[发明专利]具有用于测量转动的轴的轴承支承力的传感器的支承装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种支承装置，其具有用于测量转动的轴的轴承支承力的传感器。本发明特别是涉及一种具有传感器的支承装置，借助所述传感器可电测取支承件的支承力。本发明还涉及一种具有支承装置的转子系统，所述支承装置具有传感器。此外，本发明涉及一种用于测定轴的静态和/或动态的轴承支承力的相应的方法、一种相应的控制系统、以及传感器的用于确定轴承的轴承支承力的应用。

背景技术

多重支承的转子系统被一次或多次超静定。这意味着，支承件相对于轴（或者反之）的几何位置——在下面称为定向——的改变导致轴承支承力的变化。根据轴-支承件-系统的几何布局，小的定向改变已经引起在支承件上大的力的改变，并且因此在轴身系统中也导致弯曲应力的大的改变。由于滑动轴承的与载荷有关的动态特性，这种转子系统的动态特性同样随着支承力的分布而改变。

反之，多重支承的转子系统的静态支承力的识别可实现评估支承件相对于轴系统的定向。动态的支承力的识别可实现多重支承的转子系统的振荡状态的评估。

定向误差能够导致轴的弯曲应力负荷升高以及过度的振荡和支承件损坏。高的动态支承力同样能够导致支承件损坏或间接损坏相邻的或连接的组件，例如油管。允许的最大振荡强度常常由操作者确定。静态的和动态的支承力的特征是，所述支承力在工作时既能够短时间地改变，也能够长时间地改变。短时间的改变例如能够通过加热过程和载荷变化引起。长时间的改变例如通过蠕变和沉积现象导致。此外，不能毫无问题地识别静态支承力的变化，因为通过工作特性的不同的、常常不明确的改变可察觉出所述静态支承力的变化。动态支承力通常通过振荡测量测定，然而所述动态支承力的定量评估仅在同时了解系统刚性的情况下是可能的，并且因此带有显著的不安全性。

至今为止，确定静态的轴承支承力或轴身相对于支承件的定向如下实现，即，将不具有或仅具有有限的错误位置的耦联件相互耦联。但是在此，不直接检测工作时的改变。更确切地说，间接测量，例如支承件温度测量，测量升高的油压和振荡，所述间接测量能够间接地推论出关于轴身相对于支承件的定向的在工作时的可能的变化。在停工状态的情况下，耦联件“被中断”，并且，通过测量耦联错误位置测定所述定向。在机械基座上或在静止的组件上在工作时实施的位移测量同样得出轴承支承力的长时间出现或短时间出现的不允许的大的变化。

动态轴承支承力通过振荡测量测定，为此，既实施相对振荡测量，也实施绝对振荡测量。在相对振荡测量中，通常测量轴相对于接收器的运动的振荡。接收器固定在支承件上或者固定在支承件壳体上。在绝对振荡测量时，测量在空间中的绝对运动。在此，探测器，也就是说用于确定绝对运动的传感器或测量探针通常固定在支承件上或固定在支承件壳体上。借助于所述测量和关于支撑刚性的其他假设能够在支承评估方面进行评估。

但是，上述方法是常见的，所述方法带有部分显著的不安全性，并且仅提供评估待确定的轴承支承力。

在FR 2852089A1中说明了一种具有传感器的支承件。

发明内容

本发明的目的是，提供一种支承装置、一种具有支承装置的转子系统、以及一种用于测量在支承装置中的静态轴承支承力和动态轴承支承力的方法，其中，可实现精确地确定静态的轴承支承力和动态的轴承支承力。

所述目的通过如在独立权利要求1中所述的支承装置，以及通过根据并列权利要求6、8和10所述的一种转子系统、一种用于确定轴承支承力的方法，和传感器的应用得以实现。

根据独立权利要求1，提出一种用于对轴进行支承的支承装置，其中，所述支承装置具有支承件、用于支承支承件的支撑结构、和以集成的方式安装在支撑结构中的至少一个压阻式传感器，所述压阻式传感器设置在支承装置的力线区域中。借助支承件的作用在传感器上的支承力影响传感器的电阻，使得在传感器上可电测取支承件的支承力。

根据本发明的支承装置具有优点，即，支承件的支承力能够通过直接测量确定。这特别取决于此，即传感器在力线中以集成的方式安装在支撑结构中并且因此待测量的支承力直接作用在传感器上，所述传感器又基于它的与压力有关的电阻特性能够电测取根据它的与压力有关的阻抗特征作用在所述传感器上的力。

在压阻式传感器中，也就是说，在具有与压力有关的电阻特性的传感器中，在力作用到传感器上时，不发生或仅发生小的变形例如在纳米范围中。同时，在力作用到传感器上时，通过改变在传感器材料中的压力已经产生电阻的可测量到的变化。