[发明专利]用于状况监测的被仪表化的轴

说明书

本发明涉及一种带凸缘的轴(110)，包括：轴部分(111)，其具有用于安装轴承装置的内圈的轴承座落部(113)；和凸缘部分(112)，其位于轴的第一侧，该凸缘部分(112)具有用于轴向保持内圈的轴向内表面(114)。带凸缘的轴被仪表化有一个或多个传感器单元(130)，各单元均具有由设置有一个或多个传感器的至少一个接触板的轴向内表面形成的测量表面(132)，以用于在使用期间监测轴承装置的一个或多个运行参数。根据本发明，所述一个或多个传感器单元(130)中的每一者均设置在穿过凸缘部分(112)地延伸的相应的凹部内，使得测量表面(132)与凸缘部分(112)的轴向内表面(114)齐平或者测量表面(132)略微突出超过凸缘部分(112)的轴向内表面(114)。

技术领域

本发明总体上涉及对旋转部件进行状况监测的领域，并且更具体地涉及用于支撑轴承的轴，该轴被仪表化(/装备)(instrumented)有一个或多个状况监测传感器。本发明还涉及包括了这种被仪表化的轴的齿轮箱以及涉及包括了该齿轮箱的风力涡轮机。

背景技术

状况监测是用于检测旋转机械部件(诸如轴承)的故障和不利运行状况的重要工具(/手段)，从而使得能够在发生任何主要(/严重)故障之前执行预防性维护或修理。这对于像风力涡轮机这样的偏远安装设备(remote installations)来说尤为重要，(这是因为)其在没有监督的情况下运行并且关键故障的修理费用极为昂贵。

在美国专利8393993中公开了对风力涡轮机中的周转齿轮箱(/行星齿轮箱)(epicyclic gearbox)进行状况监测的一个示例。该齿轮箱具有至少两个行星齿轮，每个行星齿轮均通过轴承而转动地支撑在行星齿轮轴上。齿轮箱还具有连接(各)行星齿轮的至少一个行星架。行星架设置有一个或多个传感器，包括振动传感器。在一个实施方式中，行星架设置有振动传感器，振动传感器放置在各行星齿轮轴上或者很靠近各行星齿轮轴地设置。

因此，传感器的位置距支撑行星齿轮轴的轴承相对远离(/较远)，这意味着与轴承缺陷相关联的振动更难以检测到。

存在改进的余地。

发明内容

本发明涉及一种带凸缘的轴，包括：轴部分，其具有用于安装轴承装置的内圈的轴承座落部；和形成一体的凸缘部分，该凸缘部分具有用于轴向保持内圈的轴向内(侧)表面。带凸缘的轴被仪表化有(instrumented with)一个或多个传感器单元，各单元均具有上设有一个或多个传感器的接触板，以用于在使用期间监测轴承装置的一个或多个运行参数。根据本发明，所述一个或多个传感器单元中的每一者均设置在以穿过(/贯通/贯穿)(extend through)凸缘部分的方式延伸的相应的凹部内，使得接触板的轴向内表面与轴承的轴向内表面齐平或者接触板的轴向内表面略微突出超过轴承的轴向内表面。

因此，在带凸缘的轴使用时，每个传感器单元的传感化的(sensorized)接触板与轴承内圈的侧面接触，使得能够准确地检测运行参数。

所述一个或多个传感器可以包括振动传感器、温度传感器、声发射传感器和应变传感器中的至少一者。在一个实施方式中，传感器单元配备有两个或更多个不同的传感器。不同的传感器可以附接于传感器单元的单个接触板。在一个作为另一种选择的实施方式中，传感器单元具有供不同的传感器附接于的第一接触板和第二接触板。

优选的是，带凸缘的轴包括至少两个传感器单元，以使得能够在内圈的不同位置处测量轴承的运行参数。在一个实施方式中，带凸缘的轴具有四个传感器单元，这些传感器单元围绕带凸缘的轴的圆周以均等的角度间隔布置。如将理解的是，传感器单元的不同数量和传感器单元的不同布置是可能的，这取决于应用和感兴趣的运行参数。

适当的是，各传感器单元包括用于接收(以及优选还有处理)来自一个或多个传感器的数据的电子器件，并且还包括用于无线传输传感器数据的天线。各传感器单元还可以在该单元的壳体内包括其自己的电源。然而，在一些应用中，轴凸缘的尺寸和应用中的可用空间可能会不允许传感器单元容纳有它们自己的电源。