CN219163680U - 旋转设备监控装置 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种旋转设备监控装置，所述旋转设备监控装置包括：壳体，包括第一容置空间和第二容置空间，该第二容置空间位于壳体末端且与所述第一容置空间隔开；传感器组件，设置于所述第一容置空间内，所述第一容置空间内填充有完全包围所述传感器组件的防爆介质；天线，配置为与所述传感器组件通信连接且设置于所述第二容置空间内；以及盖，通过在所述壳体的侧壁末端处的盖安装部安装到所述壳体上，以将所述天线密封在所述第二容置空间内。

Description

旋转设备监控装置

技术领域

本公开涉及旋转设备监控装置。

背景技术

轴承是机械设备中的重要零部件，主要用于支撑机械旋转体，降低其运动过程中的摩擦系数，并保证其回转精度。监测工业设备中的轴承的健康状态是保证工业设备正常运行的重要手段。一般来说，可以使用旋转设备监控装置、特别是轴承监控装置来对轴承的速度、加速度、温度、振动等进行测量，而测量所获得的信号将被传输至例如数字云平台进行分析诊断。如果诊断有异常报警，通知客户维修或维保。

在已知的一些方案中，旋转设备监控装置可以采用有线方式进行信号的传输，这使得旋转设备监控装置的安装较困难，且给工业设备带来不便。在已知的另外一些方案中，旋转设备监控装置可以采用低功耗蓝牙进行信号的传输，但是这种方案需要安装额外的网关或路由器来上传数据到云端，从而不利于安装和控制成本。在已知的又一些方案中，旋转设备监控装置可以采用RFID技术实现近距离无线传输，但是这种方案传输的数据量较少，无法支撑故障诊断要求的数据量，并且无法用于远距离通信，使得无法远程监控设备状况。

旋转设备监控装置中存在多种影响天线性能、尤其是传输效率的因素，例如电路板中的金属、导体、诸如AB胶的防爆介质、天线净空位置等。尤其是，为了满足旋转设备监控装置的Nc密封防爆认证要求而使用的防爆介质对传输效率影响较大。上述各种因素导致使用无线远程通信技术的旋转设备监控装置面临无法同时满足传输效率和Nc密封防爆认证要求的问题。为了满足传输效率要求，需要确保天线不被防爆介质、例如AB胶包裹且与传感器PCBA主板保持足够净空，因此通常将天线置顶设置。然而，天线置顶设置的方案通常不能满足防爆认证要求。

实用新型内容

因此，本公开之目的是提供一种旋转设备监控装置，所述旋转设备监控装置中的天线没有被防爆介质包封且位于与传感器组件及相关电路隔开的空间中，因此具有较高的传输效率，并且能满足Nc密封防爆等级要求，所述旋转设备监控装置还采用窄带无线通信技术，因此实现了无网关远距离无线传输。此外，所述旋转设备监控装置的监测灵敏度较高，密封性能好，因此可靠性更高。

通过下文所述的旋转设备监控装置来实现上述目的。

本公开提供了一种旋转设备监控装置，所述旋转设备监控装置包括：壳体，包括第一容置空间和第二容置空间，该第二容置空间位于壳体末端且与所述第一容置空间隔开；传感器组件，设置于所述第一容置空间内，所述第一容置空间内填充有完全包围所述传感器组件的防爆介质；天线，配置为与所述传感器组件通信连接且设置于所述第二容置空间内；以及盖，通过在所述壳体的侧壁末端处的盖安装部安装到所述壳体上，以将所述天线密封在所述第二容置空间内。

在一实施方式中，所述盖安装部为从所述壳体的侧壁端面沿纵向方向延伸的凸起，且所述盖能够连接至所述凸起。

在一实施方式中，通过使所述凸起熔化或对所述凸起进行焊接，将所述凸起连接至所述盖的内侧面。

在一实施方式中，所述凸起设置为在所述壳体的侧壁端面上连续的周向凸起或在所述壳体的侧壁端面上沿周向间断布置的多个子凸起。

在一实施方式中，所述盖安装部为设置在所述壳体的侧壁末端上方并与之连接的沟槽安装部，所述盖的周向边缘卡接在所述沟槽安装部的沟槽内。

在一实施方式中，所述沟槽的槽口朝向所述壳体的侧壁的内侧，且所述沟槽安装部的侧壁和底壁位于所述壳体的侧壁的外侧。

在一实施方式中，所述盖安装部包括从所述壳体的侧壁末端沿横向方向延伸的横向部分，以及从所述横向部分的横向末端沿所述壳体的纵向方向延伸的至少一个延伸部，所述盖包括供所述至少一个延伸部穿过的开口。

在一实施方式中，通过使所述至少一个延伸部的在所述开口外侧的部分熔化或对所述部分进行焊接，将所述盖安装部连接至所述盖的外侧面。

在一实施方式中，所述旋转设备监控装置还包括密封装置，所述密封装置设置于所述盖的内侧面与所述壳体的侧壁端面之间，所述壳体的侧壁端面上设置有用于容纳所述密封装置的密封槽。

在一实施方式中，所述旋转设备监控装置还包括用于安装天线的电路板，且所述盖包括限位部，所述限位部从所述盖的内侧面朝向所述第二容置空间内延伸并压住所述电路板。

本公开的有利效果如下所述。

在上文所述的旋转设备监控装置中，天线没有被防爆介质包封且位于与传感器组件及相关电路隔开的空间中，因此旋转设备监控装置具有较高的传输效率，并且能满足Nc密封防爆等级要求。此外，使用防爆介质包封传感器组件使得旋转设备监控装置的监测灵敏度较高、耐温性能好，使用上文所述密封装置使得旋转设备监控装置的密封性能好，因此可靠性高。

具体来说，本公开的旋转设备监控装置可以实现高达30％以上的平均传输效率，这样就可以满足足够远的传输覆盖和降低通信功耗进而延长传感器使用寿命。基于如上的传输效率，本公开的旋转设备监控装置可以使用窄带无线通信技术，例如窄带物联网(Narrow Band Internet of Things,NB-IOT)，来实现远距离无线传输，从而可以实现远距离通信并将数据上传至云端的功能，而且不依赖于网关。

进一步，本公开的具有2区防爆等级的旋转设备监控装置可以用于有气体爆炸危险的区域以及有粉尘爆炸危险的区域，满足客户对防爆的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下文中将对本公开实施例的附图进行简单介绍。其中，附图仅仅用于展示本公开的一些实施例，而非将本公开的全部实施例限制于此。附图中：

图1高度示意性地示出了已知的轴承监控装置的示意图；

图2高度示意性地示出了根据本公开的一个实施例的旋转设备监控装置的示意图；

图3示意性地示出了根据本公开的一个实施例的旋转设备监控装置的一部分的示意图；

图4示意性地示出了图3所示的旋转设备监控装置的一部分的分解示意图；

图5示意性地示出了图3所示的旋转设备监控装置的一部分的组装示意图；

图6示意性地示出了根据本公开的另一个实施例的旋转设备监控装置的一部分的示意图；

图7示意性地示出了图6所示的旋转设备监控装置的一部分的分解示意图；

图8示意性地示出了根据本公开的又一个实施例的旋转设备监控装置的一部分的示意图；

图9示意性地示出了图8所示的旋转设备监控装置的一部分的分解示意图；以及

图10示意性地示出了图8所示的旋转设备监控装置的一部分的组装示意图。

具体实施方式

为了使得本公开的技术方案的目的、技术方案和优点更加清楚，下文中将结合本公开具体实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。附图中相同的附图标记代表相同的部件。需要说明的是，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”、“包含”或者“具有”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“连通”等类似的词语并非限定于附图中所示的物理的或者机械的连接或连通，而是可以包括与其等效的连接或连通，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

下面参考各个附图详细描述根据本公开的实施例的旋转设备监控装置的各个实施方式。

图1中示出了已知的轴承监控装置，其包括壳体1’以及位于壳体1’内的天线2’和传感器组件3’。此外，壳体1’内充满了防爆介质、例如AB胶，以完全包封天线2’和传感器组件3’。传感器组件3’包括各种传感器以及它们所设置于其上的主电路板，因此被示意性地显示为板状。天线2’也可以设置于主电路板上。在图1所示的轴承监控装置中，由于防爆介质对天线2’的影响，其传输效率较低。此外，图1所示的轴承监控装置中天线2’与主电路板平行设置且距离较近，这进一步影响了传输效率。因此，图1中的轴承监控装置无法用于远距离无线传输。

图2中示出了根据本公开的旋转设备监控装置的一个实施例的高度示意性示图，旋转设备监控装置的具体结构可能与图2中所示有所区别。如图2所示，所述旋转设备监控装置包括壳体1、天线、传感器组件3以及盖。所述旋转设备监控装置还包括天线安装于其上的电路板2。所述天线为NB-IOT天线，使得可以实现低功耗远距离信号传输。本公开的旋转设备监控装置尤其可以是轴承监控装置，用于对轴承的速度、加速度、温度、振动等进行测量。当然，本公开不限于测量轴承，也可以用于测量其他的旋转设备的参数。

壳体1包括第一容置空间4和第二容置空间5，该第二容置空间5位于壳体1的末端且与第一容置空间4隔开，例如通过壳体1的末端附近的隔壁6(或者说是顶壁)与第一容置空间4隔开。隔壁6上可以设置有用于填充防爆介质的孔。例如，壳体1可以大部分由塑料制成，并且可以具有金属底座。壳体1可以具有大致圆柱形形式，而其上安装有天线的电路板2可以具有与壳体1的圆形横截面相匹配的形状，例如为大致圆形板状部件，可以具有大约1mm的厚度。在其他示例中，其上安装有天线的电路板2可以具有多边形形状，这取决于壳体1的具体形状，尤其是壳体的横截面形状。

传感器组件3设置于第一容置空间4内，所述第一容置空间4内填充有完全包围传感器组件3的防爆介质。所述防爆介质可以防止旋转设备监控装置工作过程中可能产生的电弧、火花与外部气体反应而导致爆炸。防爆介质可以为一种AB胶，例如基于聚氨酯的可浇注双组分浇注树脂，由填充成分A和异氰酸酯硬化剂B(MDI)组成。传感器组件3例如可以设置于主电路板、即PCBA板上或为其一部分，所述主电路板包含但不限于温度和重力加速度传感器芯片，电池和传感器系统供电管理装置，以及各种电子元件。传感器组件3可以包括用于感测待监控的轴承的速度、加速度、温度等的传感器芯片。例如，上述传感器可以为压电或MEMS传感器。传感器所感测的信号可以在通过PCBA板上的信号处理电路(例如，放大器、滤波器)后由微控制器MCU进行各种处理和计算，然后由NB-IOT模块通过天线传输至云端远程控制装置。所感测的数据可以通过NB-IOT天线传输至云端，然后对存储在云端的数据进行故障诊断，再通知用户维护设备。例如，所述数据可以包括表示温度数据或振动数据的信号，也可以包括表示温度或振动的报警信号。

如图2所示，电路板2或天线大致垂直于包括传感器组件3设置，这进一步避免了天线与主电路板平行设置带来的传输率影响。

为了实现与传感器组件3的信号传输，电路板2上安装的天线配置为与传感器组件3通信连接、例如射频有线连接，且设置于第二容置空间5内。具体来说，可以通过线缆将位于第一容置空间4内的传感器组件3或主电路板与位于第二容置空间5内的天线电连接。

如图3至10中所示，旋转设备监控装置包括盖10，所述盖10通过在壳体的侧壁7的末端处的盖安装部(如下文中所描述的)安装到壳体1上，以将天线或电路板2密封在第二容置空间5内。盖10可以为透明塑料盖，例如由PC或PET材料制成的塑料片或板状件。通过使用塑料盖对天线进行封装，可以降低外部结构(例如盖)对天线传输效率的额外影响。当然，盖10也可以采用不透明的材料制成，其满足IP69K，防爆密封要求，且外观与壳体保持一致，例如二者具有相同的颜色。因此，盖还具有装饰作用，使本公开的旋转设备监控装置更加美观。

如图3至5所示，盖安装部设置为从壳体1的侧壁端面8沿纵向方向延伸的凸起9，盖10能够连接至所述凸起9。“纵向方向”指的是图中竖直向上的方向，为壳体延伸所遵循的方向。所述凸起9例如具有三角形截面，与壳体1一体形成。通过使凸起9熔化或对凸起9进行焊接，将凸起9连接至盖10的内侧面23。所述盖10的内侧面23指的是盖10面向第二容置空间5的表面。例如，凸起9可以由光敏材料制成，可以使用激光照射于其上来使其熔化。也可使用超声波焊接来对凸起9进行焊接处理。凸起9设置为在壳体1的侧壁端面8上连续的周向凸起或在壳体1的侧壁端面8上沿周向间断布置的多个子凸起。在使用连续的周向凸起的情况下，旋转设备监控装置不需要额外的密封装置来密封第二容置空间。

此外，盖10可以包括限位部22，所述限位部22从盖10的内侧面23朝向第二容置空间5内延伸并压住电路板2。以此方式，可以确保电路板2的位置不变。

再次参见图4至5，本公开的旋转设备监控装置的装配可以包括以下步骤：将其上设置有天线的电路板2放置于第二容置空间5内；将盖10安装于壳体1末端；通过使凸起9熔化或对凸起9进行焊接，将盖10粘接至壳体1的末端。

除了上述结构的盖安装部外，本公开的其他实施例还可以采用卡扣、过盈配合等方式来实施盖安装部。

如图6和7所示，盖安装部为设置在1壳体的侧壁末端12上方并与之连接的沟槽安装部11，盖10的周向边缘卡接在沟槽安装部11的沟槽内。所述沟槽的槽口朝向壳体1的侧壁7的内侧，且沟槽安装部11的侧壁13、14和底壁15位于壳体1的侧壁7的外侧。沟槽安装部11的侧壁13、14是相对于朝向壳体的侧壁内侧敞开的沟槽而言的。通过上述设计，盖10可以卡接在沟槽内。在一些示例中，沟槽安装部11的上部的侧壁14的末端(即，靠近壳体内侧的一端)可以具有斜面结构，以便于盖10进入沟槽。

如图8至10所示，盖安装部包括从壳体1的侧壁末端12沿横向方向延伸的横向部分17，以及从横向部分的横向末端沿壳体的纵向方向延伸的至少一个延伸部16，盖10包括供至少一个延伸部16穿过的开口18。“横向方向”指的是图中水平方向，为垂直于壳体的纵向延伸方向的方向。通过使至少一个延伸部16的在开口外侧的部分熔化或对所述部分进行焊接，将盖安装部连接至盖10的外侧面21。盖10的外侧面21指的是盖10背离第二容置空间5的表面。例如，可以对至少一个延伸部16的在开口外侧的部分施加热量使其熔化，也可以对至少一个延伸部16的在开口外侧的部分进行激光焊接或超声波焊接使其熔化。

再次参见图8至10，本公开的旋转设备监控装置的装配可以包括以下步骤：将其上设置有天线的电路板2放置于第二容置空间5内；将盖10安装于壳体1的末端，使得盖安装部的至少一个延伸部16穿过盖10上的开口18(如图10所示)；通过使至少一个延伸部16的在开口外侧的部分熔化或对所述部分进行焊接，将盖安装部粘接至盖10的外侧面21。

具体来说，如图8所示，延伸部16熔化后或被焊接处理之后具有大于开口18的尺寸，从而实现盖10的固定安装。

为了实现密封效果，旋转设备监控装置还包括密封装置20，如图7和9所示，所述密封装置20设置于盖10的内侧面23与壳体1的侧壁端面之间，所述壳体1的侧壁端面上设置有用于容纳密封装置的密封槽，其位置如图9中的附图标记19所示意性显示。例如，密封装置20可以由橡胶制成，因此是可压缩的。或者，密封装置20可以为密封胶。

在上文所述的旋转设备监控装置中，天线没有被防爆介质包封且位于与传感器组件及相关电路隔开的空间中，因此旋转设备监控装置具有较高的传输效率，并且能满足Nc密封防爆等级要求。此外，使用防爆介质包封传感器组件使得旋转设备监控装置的监测灵敏度较高、耐温性能好，使用上文所述密封装置使得旋转设备监控装置的密封性能好，因此可靠性高。

具体来说，本公开的旋转设备监控装置可以实现高达30％以上的平均传输效率，这样就可以满足足够远的传输覆盖和降低通信功耗进而延长传感器使用寿命。基于如上的传输效率，本公开的旋转设备监控装置可以使用窄带无线通信技术，例如窄带物联网(Narrow Band Internet of Things,NB-IOT)，来实现远距离无线传输，从而可以实现远距离通信并将数据上传至云端的功能，而且不依赖于网关。具体来说，通过NB-IOT这种广域无线通信技术，可以将诊断数据上传至云端，数据包含旋转设备报警数据，频谱原始数据(用于人工或智能诊断)等。

进一步，本公开的具有2区防爆等级的旋转设备监控装置可以用于有气体爆炸危险的区域以及有粉尘爆炸危险的区域，满足客户对防爆的需求。本公开的旋转设备监控装置根据国家标准GB 3836.1-2021、GB 3836.8-2021，在有气体爆炸危险的区域通过Ex nCIIC T4 Gc认证；根据国家标准GB3836.1-2021、GB 3836.8-2021，在有粉尘爆炸危险的区域通过Ex tc IIIC T135℃ Dc认证。上述认证是现有的基于NB-IOT等广域网无线通信方式并且通过2区防爆认证的旋转设备监控装置所无法实现的。

上述披露的各技术特征并不限于已披露的与其它特征的组合，本领域技术人员还可根据实用新型目的进行各技术特征之间的其它组合，以实现本公开之目的为准。

Claims (10)

1.一种旋转设备监控装置，其特征在于，所述旋转设备监控装置包括：

壳体(1)，包括第一容置空间(4)和第二容置空间(5)，该第二容置空间位于壳体末端且与所述第一容置空间隔开；

传感器组件(3)，设置于所述第一容置空间(4)内，所述第一容置空间内填充有完全包围所述传感器组件的防爆介质；

天线，配置为与所述传感器组件(3)通信连接且设置于所述第二容置空间(5)内；以及

盖(10)，通过在所述壳体(1)的侧壁末端处的盖安装部安装到所述壳体(1)上，以将所述天线密封在所述第二容置空间(5)内。

2.根据权利要求1所述的旋转设备监控装置，其特征在于，所述盖安装部为从所述壳体(1)的侧壁端面(8)沿纵向方向延伸的凸起(9)，且所述盖(10)能够连接至所述凸起(9)。

3.根据权利要求2所述的旋转设备监控装置，其特征在于，通过使所述凸起(9)熔化或对所述凸起(9)进行焊接，将所述凸起(9)连接至所述盖(10)的内侧面(23)。

4.根据权利要求2所述的旋转设备监控装置，其特征在于，所述凸起(9)设置为在所述壳体(1)的侧壁端面(8)上连续的周向凸起或在所述壳体(1)的侧壁端面(8)上沿周向间断布置的多个子凸起。

5.根据权利要求1所述的旋转设备监控装置，其特征在于，所述盖安装部为设置在所述壳体(1)的侧壁末端上方并与之连接的沟槽安装部(11)，所述盖(10)的周向边缘卡接在所述沟槽安装部(11)的沟槽内。

6.根据权利要求5所述的旋转设备监控装置，其特征在于，所述沟槽的槽口朝向所述壳体(1)的侧壁(7)的内侧，且所述沟槽安装部(11)的侧壁(13、14)和底壁(15)位于所述壳体(1)的侧壁(7)的外侧。

7.根据权利要求1所述的旋转设备监控装置，其特征在于，所述盖安装部包括从所述壳体(1)的侧壁末端沿横向方向延伸的横向部分(17)，以及从所述横向部分(17)的横向末端沿所述壳体(1)的纵向方向延伸的至少一个延伸部(16)，所述盖(10)包括供所述至少一个延伸部(16)穿过的开口(18)。

8.根据权利要求7所述的旋转设备监控装置，其特征在于，通过使所述至少一个延伸部(16)的在所述开口外侧的部分熔化或对所述部分进行焊接，将所述盖安装部连接至所述盖(10)的外侧面(21)。

9.根据权利要求5或7所述的旋转设备监控装置，其特征在于，所述旋转设备监控装置还包括密封装置(20)，所述密封装置设置于所述盖(10)的内侧面(23)与所述壳体(1)的侧壁端面之间，所述壳体(1)的侧壁端面上设置有用于容纳所述密封装置(20)的密封槽(19)。

10.根据权利要求1所述的旋转设备监控装置，其特征在于，所述旋转设备监控装置还包括用于安装天线的电路板(2)，且所述盖包括限位部(22)，所述限位部从所述盖(10)的内侧面(23)朝向所述第二容置空间(5)内延伸并压住所述电路板(2)。

Images