配备有用于感测轴向载荷的光学感测元件的装置制造方法及图纸

一种装置被构造为安装在机械组成部件(30)上并测量施加在所述机械组成部件上的轴向载荷，所述装置包括设置有内圆柱形表面(13)和相对的外圆柱形表面(14)的环(10)，所述内圆柱形表面和所述外圆柱形表面界定所述环的径向厚度。所述装置还包括至少一个感测光纤(20)，所述至少一个感测光纤(20)布置在设置于所述环(10)的外圆柱形表面(14)和内圆柱形表面(13)中的一者上的第一周向槽(14a)中。面(13)中的一者上的第一周向槽(14a)中。面(13)中的一者上的第一周向槽(14a)中。

【技术实现步骤摘要】
配备有用于感测轴向载荷的光学感测元件的装置


[0001]本专利技术涉及通过主动地(actively)感测载荷(尤其是轴向载荷)来对用于控制处理的机械组成部件进行状态监测的领域。
[0002]更特别的是，本专利技术涉及一种配备有光学感测元件(诸如光纤)的装置。
[0003]更特别的是，本专利技术涉及配备有这种装置的滚动轴承。

技术介绍

[0004]光纤通常包括多个光纤布拉格光栅(称为FBG)，用于感测绕着环的圆周均匀分布的位置，例如用于感测除了滚动元件之外的至少一个位置。
[0005]光纤感测(/光纤传感)可以用于监测泵、压缩机和其他旋转机器，但也可以用于监测石油和天然气、矿井、船舶、造纸(纸浆和纸)、航空航天中使用的设施等，以及需要长距离信号的任何设施。
[0006]为了测量两个机械组成部件之间的轴向载荷，已知将光纤直接容纳在组成部件中的一个的外周向表面上。
[0007]然而，由于机械组成部件通常由硬质热处理材料制成，因此直接在机械组成部件中的一个的表面上加工槽增加了加工成本并且限制了测量表面。
[0008]存在降低制造成本的需求。

技术实现思路

[0009]因此，本专利技术的目的在于提供一种被构造为独立于(independent from)机械组成部件测量单个轴向应变的装置。
[0010]本专利技术的特别目的在于提供一种装置，所述装置被构造为安装在机械组成部件(component)上并测量施加在所述机械组成部件上的轴向载荷。所述装置包括在轴向上设置有内圆柱形表面和相对的外圆柱形表面的环或垫圈，所述内圆柱形表面和所述外圆柱形表面界定所述环的径向厚度。
[0011]所述装置还包括至少一个感测光纤，所述至少一个感测光纤布置在设置于所述环的外圆柱形表面和内圆柱形表面中的一者上的第一周向槽中。
[0012]在不需要由硬质热处理材料制成的环的表面上加工槽降低了加工成本。
[0013]此外，在损坏的情况下，能够通过移除所述装置而不移除机械组成部件来容易地更换感测光纤。
[0014]例如，所述环在轴向上沿着轴线延伸。
[0015]例如，所述环具有大致环形的环状。
[0016]有利的是，所述环的第一周向槽位于所述环的中间对称平面(middle plane of symmetry)中。
[0017]例如，所述环包括至少第二周向槽，所述第二周向槽设置在所述外圆柱形表面和所述内圆柱形表面中的一者上并且沿着所述轴线平行于所述第一周向槽。
[0018]这种第二周向槽降低了所述装置的总重量。
[0019]在一个实施方式中，所述环的内表面和外表面中的另一者包括中心周向槽，所述中心周向槽沿着垂直于所述轴线的方向平行于所述第一槽。
[0020]换句话说，所述环的中心周向槽在径向上由所述环的第一槽围绕，或者所述第一槽在径向上由所述中心周向槽围绕。当施加轴向力时，这种中心周向槽放大了周向应变。
[0021]例如，所述环的中心槽的轴向长度可以大于所述环的第一槽的轴向长度。
[0022]作为另一种选择，所述环的所述另一表面可以没有所述中心周向槽。
[0023]有利的是，所述环还设置有界定所述环的轴向厚度的两个相对的正面，并且其中，所述正面中的至少一个包括径向表面和连接到所述环的内圆柱形表面和外圆柱形表面中的另一者的倾斜表面。
[0024]所述环的倾斜表面可以是通过从所述正面去除材料而制成的。这种材料去除增加了光纤测量轴向载荷的灵敏度。
[0025]在一个实施方式中，所述环的两个正面包括径向表面和连接到所述环的内圆柱形表面和外圆柱形表面中的另一者的倾斜表面。
[0026]例如，所述第一槽设置在所述环的外圆柱形表面上，所述中心槽设置在所述环的内圆柱形表面上。
[0027]然而，在替代方案中，所述第一槽可以设置在所述环的内圆柱形表面上，所述中心槽可以设置在所述环的外圆柱形表面上。
[0028]所述光纤可以包括多个光纤布拉格光栅(fiber bragg gratings)，称为FBG，用于感测绕着轴承的第一圈的圆周均匀分布的位置。例如，所述光纤布拉格光栅用于测量所述周向槽中的局部应变。
[0029]例如，所述光纤包括三个或更多个光纤布拉格光栅，用于感测绕着机械组成部件的圆周均匀分布的位置。
[0030]使用至少三个FBG使得光纤能够检测未居中的(not centered)轴向载荷，从而提高测量精度。
[0031]根据另一方面，本专利技术涉及一种轴承组件，所述轴承组件设置有轴承，所述轴承包括能够相对于彼此同心旋转的第一圈和第二圈，并且设置有如上所述的装置，所述装置在轴向上抵着(against)所述第一圈的正面安装。
[0032]所述轴承可以是例如滚动轴承，所述滚动轴承包括配置在设置于所述第一圈和所述第二圈上的滚道之间的至少一列滚动元件，诸如球和/或滚子。作为另一种选择，所述轴承可以是没有滚动元件的滑动轴承。
[0033]在一个实施方式中，所述轴承的第一圈是外圈，而所述第二圈是内圈。作为替代方案，可以提供相反的配置，其中所述第一圈形成内圈并且所述第二圈形成外圈。
[0034]根据另一方面，本专利技术还涉及一种机器，所述机器包括旋转轴、壳体和如前所述的轴承组件，所述轴承在径向上介于所述壳体与所述轴之间。所述装置在轴向上位于所述第一圈的所述正面与所述壳体的肩部之间。作为另一种选择，所述装置在轴向上位于所述第一圈的所述正面与所述轴的肩部之间。
附图说明
[0035]通过研究通过非限制性示例给出并通过附图示出的具体实施方式的详细描述，将更好地理解本专利技术及其优点，在附图上：
[0036]‑
图1是根据本专利技术的一个实施方式的装置的示意性截面图；以及
[0037]‑
图2是设置有滚动轴承和在滚动轴承上实施的图1的装置的机器的示意性截面图。
具体实施方式
[0038]表述“外”和“内”参照了所述装置的轴线X
‑
X，内部部分比外部部分靠近所述轴线。
[0039]参照图1，其示出了被构造为测量单个轴向应变(strain)的装置的实施方式。
[0040]所述装置包括环10或垫圈(washer)，环10或垫圈具有大致环形的环状并且在轴向上由两个正面11、12界定并且在径向上由内圆柱形表面13和外圆柱形表面14界定。面11、12界定环10的轴向厚度。内表面13和外表面14界定环10的径向厚度。
[0041]如图1所示，环10的外圆柱形表面14包括沿着轴线X
‑
X的三个平行的外周向槽14a、14b、14c。外槽14a、14b、14c沿着轴线X
‑
X彼此规则地(/匀称地)(regularly)间隔开。
[0042]作为另一种选择，环10的外圆柱形表面14可以包括单个外周向槽14a。
[0043]所述装置还包括光学应变仪(/光学应变计)(opti本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种装置，被构造为安装在机械组成部件(30)上并测量施加在所述机械组成部件上的轴向载荷，所述装置包括设置有内圆柱形表面(13)和相对的外圆柱形表面(14)的环(10)，所述内圆柱形表面和所述外圆柱形表面界定所述环的径向厚度，其特征在于，所述装置还包括至少一个感测光纤(20)，所述至少一个感测光纤(20)布置在设置于所述环(10)的外圆柱形表面(14)和内圆柱形表面(13)中的一者上的第一周向槽(14a)中。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述环(10)的第一周向槽(14a)位于所述环的中间对称平面中。3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述环(10)包括至少第二周向槽(14b、14c)，所述第二周向槽(14b、14c)设置在所述外圆柱形表面(14)和所述内圆柱形表面(13)中的所述一者上并且平行于所述第一周向槽(14a)。4.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其特征在于，所述环(10)的内表面(13)和外表面(14)中的另一者包括平行于所述第一槽(14a)的中心周向槽(13a)。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述环(10)的中心周向槽(13a)的轴向长度(L1)大于所述环(10)的第一槽(14a)的轴向长度(L2)。6.根据前述权利要求中的任一项所述的装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：奥利维尔，
申请(专利权)人：斯凯孚公司，
类型：发明
国别省市：