[发明专利]模块、装配有该模块的轴承箱及管理对模块的供电的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于监控接触式导向构件（contact guide member）的状况的一物理量（特别是一特征物理量）的自动模块。在本发明的范围内，术语接触式导向构件是指用于线性或旋转导向的任何滑动或支承导向构件。该术语特别是指光滑的滚珠（rotating ball）或滚柱轴承。该术语也指线性导向装置，特别是这样的类型，即，包括通过使装备有辊的板在线性轨道上滑动而在线性轨道上循环的板。该术语也指线性轴承、线性滚柱轴承和滚珠螺旋螺母。 

背景技术

在某些应用中，特别是涉及公共运输、能源或工业生产，对设备的可靠性和可用性的要求很高。这些要求使得需要监控这些设备的磨损部件，特别是旋转构件的导向轴承，例如交流发电机轴或轨道轴轴承。 

然而，这些轴承在故障出现前具有极长的潜在服务寿命，这例如是滚柱轴承的几十亿次旋转，然而在恶劣的操作条件下服务寿命将缩短。各种原因可导致滚柱轴承故障，特别是阻塞、磨损、断裂、隔圈破裂、腐蚀或碎裂，其是由于材料疲劳引起的轨道或滚动体的表面的一种损伤形式。 

在这种情况下，包括以定期的时间间隔拆卸轴承以检测其状况的系统的预防性维修涉及较高的固定成本和极其相关的效果，因为以此种方式检测的绝大部分轴承没有故障。 

连续的轴承监控因此代表设备的故障保护操作中的一主要因素，特别是在可用性和可靠性方面。 

文献DE 10 20080 46202提出了一种用于监控旋转构件的状况的自发模块（autonomous module），其利用旋转构件的热的产生而通过热电变换器为监控模块的电路供电。根据一个实施例，该热电变换器和其相关的散热片安装在旋转构件上，构件的旋转提供用于散热片的冷却气流。根据第二实施例，热电变换器和其散热片是固定的，该装置还包括与旋转构件相关的风扇，以用于在散热片处产生强迫气流。然而，该装置不适用于监控容纳在轴承箱（例如轴箱或齿轮箱）中的轴承，其中没有观察到足够的热梯度。 

文献DE 10 2007 017 461描述了一种用于为电路供电的自发模块，其包括利用可从电路的环境中获得的热流而通过塞贝克效应产生电压的热电式发电机。该模块还设置有电路，以用于稳定热电式发电机的输出电压。没有进行用于将该模块整合到适合现场使用的壳体中的布置。因此该模块不适用于在恶劣环境中使用。 

文献DE 10 2007 056 150描述了一种用于测量存在于由具有一孔的壁限定的介质中的一物理量的自发模块，其包括：传感器，用于测量所讨论的物理量；热电传感器，用于为传感器供电；散热片，与热电变换器相关；以及螺钉，旨在穿过壁的孔以实现通过传感器测量该物理量，该螺钉在介质与外部之间通过热电变换器和散热片而用作热导体。此外，设想了无线测量传输装置。然而，该试验性装置被证实不适用于在恶劣的工业环境中使用。 

可关于线性导向构件（特别是辊或滚珠衬底导向装置）的状况的监控进行相似的观察。 

发明内容

本发明的目的在于改进以上确认的现有技术的所有或部分缺点，并且特别是在于提供这样一种装置，即，该装置用于以较小的能耗实现监控接触式导向构件（特别是容纳在轴承箱中的轴承）或线性导向装置，且优选地没有外部有线接头，并且不用对轴承箱或线性导向装置进行极大的修改。 

根据本发明的一个方面，本发明涉及一种轴承箱，其包括：轴承箱体，限定用于容纳用于对旋转构件（特别是轴颈）进行导向的轴承的腔体；轴承箱盖，密封该腔体；以及声发射传感器，附接在轴承箱外部并具有声耦合表面，该声耦合表面与轴承箱的壁的外表面机械地耦合，从而使得声发射传感器适用于检测由轴承内部的局部微位移所引起的并传播至壁的瞬时弹性波。 

传感器在轴箱的外壁上的定位使得能在现有的轴承箱上设想非侵入式装配，使得能避免轴承箱的再次判定。应注意的是，轴承箱的判定，特别是在设备安全很重要的技术领域中，例如对于轨道或电核应用，需要较长的和大量的装载工作台试验。传感器的定位还使得可在预先存在的轴承箱上设想改型翻新。 

经验已表明，出乎意料地，声发射传感器能够提供代表轴承的状况的信号，即使将声发射传感器定位在距离轴承一定距离处且位于轴承箱的与容纳有轴承的腔体相对的一表面上。 

这种类型的传感器能耗较低，因而特别适用于没有外部有线接头的轴承箱的仪器操作。对来自这种传感器的信号的处理也可以是简单的，因而消耗低能量水平。