BR112021002954A2

BR112021002954A2 - arranjo de mancal deslizante e método para monitoramento de um elemento de mancal deslizante

Info

Publication number: BR112021002954A2
Application number: BR112021002954-0A
Authority: BR
Inventors: Gunther HAGER; Kamal Hamdard; Stefan Schallmeiner
Original assignee: Miba Gleitlager Austria Gmbh
Priority date: 2018-08-29
Filing date: 2019-08-26
Publication date: 2021-05-11
Also published as: CN112639317A; EP3857087A1; JP2021535332A; EP3857087B1; US11268576B2; WO2020041809A1; AT521572B1; CN112639317B; AT521572A1; US20210310521A1

Abstract

arranjo de mancal deslizante e método para monitoramento de um elemento de mancal deslizante. a invenção se refere a um arranjo de mancal deslizante (1) compreendendo pelo menos um elemento de mancal deslizante (2) que está disposto em um suporte de mancal (3), em que o suporte de mancal (3) é parte de uma estrutura de mancal, e em que a estrutura de mancal tem pelo menos um sensor (5) que está conectado a um dispositivo de transmissão de dados (6) para a transmissão de dados, em particular sem fio, a um receptor dos dados, e com um dispositivo de geração de energia (7) para a alimentação autossuficiente do sensor (5) e/ou do dispositivo de transmissão de dados (6) com energia elétrica, em que o dispositivo de geração de energia (7) tem pelo menos um elemento piezoelétrico (8) que é pré-tensionado com pressão, ou que o dispositivo gerador de energia (7) é o sensor (5).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para “ARRANJO DE MANCAL

DESLIZANTE E MÉTODO PARA MONITORAMENTO DE UM ELEMENTO DE MANCAL DESLIZANTE”

[001] A invenção se refere a um arranjo de mancal deslizante compreendendo pelo menos um elemento de mancal deslizante que está disposto em um suporte de mancal, o suporte de mancal sendo parte de uma estrutura de mancal, e em que a estrutura de mancal tem pelo menos um sensor que está conectado a um dispositivo de transmissão de dados para transmissão de dados particularmente sem fio para um receptor dos dados e com um dispositivo de geração de energia para fornecimento autossuficiente do sensor e/ou do dispositivo de transmissão de dados com energia elétrica.

[002] A invenção se refere ainda a um método para monitoramento de um elemento de mancal deslizante em um suporte de mancal deslizante de um arranjo de mancal deslizante com pelo menos um sensor, em que um valor medido é registrado com o sensor e esse valor medido é encaminhado a um dispositivo de transmissão de dados para a transmissão de dados especificamente sem fio, para um receptor dos dados, e em que a energia elétrica para o sensor e/ou para o dispositivo de transmissão de dados é gerada pelo movimento do elemento de mancal deslizante ou do arranjo de mancal deslizante.

[003] A invenção também se refere ao uso de um sensor projetado como um elemento piezoelétrico.

[004] Nos últimos anos, o monitoramento sensorial de mancais deslizantes tem se tornado cada vez mais importante. Além da medição indireta dos parâmetros do mancal deslizante, por exemplo, devido ao aumento na temperatura da montagem do mancal, o arranjo dos sensores na ou próximo à lacuna de lubrificação é cada vez mais o foco do desenvolvimento. O problema não são apenas as condições ambientais dos sensores, mas também as características mecânicas dos mancais deslizantes, tal como a presença de componentes rotativos. Por exemplo, é feita referência a AT 408 900 B, a partir do qual um dispositivo para monitorar um mancal deslizante é conhecido, o qual tem uma caixa de mancal presa em um corpo de suporte, com pelo menos um sensor para sinais de medição dependentes de temperatura e com um circuito de avaliação para os sinais de medição. O sensor de medição é projetado como um sensor de pressão para forças de pressão que atuam na direção circunferencial da caixa de mancal ou para forças de pressão radial entre a caixa de mancal e o corpo de suporte.

[005] Neste contexto surge a questão do fornecimento de energia dos sensores. Já é conhecido do estado da técnica que a energia deve ser gerada diretamente no mancal deslizante. Por exemplo, o documento US 2016/0208849 A1 descreve um mancal deslizante e um método para sua produção. O mancal deslizante pode compreender um substrato metálico, uma camada eletricamente isolante no substrato metálico e um componente elétrico na camada eletricamente isolante. O mancal deslizante pode ser operativamente conectado a um módulo de monitoramento configurado para monitorar o componente elétrico. A caixa de mancal pode ter microgeradores para a geração local de energia a partir de energia mecânica, por exemplo, a partir de vibrações mecânicas na caixa de mancal.

[006] O documento EP 2 963 409 A1 também divulga um sistema que compreende uma pluralidade de componentes essencialmente idênticos na forma de mancais de controle de inclinação do rotor autolubrificantes de um helicóptero, que operam sob condições essencialmente idênticas, cada um dos componentes sendo equipado com pelo menos um sensor para medir o mesmo parâmetro operacional dos componentes em um determinado momento. O sistema compreende ainda uma unidade de monitoramento que é configurada para receber e processar os sinais dos sensores e para gerar dados de manutenção com base nos sinais do sensor. Os componentes podem ser fornecidos com meios de captação de energia para gerar energia a partir de movimentos de um componente em relação a outros componentes. Isso permite a operação contínua e autônoma dos sensores.

[007] O documento WO 2013/160053 A1 descreve um método para monitoramento de um mancal de rolamento, compreendendo a etapa de obtenção de dados relativos a um ou mais dos fatores que influenciam a vida útil restante do mancal usando pelo menos um sensor, obtenção de dados de identificação que identificam exclusivamente o mancal, transmissão de dados para e/ou de pelo menos um sensor usando um protocolo sem fio industrial e registro dos dados relativos a um ou mais dos fatores que afetam a vida restante do mancal e os dados de identificação como dados registrados em um banco de dados, em que pelo menos um sensor é configurado para ser acionado por eletricidade, que é gerada pelo movimento de um mancal ou do mancal quando em uso.

[008] O objetivo da presente invenção é melhorar o fornecimento de energia de um sensor em um arranjo de mancal deslizante.

[009] No caso do arranjo de mancal deslizante mencionado no início, a tarefa é solucionada pelo fato de que o dispositivo gerador de energia tem pelo menos um elemento piezo, em que este elemento piezo é pré-tensionado sob pressão, ou em que o dispositivo gerador de energia é o sensor.

[010] Além disso, o objetivo da invenção é alcançado com o método mencionado no início, de acordo com o qual é previsto que pelo menos um elemento piezoelétrico seja utilizado para gerar a energia elétrica, que é pré-tensionado sob pressão, ou que a energia elétrica seja gerada com o sensor.

[011] Além disso, o objeto da invenção também é alcançado através do uso de um sensor de elemento piezoelétrico para gerar energia elétrica com o auxílio da pressão do lubrificante na lacuna de lubrificação ou com o auxílio do movimento do sensor no monitoramento de um elemento de mancal deslizante durante a operação do elemento de mancal deslizante.

[012] A vantagem, neste caso, é que o pré-tensionamento compressivo do elemento piezoelétrico permite que ele seja melhor integrado ao arranjo de mancais deslizantes, uma vez que sua capacidade de carga pode ser melhorada. Além disso, é possível conseguir que a quantidade de energia elétrica gerada possa ser aumentada, uma vez que o elemento piezoelétrico se expande contra o pré- tensionamento quando é acelerado, em que toda a faixa operacional disponível do elemento piezoelétrico pode ser melhor utilizada. Um elemento piezoelétrico menor pode ser usado com o mesmo consumo de energia. Isso, por sua vez, é vantajoso em vista do espaço de instalação limitado em arranjos de mancais deslizantes. Na variante de modalidade do arranjo de mancal deslizante com geração de energia pelo próprio sensor, o espaço de instalação também pode ser economizado para geração de energia aprimorada.

[013] De acordo com uma variante de modalidade da invenção, pode ser preferivelmente previsto que o elemento piezoelétrico seja conectado a uma massa sísmica. Além dos efeitos mencionados acima, uma instalação mais fácil pode ser alcançada, uma vez que o elemento piezoelétrico pode ser (diretamente) conectado a um componente do arranjo de mancais deslizantes. Além disso, a massa sísmica também pode ser usada para influenciar a força que atua no material piezoelétrico e, portanto, a extensão do deslocamento de carga.

[014] De acordo com outra modalidade da invenção, pode ser previsto que o elemento piezoelétrico possa ser acionado com a pressão do lubrificante na lacuna de lubrificação do elemento de mancal deslizante. De acordo com uma variante de modalidade do método, pode ser previsto que o sensor esteja disposto na lacuna de lubrificação do mancal deslizante ou seja hidrostaticamente conectado à lacuna de lubrificação e a pressão na lacuna de lubrificação seja medida com o sensor, em que energia elétrica é gerada pela influência da pressão no sensor. Às vezes, as altas pressões prevalecem na lacuna de lubrificação de um mancal deslizante. Ao aplicar a pressão do lubrificante na lacuna de lubrificação ao elemento piezo, não apenas a pressão em si pode ser medida, mas o uso de um elemento piezoelétrico também fornece uma possibilidade simples de usar a pressão, se necessário, para gerar energia elétrica para alimentação do sensor.

[015] De acordo com uma outra modalidade da invenção, o sensor pode ser incorporado na camada radialmente mais interna do elemento de mancal deslizante, em que a detecção do valor de medição pode ser melhorada, uma vez que os efeitos perturbadores que podem ocorrer quando o sensor está mais longe da lacuna de lubrificação podem ser amplamente evitados. Além disso, também é possível melhorar a geração de energia, especialmente se a energia elétrica for gerada a partir da pressão do lubrificante.

[016] De acordo com outra variante de modalidade da invenção, a estrutura de mancal pode ser uma biela com um corpo de biela, em que o dispositivo de transmissão de dados fica disposto no ou pelo menos parcialmente no corpo de biela, de modo que os olhais de biela não sejam afetados por isso e fiquem disponíveis para o arranjo do sensor, em particular do sensor de geração de energia, e de modo que a posição do sensor possa ser escolhida de forma relativamente livre em termos de geração de energia.

[017] Para uma melhor compreensão da invenção, ela será explicada em mais detalhes com referência às seguintes figuras.

[018] Cada um deles mostra em uma representação esquemática bastante simplificada: A Figura 1 mostra um recorte de um arranjo de mancal deslizante; A Figura 2 mostra um detalhe de um arranjo de mancal deslizante; A Figura 3 mostra um detalhe de outra variante de modalidade do arranjo de mancal deslizante; A Figura 4 mostra um detalhe de uma modalidade variante do arranjo de mancal deslizante; A Figura 5 mostra uma outra modalidade variante de um arranjo de mancal deslizante; A Figura 6 mostra uma modalidade variante de uma tampa de mancal.

[019] A título de introdução, deve-se notar que nas modalidades descritas de forma diferente, as mesmas partes são fornecidas com os mesmos símbolos de referência ou os mesmos nomes de componentes, em que as divulgações contidas em toda a descrição podem ser transferidas de acordo para as mesmas partes com os mesmos símbolos de referência ou os mesmos nomes de componentes. Os detalhes de posição escolhidos na descrição, como acima, abaixo, ao lado, etc.,

também se referem à figura imediatamente descrita e mostrada e esses detalhes de posição devem ser transferidos de acordo para a nova posição no caso de uma mudança na posição.

[020] Na Figura 1 é mostrada uma seção de um arranjo de mancal deslizante 1.

[021] O arranjo de mancal deslizante compreende pelo menos um elemento de mancal deslizante 2. No exemplo de modalidade ilustrado, dois elementos de mancal deslizante 2 são mostrados, os quais têm a forma das chamadas meias conchas. No entanto, há também a possibilidade de que o elemento de mancal deslizante 2 seja projetado como uma bucha de mancal deslizante. Além disso, o mancal deslizante equipado com os elementos de mancal deslizante 2 pode ter um passo diferente, de modo que, por exemplo, três ou quatro ou mais de quatro elementos de mancal deslizante 2 possam ser instalados no mancal deslizante. Em mancais deslizantes muito grandes, como aqueles usados em turbinas eólicas, os elementos de mancais deslizantes 2 podem, por exemplo, também ser concebidos como sapatas de mancal deslizante, caso em que significativamente mais do que quatro elementos de mancal deslizante 2, por exemplo até 40 elementos de mancal deslizante s 2, podem estar presentes no mancal deslizante.

[022] Pelo menos um elemento de mancal deslizante 2 está disposto em um suporte de mancal 3, por exemplo, por meio de um encaixe de pressão.

[023] No entanto, também existe a possibilidade de que o suporte de mancal 3 seja revestido diretamente, de modo que o suporte de mancal 3 também forme a superfície deslizante para um componente montado no arranjo de mancal deslizante 1, por exemplo, um eixo 4. Neste caso, o elemento de mancal deslizante 2 e o suporte de mancal 3 são formados em peça única um com o outro, de modo que o elemento de mancal deslizante 2 faça parte integrante do suporte de mancal 3.

[024] Nessas variantes de modalidade do arranjo de mancal deslizante 1, a superfície de contradeslizamento do mancal deslizante forma a superfície do eixo. No entanto, há também a possibilidade inversa do arranjo de pelo menos um elemento de mancal deslizante 2, a saber, a conexão não rotativa ao eixo 4. Neste caso, a superfície de contato é formada pela superfície do suporte de mancal 3, na qual o mancal deslizante é recebido no estado montado do arranjo de mancal deslizante 1, mas não é conectado a ele de uma maneira rotativamente fixa.

[025] Pelo menos um elemento de mancal deslizante 2 e o suporte de mancal 3 fazem parte de uma estrutura de mancal que, além desses dois componentes, também inclui pelo menos um sensor 5. Obviamente, mais de um sensor 5 também pode ser disposto no arranjo de mancal deslizante 1.

[026] O sensor 5 pode ser um sensor de temperatura, um sensor de pressão, etc., por exemplo. Com a ajuda de pelo menos um sensor 5, os parâmetros do arranjo de mancal deslizante 1 podem ser registrados durante a operação. Com base nesses parâmetros, por exemplo, conclusões podem ser tiradas sobre o estado de pelo menos um elemento de mancal deslizante 2, uma vez que, por exemplo, no caso de um aumento anormal de temperatura, podem ser tiradas conclusões sobre o desgaste da superfície deslizante do elemento de mancal deslizante 2 ou falha do elemento de mancal deslizante 2. O sensor 5 pode, portanto, ser usado para detectar parâmetros essenciais para a operação do arranjo de mancal deslizante 1.

[027] O processamento dos parâmetros registrados, isto é, os dados associados, preferivelmente é não feito no próprio arranjo de mancal deslizante 1, mas em um elemento de processamento de dados que está disposto a uma distância de pelo menos um elemento de mancal deslizante 2. Para transmissão de dados para pelo menos um deste elemento de processamento de dados, o arranjo de mancal deslizante 1 pode ter um dispositivo de transmissão de dados 6 que recebe os dados de pelo menos um sensor 5 e os encaminha para pelo menos um elemento de processamento de dados como um receptor de dados, em particular sem fio. Os protocolos conhecidos podem ser usados para transmissão de dados sem fio. A transmissão de dados sem fio pode ocorrer, por exemplo, por meio de Bluetooth ou WLAN, etc.

[028] Uma vez que tais sistemas de detecção de dados em elementos de mancal deslizante e transmissão sem fio para um ponto externo já são conhecidos do estado da técnica relevantes para mancais deslizantes, é feita referência a este estado de técnica, para evitar a repetições de detalhes adicionais.

[029] O arranjo de mancal deslizante 1 também apresenta um dispositivo de geração de energia 7. Com a ajuda deste dispositivo de geração de energia 7, é possível fornecer energia elétrica a pelo menos um sensor 5 e/ou ao dispositivo de transmissão de dados 6 de maneira autônoma, de modo que nenhuma conexão conectada por cabo do arranjo de mancal deslizante 1 para o exterior seja necessária para isso.

[030] Pelo menos um dispositivo de geração de energia 7 (mais de um dispositivo de geração de energia 7 também pode ser disposto no arranjo de mancal deslizante 1) está disposto na modalidade ilustrada do arranjo de mancal deslizante 1 em ou em pelo menos um elemento de mancal deslizante 2, por exemplo, em um rebaixo 8 no elemento de mancal deslizante 2, como pode ser visto na Figura 2, que mostra um detalhe do arranjo de mancal deslizante de acordo com a Figura 1. Deve-se notar, no entanto, que este arranjo mostrado concretamente do dispositivo de geração de energia 7, bem como o arranjo mostrado concretamente do sensor 5 em um furo do elemento de mancal deslizante 2 ou o arranjo mostrado concretamente do dispositivo de transmissão de dados 6 não têm caráter restritivo, mas servem apenas para explicar a invenção. O arranjo desses elementos também pode ser projetado de forma diferente.

[031] O dispositivo de geração de energia 7 tem pelo menos um elemento piezoelétrico 8, que é mostrado na Figura 2. Dependendo da quantidade de energia necessária, mais de um elemento piezoelétrico 8 também pode ser disposto no arranjo de mancal deslizante 1 para gerar energia elétrica, por exemplo, na forma de um pacote de elemento piezoelétrico.

[032] Pelo menos um elemento piezoelétrico 8 pode ser concebido como uma pilha multicamadas, ou seja, um elemento piezoelétrico 8 multicamadas com vários elementos piezoelétricos dispostos uns sobre os outros.

[033] O elemento piezoelétrico 8 pode ter qualquer formato de seção transversal,

por exemplo, circular ou de quatro cantos, como um quadrado.

[034] Este elemento piezoelétrico 8 está disposto no arranjo de mancal deslizante 1, pré-tensionado por pressão. Para este propósito, como mostrado na Figura 2, um feixe de pressão 9 pode ser disposto no arranjo de mancal deslizante 1, apoiado no elemento piezoelétrico 8. O feixe de pressão 8 pode ser fixado no elemento de mancal deslizante 2 por meio de dois parafusos 10. A pressão no elemento piezoelétrico 8 pode ser ajustada por meio dos dois parafusos 10.

[035] Alternativamente, como mostrado na Figura 3, um parafuso de ajuste 11 é disposto acima do elemento piezoelétrico 8, com cujo ajuste uma mudança na pressão que atua no elemento piezoelétrico 8 pode ser feita. O parafuso de ajuste 11 pode se estender através do elemento piezoelétrico 8 e, se necessário, ser aparafusado no elemento de mancal deslizante 2 (Figura 1) ou no suporte de mancal 3 (Figura 1), como mostrado na Figura 4.

[036] Em princípio, pelo menos um elemento piezoelétrico 8 também pode ser pré-tensionado com outra pressão, por exemplo, por meio de um elemento de mola, etc.

[037] Pelo menos um elemento piezoelétrico 8 é preferivelmente não torcido pelo pré-tensionamento, isto é, as duas superfícies frontais (superfície frontal superior e inferior) do elemento piezoelétrico 8 não são giradas uma contra a outra ao longo do eixo central longitudinal pelo elemento piezoelétrico 8 pelo pré-tensionamento.

[038] No arranjo descrito do pré-tensionamento, o elemento piezoelétrico 8 é disposto de forma independente sobre ou no elemento de mancal deslizante 8, como pode ser visto na Figura 2. No entanto, existe também a possibilidade de que o elemento piezoelétrico 8 esteja disposto em um rebaixo que corresponde ao do elemento piezoelétrico 8 em termos de tamanho e forma da seção transversal, de modo que este possa ser empurrado para o rebaixo e também lateralmente apoiado ou guiado neste rebaixo.

[039] Por uma questão de exaustividade, deve ser salientado que o modo de operação de um elemento piezoelétrico 8 não é reproduzido, uma vez que é descrito em detalhes na literatura e também é conhecido pelo versado na técnica.

[040] Pelo menos um elemento piezoelétrico 8 pode ser pré-tensionado sob uma pressão que é selecionada a partir de uma faixa de 5 MPa a 50 MPa, em particular de 5 MPa a 30 MPa.

[041] Pelo menos um elemento piezoelétrico 8 pode, por exemplo, consistir em titanato de zirconato de chumbo (PZT) ou titanato de bário. No entanto, outros materiais piezoelétricos também podem ser usados.

[042] De acordo com uma variante de modalidade, pode ser previsto que o elemento piezoelétrico 8 seja conectado a uma massa sísmica 12. Neste caso, o elemento piezoelétrico 8 pode ter uma camada piezoativa 13 que está disposta abaixo da massa sísmica 12, ou seja, por exemplo, pode ser disposta em contato com o elemento de mancal deslizante 2, conforme mostrado na Figura 2. A massa sísmica 12 está consequentemente disposta acima da camada piezoativa ou piezoelétrica 13 (radialmente mais para fora do que a camada piezoativa 13) e conectada a ela, por exemplo, colada.

[043] A massa sísmica 12 pode, no entanto, também ser formada pelo feixe de pressão 9, de modo que o elemento piezoelétrico 8 possa, portanto, se estender ao longo de toda a altura até o feixe de pressão 8.

[044] Na variante da modalidade de acordo com a Figura 3, a massa sísmica 12 pode ser formada por um elemento de disco que está disposto entre o elemento piezoelétrico 8 e o parafuso de ajuste 11, em particular diretamente adjacente ao elemento piezoelétrico 8 e o parafuso de ajuste 11.

[045] A massa sísmica 12 pode consistir em um material que tem uma densidade de pelo menos 7 g / cm³, por exemplo, aço, tungstênio, chumbo, níquel, ouro, platina, etc.

[046] Se o próprio elemento piezoelétrico 8 tiver uma massa relativamente alta (devido à escolha do material), então pode ser vantajoso se ele for projetado sem uma massa sísmica 12.

[047] Alternativamente às explicações anteriores com o elemento piezoeléctrico

8 pré-tensionado sob pressão ou adicionalmente a isso, pode ser previsto, de acordo com outra variante de modalidade da invenção, que o dispositivo gerador de energia 7 seja o próprio sensor 5.

[048] Para este propósito, o sensor 5, que neste caso é em particular um sensor de pressão, preferivelmente um sensor indicador ou sensor indicador de pressão do cilindro, pode ser hidrostaticamente conectado a uma lacuna de lubrificação 14 do arranjo de mancal deslizante 1 por meio de um conduto 15. A pressão da lacuna de lubrificação pode ser aplicada ao sensor 5 por meio deste conduto 15, de modo que a pressão do lubrificante na lacuna de lubrificação possa, assim, ser medida.

[049] O conduto 15 pode ser projetado com uma dimensão relativamente pequena. Por exemplo, o conduto pode ter um diâmetro entre 0,5 mm e 2 mm.

[050] Uma vez que o sensor 5 também pode ser um elemento piezoativo ou piezoelétrico, neste caso, a energia elétrica também pode ser gerada com o sensor 5 como na variante mencionada acima com o elemento piezoelétrico 8, possivelmente não apenas através de acelerações variáveis no tempo e/ou variáveis de direção em relação ao sensor 5, mas possivelmente também devido a mudanças na pressão.

[051] O sensor 5 pode ser projetado para a aplicação de pressões de até 10.000 bar.

[052] Como alternativa ou em adição à conexão do sensor 5 com o conduto 15 para a lacuna de lubrificação 14, uma outra modalidade do arranjo de mancal deslizante 1 pode prever que o sensor 5 seja disposto na lacuna de lubrificação 14 do arranjo de mancal deslizante 1, por exemplo, como parte da camada deslizante do elemento de mancal deslizante 2. Como na variante acima mencionada do arranjo de mancal deslizante com o conduto 15 para a lacuna de lubrificação 14, o elemento piezoelétrico 8 pode ser submetido à pressão de lubrificante na lacuna de lubrificação 14 do arranjo de mancal deslizante 1.

[053] Ao aplicar a pressão do lubrificante ao sensor 5, o sensor 5 pode ser usado não apenas para medir um parâmetro do arranjo de mancal deslizante, mas também para gerar energia elétrica.

[054] De acordo com outra variante de modalidade do arranjo de mancal deslizante 1, que é mostrada em detalhes na Figura 4, pode ser previsto que o sensor 5 seja incorporado em uma camada radialmente mais interna do elemento de mancal deslizante 2. O elemento de mancal deslizante 2 pode, nomeadamente, ser concebido como um assim chamado mancal deslizante multicamada e ter pelo menos uma camada deslizante 16 e uma camada de suporte 17. Outras camadas, como uma camada de metal de suporte e/ou uma camada de ligação e/ou uma camada de barreira de difusão, etc. podem ser dispostas entre eles. Como é conhecido, a camada deslizante 16 é a camada na qual o eixo 4 desliza durante a operação. A camada deslizante 16 pode consistir, por exemplo, de um material cerâmico ou de uma laca deslizante. Alternativamente, também pode ser previsto que o sensor 5 seja disposto em uma camada disposta abaixo da camada deslizante 16 e seja separado da camada deslizante 16 por uma camada eletricamente isolante, por exemplo, uma camada de cerâmica, por exemplo, feita de Al2O3. Neste caso, a camada deslizante 16 também pode consistir em um material metálico conhecido, por exemplo, uma liga à base de estanho.

[055] Deve-se ressaltar que, no caso de um revestimento direto, como mencionado acima, a camada de suporte 17 é formada pelo respectivo componente diretamente revestido.

[056] Como pode ser visto na Figura 4, vários sensores 5 também podem ser dispostos no arranjo de mancal deslizante 1 em pontos diferentes, de modo que os parâmetros operacionais de pontos diferentemente sob carga no arranjo de mancal deslizante 1 possam ser detectados.

[057] Também pode ser visto na Figura 4 que o sensor 5 usado acima como um dispositivo de geração de energia 7 pode ser combinado com outros sensores 5 no arranjo de mancal deslizante 1.

[058] Além disso, a Figura 4 mostra que também é possível colocar o sensor 5, em particular o dispositivo gerador de energia 7, no suporte de mancal 3 e conectá-lo hidrostaticamente à lacuna de lubrificação 14 por meio de um conduto 18.

[059] De acordo com uma variante de modalidade preferida, o arranjo de mancal deslizante 1 ou a estrutura de mancal é uma biela 19 com um corpo de biela 20. O dispositivo de transmissão de dados 6 está disposto sobre ou pelo menos parcialmente no corpo da biela 20, como mostrado na Figura 5. As modalidades acima relacionadas à geração de energia elétrica e ao arranjo de pelo menos um sensor 5 são particularmente aplicáveis ao grande olhal da biela, de modo que os parâmetros operacionais são fornecidos a partir do mancal deslizante no grande olhal da biela 21 para o dispositivo de transmissão de dados 6 e de lá transmitidos sem fio.

[060] Como mostrado na Figura 6, existe a possibilidade de acordo com uma modalidade de que o sensor 5, em particular o sensor indicador, seja integrado em uma tampa de mancal 22 de um arranjo de mancal bipartido, que também pode compreender a contraparte da tampa de mancal 22, tal como um suporte de mancal ou um corpo de biela (não mostrado). Para este propósito, um furo 23 que se estende radialmente para fora pode ser previsto, o qual pode, opcionalmente, ser projetado de forma escalonada, como mostrado na Figura 6. O furo 23 se estende continuamente de uma superfície deslizante interna ou superfície de alojamento de elemento de mancal deslizante 24 para uma superfície externa 25 da tampa de mancal 22. No caso de um elemento de mancal deslizante 2 estar disposto na tampa de mancal 22 de uma maneira rotativamente fixa conectada à tampa de mancal 22, um furo correspondente também poderá ser disposto neste elemento de mancal deslizante 2 como uma extensão do furo 23 através da tampa de mancal 22.

[061] Através deste furo 22 (e possivelmente do furo no elemento de mancal deslizante 2) é possível aplicar a pressão da lacuna de lubrificação ao sensor 5 disposto no furo 22 a fim de medir isso e/ou gerar energia elétrica.

[062] Em todas as modalidades variantes da invenção, é opcionalmente possível que pelo menos um elemento de armazenamento de energia seja disposto no arranjo de mancal deslizante 1 que é opcionalmente alimentado com energia elétrica do elemento piezoelétrico 8 ou do sensor projetado piezoeletricamente 5.

[063] Com o arranjo de mancal deslizante 1, é possível monitorar um elemento de mancal deslizante 2 em um suporte de mancal deslizante (suporte de mancal 3) de um arranjo de mancal deslizante 1 com pelo menos um sensor 5, em que um valor medido é registrado com o sensor 5 e este valor medido é encaminhado para o dispositivo de transmissão de dados 6, para transmissão de dados particularmente sem fio, a um receptor dos dados, e em que a energia elétrica para o sensor 5 e/ou o dispositivo de transmissão de dados 6 é gerada pelo movimento do elemento de mancal deslizante 2 ou do arranjo de mancal deslizante 1 durante a operação. Para gerar a energia elétrica, pode-se utilizar pelo menos um elemento piezoelétrico 8, que é pré-tensionado sob pressão. Como alternativa ou adicionalmente a isso, a energia elétrica pode ser gerada com o próprio sensor 5.

[064] O sensor 5 pode ser disposto na lacuna de lubrificação 14 do arranjo de mancal deslizante 1 ou conectado hidrostaticamente à lacuna de lubrificação 14, de modo que a pressão na lacuna de lubrificação 14 possa ser medida com o sensor 5, em que a energia elétrica pode ser gerada pela influência da pressão no sensor. Alternativamente ou adicionalmente, a energia elétrica pode ser gerada pelo movimento do sensor 5.

[065] É possível, dentro do escopo da invenção, usar um sensor 5 projetado como um elemento piezoelétrico 8 para gerar energia elétrica com o auxílio da pressão do lubrificante na lacuna de lubrificação 14 para monitorar um elemento de mancal deslizante 2 durante a operação do elemento de mancal deslizante 2.

[066] Em geral, a invenção, em particular o arranjo de mancal deslizante 1, pode ser usado em ou sobre peças de máquina com acelerações que são variáveis no tempo e/ou variáveis em direção em relação ao elemento piezoelétrico 8 ou ao sensor 5, em particular para gerar energia elétrica.

[067] O sensor 5 ou o elemento piezoativo pode ser usado para pressões de até

10.000 bar na lacuna de lubrificação 14.

[068] Com o elemento piezoelétrico 8 ou o sensor 5, potências entre 1 mW e 1 W e superiores podem ser produzidas.

[069] Outra vantagem é que o espaço necessário para o elemento piezoelétrico

8 ou o sensor 5 é relativamente pequeno, por exemplo entre 1 cm 3 e 15 cm3.

[070] O arranjo de mancais deslizantes 1 pode, em particular, ser usado em uma faixa de temperatura de até 200 ° C.

[071] Deve ser mencionado que, ao contrário do sensor 5 que gera energia elétrica, o elemento piezoelétrico 8 não tem, preferivelmente, nenhuma conexão com a lacuna de lubrificação 14 ou com o lubrificante.

[072] Os exemplos de modalidade mostram possíveis variantes de modalidade do arranjo de mancal deslizante 1, sendo notado neste ponto que combinações das variantes de modalidade individuais umas com as outras também são possíveis.

[073] Por uma questão de ordem, deve ser finalmente apontado que, para uma melhor compreensão da estrutura, o arranjo de mancal deslizante 1 ou seus componentes não são necessariamente mostrados em escala.

LISTA DE SINAIS DE REFERÊNCIA 1 arranjo de mancal deslizante 2 elemento de mancal deslizante 3 suporte de mancal 4 eixo 5 sensor 6 Dispositivo de transmissão de dados 7 dispositivo de geração de energia 8 elemento piezoelétrico 9 feixe de pressão 10 parafuso 11 parafuso de ajuste 12 massa 13 camada 14 lacuna de lubrificação 15 conduto 16 camada deslizante

17 camada de suporte 18 conduto 19 biela 20 corpo de biela 21 olhal de biela 22 tampa de mancal 23 orifício 24 elemento de mancal deslizante - superfície de alojamento 25 superfície

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Arranjo de mancal deslizante (1) que compreende pelo menos um elemento de mancal deslizante (2) que está disposto em um suporte de mancal (3), em que o suporte de mancal (3) é parte de uma estrutura de mancal, e em que a estrutura de mancal apresenta pelo menos um sensor (5) que está conectado a um dispositivo de transmissão de dados (6) para a transmissão de dados, em particular sem fio, para um receptor dos dados, e com um dispositivo de geração de energia (7) para a alimentação autossuficiente do sensor (5) e/ou do dispositivo de transmissão de dados (6) com energia elétrica, caracterizado por o dispositivo de geração de energia (7) apresentar pelo menos um elemento piezoelétrico (8), em que este elemento piezoelétrico (8) é pré-tensionado por pressão, ou por o dispositivo de geração de energia (7) ser o sensor (5).

2. Arranjo de mancal deslizante (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o elemento piezoelétrico (8) estar conectado a uma massa sísmica (12).

3. Arranjo de mancal deslizante (1), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por o elemento piezoelétrico (8) poder ser ativado com a pressão do lubrificante na lacuna de lubrificação (14) entre o elemento de mancal deslizante (2) e um eixo (3) ou o suporte de mancal (2).

4. Arranjo de mancal deslizante (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por o sensor (5) estar embutido na camada radialmente mais interna do elemento de mancal deslizante (2).

5. Arranjo de mancal deslizante (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por a estrutura de mancal ser uma biela (19) com um corpo de biela (20) e por o dispositivo de transmissão de dados (6) estar disposto no ou pelo menos parcialmente no corpo de biela (20).

6. Método para monitoramento de um elemento de mancal deslizante (2) em um suporte de mancal deslizante de um arranjo de mancal deslizante (1) com pelo menos um sensor (5), em que um valor medido é registrado com o sensor (5) e este valor medido é encaminhado para um dispositivo de transmissão de dados (6) para a transmissão de dados especificamente sem fio para um receptor dos dados, e em que a energia elétrica para o sensor (5) e/ou o dispositivo de transmissão de dados (6) é gerada pelo movimento do elemento de mancal deslizante (2) ou do arranjo de mancal deslizante (1), caracterizado por pelo menos um elemento piezoelétrico ( 8) ser usado, que é pré-tensionado pela pressão, e/ou por a geração de energia elétrica ser feita com o sensor (5).

7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por o sensor (5) ser disposto na lacuna de lubrificação (14) do arranjo de mancal deslizante 1 ou estar hidrostaticamente conectado à lacuna de lubrificação (14) e a pressão na lacuna de lubrificação (14) ser medida com o sensor (5), em que a energia elétrica é gerada pela influência da pressão no sensor (14) ou por seu movimento.

8. Uso de um sensor (5) projetado como elemento piezoelétrico, caracterizado por ser destinado à geração de energia elétrica com o auxílio da pressão do lubrificante na lacuna de lubrificação (14) ou com auxílio do movimento do sensor (5) no monitoramento de um elemento de mancal deslizante (2) durante a operação do elemento de mancal deslizante (2).