[发明专利]包括夹紧圈的轴承装置及其控制单元

说明书

技术领域

已知使用夹紧圈，用于将轴承、尤其是轴承的分离外圈保持和预加载在壳体中。分离外圈或分离内圈尤其用于施加在重负载应用中的双排轴承，诸如，风力涡轮机，发电机或船舶螺旋桨轴承。本发明适用于任何这样的轴承结构，尤其是适用于在船舶螺旋桨轴承应用领域中使用的轴承结构。

背景技术

具有分离圈的圆锥滚子轴承或轴承通常使用用于将轴承保持和预加载在壳体中的夹紧环来安装。在风力涡轮机的情况下，转子经由至少两个轴承支撑在壳体中，轴承通常形成为大尺寸的圆柱滚子轴承，尤其是包括O形配置的至少一个双排圆锥滚子轴承。

该类型的轴承组件必须在垂直于轴承的旋转轴线方向上支持较大的角动量，因此，可能受到应变变形。滚子或滚道损坏可能引起振动和/或热量，并且，尤其是使用远程系统，有效地监测该装置是很重要的，以便能够及时停止设备并且防止重大损失。

用于该目的的传感器通常设置在壳体或夹紧圈的外表面上，其中，与直接测量相比，由于缺乏直接接触，测量值可能会劣化。

此外，由于与壳体等无意的碰撞，外部安装的传感器单元易受损坏。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术的上述问题，并提供如上所述的在轴承装置中集成传感器单元的一种可靠的方法。

本发明始于一种轴承装置，其包括用于将轴承圈保持和预加载在壳体中的夹紧圈以及用于检测轴承的至少一个状态变量的传感器单元。状态变量可以包括振动、声发射、温度、应变或负载，并且传感器单元可以包括合适的传感器。

提出将传感器单元嵌入夹紧圈的凹部。

嵌入夹紧圈的凹部中允许传感器与轴承，尤其是与轴承的外圈或内圈之间的更直接的接触，同时保护传感器单元避免无意的碰撞和来自外界的不利影响。

还提出的是，轴承装置包括具有至少一个分离圈的轴承，其尤其可以形成为大尺寸的滚子轴承，其中，夹紧圈配置成与圈的轴向端面或者分离圈的一部分邻接。

传感器单元在保持或夹紧圈中的位置尤其适合于测量轴承圈的应变变形，这更可能发生在轴承的外圈中。原则上，本发明还可以应用到将轴承的内圈保持在轮轴或轴上的夹紧圈上。

因为相比于夹紧圈的总体尺寸凹部可以形成为足够地小，并且因为应变变形的问题是这种情况下的尤其相关的问题，当由夹紧圈保持的圈的外径等于至少300mm时，本发明的优点是最有效的。

此外，提出的是，轴承形成为O形配置的多排圆锥滚子轴承。

本发明的另一方面涉及一种无线发射器，用于传送由传感器获得的信号，无线发射器可以集成在传感器单元中。无线发射器的供应便于具有轴承组件的设备的监测，并且因为可以避免通信线路，整个组件的坚固性可以进一步增加。

此外，提出的是，凹部朝夹紧圈的轴承侧开口，使得传感器单元的至少一个接触板与轴承的一个圈的轴向端面直接接触。应当注意的是，表述“轴向”、“径向”，以及“周向”指的是具有作为中心轴线的轴承的旋转轴线的柱面坐标，而“轴向内侧”或“轴向向外”指的是壳体的内侧和外侧。

优选地，包括接触板的传感器单元的底面设置有防止油或其它液体渗透到接触板与轴承圈的轴向端面之间的接触区域中的O形圈。

在一优选实施例中，传感器单元包括弧形壳体，其适合于要监测的轴承圈的曲率，尤其是，使得壳体的曲率至少近似等于与传感器的接触板接触的圈的曲率。表述“等于”在本文中解释为广泛的意义，即壳体的所示曲率或主要曲率应该接近于或者在轴承圈的径向内面的曲率与轴承圈的径向外表面的曲率之间的范围内。

优选地，传感器单元包括至少一个温度和/或一个声发射和/或一个振动传感器。此外，壳体提供一个或多个温度传感器。

由凹部导致的夹紧圈的减弱可以通过在凹部的附近提供夹紧圈的加强结构来补偿。加强结构可以是具有增加厚度或增加宽度的夹紧圈、加强肋等的部分。

本发明的另一方面涉及一种控制单元，用于控制或监测包括如上所述的轴承装置的设备。控制单元配置成尤其使用无线发射器接收来自传感器单元的数据，并且基于所接收的数据产生状况信息和/或警告信号。

本发明的上述实施例以及所附的权利要求和附图表明了本发明以特定组合的多个特征。本领域技术人员能够容易地想到这些特征的其它组合或子组合，以便使如限定在权利要求中的本发明适应其特定需求。

附图说明

现在，参照所附附图，本发明将以用于解释的更详细的方式来描述，并且在任何意义上没有限制的目的，其中：

图1是包括根据本发明的两个夹紧圈的风力涡轮机的轴承布置的剖面图。