，對設備的可靠性和可用性的要求很高。這些要求使得需要監控這些設備的磨損部件，特別是旋轉構件的導向軸承，例如交流發電機軸或軌道軸軸承。 然而，這些軸承在故障出現前具有極長的潛在服務壽命，這例如是滾柱軸承的幾十億次旋轉，然而在惡劣的操作條件下服務壽命將縮短。各種原因可導致滾柱軸承故障，特別是阻塞、磨損、斷裂、隔圈破裂、腐蝕或碎裂，其是由于材料疲勞引起的軌道或滾動體的表面的一種損傷形式。在這種情況下，包括以定期的時間間隔拆卸軸承以檢測其狀況的系統的預防性維修涉及較高的固定成本和極其相關的效果，因為以此種方式檢測的絕大部分軸承沒有故障。連續的軸承監控因此代表設備的故障保護操作中的一主要因素，特別是在可用性和可靠性方面。文獻DE 10 20080 46202提出了一種用于監控旋轉構件的狀況的自發模塊(autonomous module),其利用旋轉構件的熱的產生而通過熱電變換器為監控模塊的電路供電。根據一個實施例，該熱電變換器和其相關的散熱片安裝在旋轉構件上，構件的旋轉提供用于散熱片的冷卻氣流。根據第二實施例，熱電變換器和其散熱片是固定的，該裝置還包括與旋轉構件相關的風扇，以用于在散熱片處產生強迫氣流。然而，該裝置不適用于監控容納在軸承箱(例如軸箱或齒輪箱)中的軸承，其中沒有觀察到足夠的熱梯度。文獻DE 10 2007 017 461描述了一種用于為電路供電的自發模塊，其包括利用可從電路的環境中獲得的熱流而通過塞貝克效應產生電壓的熱電式發電機。該模塊還設置有電路，以用于穩定熱電式發電機的輸出電壓。沒有進行用于將該模塊整合到適合現場使用的殼體中的布置。因此該模塊不適用于在惡劣環境中使用。文獻DE 10 2007 056 150描述了一種用于測量存在于由具有一孔的壁限定的介質中的一物理量的自發模塊，其包括傳感器，用于測量所討論的物理量；熱電傳感器，用于為傳感器供電；散熱片，與熱電變換器相關；以及螺釘，旨在穿過壁的孔以實現通過傳感器測量該物理量，該螺釘在介質與外部之間通過熱電變換器和散熱片而用作熱導體。此外，設想了無線測量傳輸裝置。然而，該試驗性裝置被證實不適用于在惡劣的工業環境中使用。可關于線性導向構件(特別是輥或滾珠襯底導向裝置)的狀況的監控進行相似的觀察。
技術實現思路
本專利技術的目的在于改進以上確認的現有技術的所有或部分缺點，并且特別是在于提供這樣一種裝置，即，該裝置用于以較小的能耗實現監控接觸式導向構件(特別是容納在軸承箱中的軸承)或線性導向裝置，且優選地沒有外部有線接頭，并且不用對軸承箱或線性導向裝置進行極大的修改。根據本專利技術的一個方面，本專利技術涉及一種軸承箱，其包括軸承箱體，限定用于容納用于對旋轉構件(特別是軸頸)進行導向的軸承的腔體；軸承箱蓋，密封該腔體；以及聲發射傳感器，附接在軸承箱外部并具有聲耦合表面，該聲耦合表面與軸承箱的壁的外表面機械地耦合，從而使得聲發射傳感器適用于檢測由軸承內部的局部微位移所引起的并傳播至壁的瞬時彈性波。 傳感器在軸箱的外壁上的定位使得能在現有的軸承箱上設想非侵入式裝配，使得能避免軸承箱的再次判定。應注意的是，軸承箱的判定，特別是在設備安全很重要的
中，例如對于軌道或電核應用，需要較長的和大量的裝載工作臺試驗。傳感器的定位還使得可在預先存在的軸承箱上設想改型翻新。經驗已表明，出乎意料地，聲發射傳感器能夠提供代表軸承的狀況的信號，即使將聲發射傳感器定位在距離軸承一定距離處且位于軸承箱的與容納有軸承的腔體相對的一表面上。這種類型的傳感器能耗較低，因而特別適用于沒有外部有線接頭的軸承箱的儀器操作。對來自這種傳感器的信號的處理也可以是簡單的，因而消耗低能量水平。在多個應用中，觀察到軸承的固定元件(其剛性地連接至軸箱且在下文中一般被稱作固定環)沒有受到圍繞軸承的旋轉軸線的均布載荷，而是，相反地，大部分載荷支承在圍繞軸承的旋轉軸線的有限的角形部分(angular sector)上，例如支承在小于180°且在實際中小于120°的部分上。一般而言，該觀察在軸承的旋轉軸線是水平的或更一般地相對于確定重力方向的豎直軸線傾斜時進行。例如對于軸箱也是如此，在該情況中，角形部分一般向上開口且對應于其上支撐有車輛的大部分重量的軸承的外環的部分。對于主風力發電機軸也是如此，在該情況中，角形部分適用于面向下且對應于支承旋轉元件的大部分重量的區域，該旋轉元件由風力發電機的主軸和推進器組成。在此情況下，設想聲耦合器壁位于與負載區相同的角形部分中將是有利的，如果有可能，則處于緊鄰固定環的對應于負載區的部分中。根據一個優選實施例，聲發射傳感器包括特別適用于減小實際傳感器和隨后的信號處理中的耗電量的壓電式換能器。事實上，這些傳感器具有非常好的信噪比，可降低信號放大。該聲發射傳感器可整合在一監控模塊中，該監控模塊包括用于處理由聲發射傳感器發射的聲發射信號以將該聲發射信號與軸承的特征信號(signature)相比較并發射軸承診斷信號的電路。該模塊有利地包括用于保護聲發射傳感器和電路的密封的殼體，該殼體包括用于附接至軸承箱的至少一個機械界面(interface)。該監控模塊還可包括連接至電處理回路的軸承的溫度傳感器和/或旋轉速度傳感器，軸承診斷信號取決于測得的溫度和/或速度。具體地，特征軸承信號取決于由溫度傳感器測得的溫度和/或由速度傳感器測度的速度。監控模塊還包括連接至處理回路和傳輸回路的供電回路。這些電路有利地整合在密封的監控模塊殼體中。根據利用通過軸承的旋轉來散熱的一個優選實施例，監控模塊還可包括-熱電變換器，整合在供電回路中，-支承板，用于引導從軸承箱內部運輸至熱電變換器的熱流，-冷卻散熱片，定位成突出到軸承箱外部，以用于將通過熱傳導運輸的熱流從熱電變換器排放至外部， -至少一個隔熱密封件，用于將冷卻散熱片和支承板隔開。因而產生軸承箱儀器的自發供電，即，沒有外部有線供電接頭。支承板將優選地接觸軸承箱的熱耦合壁。聲發射傳感器可與支承板直接耦合，在該情況中，支承板具有雙重功能，即，用作聲發射傳感器與軸承箱的壁之間的機械耦合界面和用作熱傳導。根據一個實施例，該儀器殼體用于容納聲發射傳感器、處理回路、熱電變換器、以及至少部分的傳輸回路(如果適用)。該儀器殼體可至少部分地由散熱片、支承板和熱密封件組成。如果使用熱電傳感器，可有利地將該熱電傳感器布置在支承板上。如適用，可設想軸承箱設置有管道，從而支承板進入用于容納軸承的腔體的內部。儀器殼體還可包括本體，該本體與支承板和冷卻散熱片形成一個或多個用于容納熱電變換器和聲發射傳感器的密封的腔體。根據一個優選實施例，聲發射傳感器稱合儀器殼體的本體，通過軸承箱的壁呈現聲耦合表面，以向聲發本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于監控接觸式導向構件（80）的狀況的至少一個特征物理量的模塊（10），所述模塊包括：？用于提供用于測量所述物理量的電信號的至少一個狀況傳感器（54、58）；？電路，所述電路包括：？？用于詢問所述狀況傳感器的連接至所述狀況傳感器的回路；以及？？用于所述監控裝置的回路，其特征在于，所述電路包括節能回路，所述節能回路連接至導向構件（80）位移傳感器（58）并適于當由所述位移傳感器（58）測得的所述導向構件（80）的運動的特征物理量在一預定時間大于預定閾值時重新激活所述詢問回路。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：帕斯卡爾·德比奧勒，塞巴斯蒂安·紀堯姆，
申請(專利權)人：NTNSNR軸承公司，
類型：發明
國別省市：