轴承壳体中的电容测量制造技术

本发明专利技术位于轴承装置内，包括安装在壳体(120)中的轴承(110)，由此润滑脂存在于壳体内用于润滑轴承。该装置还包括至少部分由电绝缘材料制成的支撑框架(130)，其布置在壳体内的空间，以便轴向设置于轴承(110)和壳体密封之间。支撑框架上设置有具有第一和第二电极(131，132)的至少一个电极对，以便与润滑脂的一部分接触。电容计用于测量第一和第二电极之间的电容。按照本发明专利技术，支撑框架包括：径向定向表面(135)和在径向向内的方向延伸的多个肋(137a，137b)，由此，所述肋沿周向间隔并具有足够的周向空间使得润滑脂在相邻肋之间流动。第一和第二电极(131，132)中的一个设置在支撑框架的径向定向表面(135)上或者在朝向相邻肋的肋表面上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种轴承装置，其包括轴承和布置在轴承壳体中的电容传感器，其可被用来确定存在于壳体中的润滑脂的污染程度。
技术介绍
为了得到长的使用寿命，轴承被适当地润滑是很重要的。大多数轴承是润滑脂润滑，由此在轴承运转时润滑脂中的油产生油膜，其分离滚动接触表面。如果油膜破裂，发生金属对金属的接触，其可迅速导致轴承失效如果油膜不进行补充。因此监测方法在某些应用中被施加以监测轴承中的润滑条件，从而再润滑可以在失效发生之前进行。例如，在EP1676041中，电容测量被用于确定油膜的膜厚度。润滑剂的污染也可能导致轴承早期失效。如果油或润滑脂含有磨粒，滚动接触表面可能被损坏。水的存在也是不期望的，因为这会导致表面腐蚀。水还会加速润滑油或润滑脂中的增稠剂结构的化学降解。因此，在轴承可能暴露于污染的侵入的应用中，有时需要提供润滑剂的状态监测。电容测量可以用于检测污染物。例如，JP2007198576公开了一种密封轴承，其通过在密封件的内侧的，轴向定向表面上提供一对电极，以便检测水的侵入。仍有改善的余地。
技术实现思路
本专利技术位于轴承装置内，包括安装在壳体中的轴承，由此润滑脂存在于壳体内用于润滑轴承。该装置还包括至少部分由电绝缘材料制成的支撑框架，其布置在壳体内的空间，以便轴向设置于轴承和壳体密封之间。支撑框架上设置有具有第一和第二电极的至少一个电极对，以便与润滑脂的一部分接触。电容计用于测量第一和第二电极之间的电容。按照本专利技术，支撑框架包括：径向定向表面和在径向向内的方向延伸的多个肋，由此，所述肋沿周向间隔并具有足够的周向空间使得润滑脂在相邻肋之间流动。第一和第二电极中的一个设置在支撑框架的径向定向表面上或者在朝向相邻肋的肋表面上。优选地，支撑框架包括被安装到所述壳体的环或环形段，由此肋从环形段延伸。因此支撑框架可具有简单的结构，易于改造为现有轴承装置。在一个实施例中，电极设置在支撑框架的径向定向表面上；例如在环或环形段的径向内表面上。该电极可以是沿周向方向延伸的由导电材料制成的弧形带。这种类型的电极从而被称为周向电极。合适地，周向电极设置在相邻的肋之间。肋是间隔设置的，以便允许润滑脂在轴向方向上的运动。这对于加入新鲜润滑脂时用过的润滑脂排出轴承壳体这方面是有益的。此外，润滑脂可以很容易地越过周向电极，从而用润滑脂对电极进行清洗。在进一步的实施例中，电极设置在肋的朝向相邻肋表面的表面上。电极可以是在径向方向上延伸的由导电材料制成的条带，或肋本身可以由径向延伸的导体而形成。这种类型的电极从而被称为径向电极。再次，润滑脂将能够在轴向方向上越过径向电极，从而用润滑脂对电极进行清洗。因此，径向电极和圆周电极的好处在于，在再润滑事件之后测量的电容将准确地反映润滑脂中的污染程度。如果电极被置于在支撑框架的轴向定向表面上，存在用过的润滑脂卡住的风险。径向电极的另一优点是，其朝向由壳体中的轴承旋转地支撑的轴延伸，润滑脂更容易向运动区域移动。因此润滑脂将趋向于绕轴移动，这意味着在径向内侧位置的电极的存在是特别有利于电容测量，并且有利于检测靠近轴的润滑脂中的污染物。在一些实施例中，至少一个电极对中的第一电极是周向电极而第二电极是径向电极。在其它实施例中，第一和第二电极是设置在相邻肋上的或者由相邻肋形成的径向电极。在进一步的实施例中，支撑框架包括同心设置的第一和第二环或环形段，由此在它们之间形成用于润滑脂通过的径向间隙。第一和第二环或环形段通过径向延伸的肋连接。从而，内环/内环形段的径向外表面可设置有周向电极。因而电极位于相对靠近轴的位置，具有如上所述相同的好处。在一个实施例中，至少一个电极对中的第一和第二电极分别设置在第一和第二环或环形段上以使其沿径向彼此相对。在其它实施例中，电极对中的一个电极是设置在肋上或由肋形成的径向电极。在本专利技术的进一步发展中，支撑框架上设置有多个电极对。朝向相邻的肋表面的每个肋表面可设有径向电极。周向电极可设置在每对相邻肋之间。任何两个彼此绝缘的电极可以形成电极对，尽管无须说明，电容只在电极足够接近彼此时可以测量。在一个实施例中，支撑框架上的周向电极电连接，以使得只需要一个连接到电容计。肋上的径向电极彼此绝缘，并且分别连接到电容计。多个电极对的好处是，基于每个电极对的相对位置和每个电极对之间测得的电容，确定壳体内的污染程度的空间分布变得可能。因此，污染的局部区域可被检测，如当第一电极对之间测量的第一电容大于第二电极对之间测量的第二电容时。因为润滑剂的电容取决于润滑剂的成分，成分中的任何变化会导致不同的介电性质进而导致电容的变化。特别是，水的介电常数一般比常规使用的轴承润滑剂，如油和润滑脂，的介电常数高。润滑剂中的金属粒子的存在也将改变其介电常数。所测量的电容还可以指示轴承壳体内的湿度。在轴承的正常运转期间，电容没有显著变化的预期。电容的突然增加可能表明进水或磨屑的存在。电容的突然减少可能表明因密封失效导致润滑脂泄漏。因此，如果电容的严重变化被测量，在发生轴承的损害前，信号可被发送到例如润滑泵以启动轴承再润滑。在本专利技术的一个实施例中，轴承装置还包括用来确定润滑脂温度的温度传感器，其温度在轴承运转期间显著变化。特别是，轴承静止时相对于轴承高速旋转时的温度差是可以预期的。在一般情况下，润滑脂的介电常数不随温度显著变化。然而，水的介电常数随温度而显著变化。因此，通过测量温度，电容小的变化可以被解释为在润滑脂的水的含量变化小，可替代地正确地归结为变化的温度。此外，通过观察温度依赖性的电容，润滑脂中的实际含水量可以更精确地确定。温度传感器可以是本领域技术人员已知的任何类型的温度传感器。在一个实施例中，电容计包括被编程有用于测量的电容上和下阈值的处理器。阈值可以基于使用相同润滑脂来润滑的类似轴承装置的先前测量来确定，或可以基于理论计算来确定。或者或另外，处理器可以被设置为以一系列的时间间隔测量电容，并记录在一系列连续测量之间的电容值的差。最大容许差值的阈值可以被定义，其是基于，例如校准测量来确定的。测得的差值然后与此阈值进行比较，以确定是否润滑脂的条件已受到不利影响。有利的是，处理器被配置为在超过阈值的情况下发送信号到润滑泵，以触发再润滑作用。轴承因此可以避免润滑不良的运转条件，其可能损坏轴承。此外，维护警报可以被发送到技师，以检查密封情况，并在必要时更换。本专利技术的其他优点将变得从下面的详细描述和附图显而易见。附图说明图1示出了根据本专利技术的一个实施例的轴承装置的部件的透视图，该装置包括具有导电性电极的支撑框架的第一示例；图2示出了具有导电性电极的支撑框架的第二示例的侧视图；图3示出了具有导电性电极的支撑框架的第三示例的侧视图。具体实施方式在说明书中，根据本专利技术的轴承装置的不同实施例将参考球面滚子轴承来讨论。应当注意的是，这决不是限制本专利技术的范围，它同样适用于被安装在壳体内并通过润滑脂润滑的任何类型的轴承。图1a示出了根据本专利技术的轴承装置100的实施例，其包括安装在壳体120中的球面滚子轴承110。壳体的上半已被从图中移除，以更好地揭示本专利技术的轴承装置的组成部分。轴承110包括内环112，外环115和设置在内环112的内侧滚道和外环115上的外侧滚道之间的多个球面滚子和保持架(未示出)。在使用中，轴承相对于壳体120本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轴承装置，包括：‑轴承(110)，安装在壳体(120)中，所述轴承包括内环(112)、外环(115)和设置在所述内环和外环之间的多个滚动元件；‑润滑脂，提供在所述轴承装置内；和‑污染物传感器，用于检测润滑脂的污染程度，所述污染物传感器包括电容计和在所述轴承的轴向侧安装到所述壳体(115)的支撑框架(130，230，330)，由此：‑所述支撑框架上设置有具有第一和第二电极(131，132，232a，232b，331a，331b，332a，332b)的电极对，所述该第一和第二电极被连接到所述电容计，并且被布置为与所述润滑脂的一部分接触；‑所述支撑框架包括径向定向表面(135，335a，335b)和在径向向内的方向上延伸的多个肋(137a，137b，237a，237b，237c，237d，337a，337b，337c，337d，337e)，因此所述肋沿周向间隔并且具有足够的周向间距，以使润滑脂在相邻的肋之间流动；并且‑所述第一和第二电极之一设置在所述支撑框架的所述径向定向表面上或在朝向相邻肋的肋表面上。

【技术特征摘要】
2015.03.27 GB 1505264.01.一种轴承装置，包括：-轴承(110)，安装在壳体(120)中，所述轴承包括内环(112)、外环(115)和设置在所述内环和外环之间的多个滚动元件；-润滑脂，提供在所述轴承装置内；和-污染物传感器，用于检测润滑脂的污染程度，所述污染物传感器包括电容计和在所述轴承的轴向侧安装到所述壳体(115)的支撑框架(130，230，330)，由此：-所述支撑框架上设置有具有第一和第二电极(131，132，232a，232b，331a，331b，332a，332b)的电极对，所述该第一和第二电极被连接到所述电容计，并且被布置为与所述润滑脂的一部分接触；-所述支撑框架包括径向定向表面(135，335a，335b)和在径向向内的方向上延伸的多个肋(137a，137b，237a，237b，237c，237d，337a，337b，337c，337d，337e)，因此所述肋沿周向间隔并且具有足够的周向间距，以使润滑脂在相邻的肋之间流动；并且-所述第一和第二电极之一设置在所述支撑框架的所述径向定向表面上或在朝向相邻肋的肋表面上。2.根据权利要求1所述的轴承装置，其中所述第一电极是周向延伸的电极(131，331a，331b)，其设置在相邻的肋(137a，137b；337d，337e)之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·邦盖茨，F·塔塔尔，
申请(专利权)人：斯凯孚公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE