DE102018115552A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Wasserstoffmessung in einer Wälzlageranordnung - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Wasserstoffmessung in einer Wälzlageranordnung Download PDF

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Abstract

Zur Wasserstoffmessung in einer Wälzlageranordnung (1) wird Wasserstoff mittels eines Drucksensors (10) detektiert. Zusätzlich zur Messung mittels des Drucksensors (10) wird ein Hohlraum (14,15), welcher durch den Drucksensor (10) sowie durch eine Wälzlagerkomponente (3) begrenzt ist, mittels eines Entlüftungsventils (11) entlüftet.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein zur Messung der Wasserstoffkonzentration, insbesondere der Konzentration an molekularem Wasserstoff, in einer Wälzlageranordnung vorgesehenes Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiter betrifft die Erfindung eine zur Durchführung eines solchen Verfahrens geeignete, einen Drucksensor als messtechnische Komponente umfassende Wälzlageranordnung.
  • Ein gattungsgemäßes Verfahren ist aus der WO 2013/012364 A1 bekannt. Dieses Verfahren soll bei einem Wälzlager zum Einsatz kommen und die Messung einer Wasserstoffkonzentration an einer Wälzlagerkomponente ermöglichen, welche unter anderem einer Hertzschen Belastung ausgesetzt ist. Zur Messung ist ein Sensor vorgesehen, bei welchem es sich um einen Drucksensor handeln kann. Der Sensor kann in einem Hohlraum angeordnet sein. Bei der Messung wird davon ausgegangen, dass Wasserstoff in atomarer Form Metall durchdringt.
  • Ein mögliches Verfahren zum Messen eines Wasserstoffgehalts, der durch Permeation in einem Werkstück in der Form von Wasserstoffatomen absorbiert ist, ist zum Beispiel in der EP 2 912 452 B1 offenbart. Das Verfahren nutzt eine Messanordnung mit einem Sammelelement, das mit dem Werkstück zu verbinden ist. Zwischen das Sammelelement und das Werkstück ist eine Mischkammer geschaltet.
  • Die WO 2016/042309 A1 beschreibt eine aus einem zweidimensionalen Material gebildete Membran, welche Protonen durchleitet und zur Verwendung in einem Wasserstoffsensor geeignet sein soll.
  • Ein weiteres Verfahren zum Messen des Wasserstoffgehalts in einer Probe ist in der EP 2 863 218 B1 offenbart. Dieses Verfahren arbeitet unter anderem mit einer Thermodesorptionskammer. Der Thermodesorptionskammer ist außer Gas, welches von einer zu untersuchenden Probe stammt, auch Kalibriergas zuführbar.
  • Die EP 2 013 616 B1 offenbart ein Verfahren zum Nachweis von Wasserstoff in Stahl. Im Rahmen dieses Verfahrens wird der im Stahl vorhandene Wasserstoff durch Diffusion mindestens teilweise in Vanadium, Niob oder Tantal überführt. Basierend auf der quantitativen Bestimmung der Konzentration des Wasserstoffs in diesem Material, das heißt Vanadium, Niob oder Tantal, soll auf die Konzentration des Wasserstoffs im Stahl geschlossen werden.
  • Die EP 1 238 247 B1 beschreibt ein Verfahren zur Messung von Wasserstoff-Diffusion durch eine metallurgische Struktur. Dieses Verfahren schließt unter anderem die Verwendung eines Dosierthermoelements ein.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, gegenüber dem Stand der Technik weiterentwickelte Möglichkeiten der Wasserstoffmessung im Zusammenhang mit durch Stahl diffundierendem Wasserstoff, insbesondere in der Wälzlagertechnik, anzugeben, wobei möglichst kein Aufwand für die Handhabung von Proben entstehen soll.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Messung der Wasserstoffkonzentration mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weiter wird die Aufgabe gelöst durch eine Wälzlageranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 5. Im Folgenden im Zusammenhang mit der Vorrichtung, das heißt Wälzlageranordnung, erläuterte Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung gelten sinngemäß auch für das Messverfahren und umgekehrt.
  • Das Verfahren dient dazu, eine Wasserstoffkonzentration in einer Wälzlageranordnung zu messen, indem Wasserstoff, welcher sich in der Wälzlageranordnung gebildet hat, mittels eines Drucksensors detektiert wird. Der Drucksensor begrenzt hierbei einen Hohlraum, welcher auch durch eine Wälzlagerkomponente, welche der Wälzlageranordnung zuzurechnen ist, begrenzt ist. Zusätzlich zum Drucksensor ist ein Entlüftungsventil vorhanden, mit welchem der Hohlraum wiederkehrend entlüftet werden kann. Durch Betätigung des Entlüftungsventils werden verschiedene Zustände generiert, in denen jeweils Druckmessungen durchgeführt werden. Die Kombination des Drucksensors mit dem Entlüftungsventil bedeutet im Vergleich zu herkömmlichen Methoden der Wasserstoffmessung eine höchstens moderate Erhöhung des apparativen Aufwandes bei zugleich hoher Präzision und Zuverlässigkeit der Messung.
  • Das für eine schlagartige Entlüftung ausgelegte Entlüftungsventil ermöglicht insbesondere die Berücksichtigung und Kompensation von bei Messungen möglicherweise auftretenden Störgrößen, wie beispielsweise eine Signaldrift des Drucksensors, Temperatureinflüssen, sowie eine zeitabhängige Diffusion von molekularem Wasserstoff durch eine sehr dünne Membran des bei dem Verfahren verwendeten Drucksensors.
  • Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass es während des Betriebs eines Wälzlagers oder sonstiger Bauteile, die Wälzbeanspruchungen ausgesetzt sind, beispielsweise Zahnräder in einem Getriebe, zu Freisetzungen von Wasserstoff kommen kann. Es wird angenommen, dass Wasserstoff insbesondere aus Schmierstoffsystemen freigesetzt werden kann. Wird auf diese Weise entstandener diffusibler Wasserstoff durch eine Wälzlagerkomponente oder sonstige Maschinenkomponente aufgenommen, so erhöht dies nach gängigen Theorien das Risiko von sogenannten White Etching Cracks (WECs).
  • Vor diesem Hintergrund erscheint eine kontinuierliche oder quasi kontinuierliche Überwachung der Wasserstoffkonzentration im Wälzlagerstahl bei diversen Anwendungen, zum Beispiel Windenergieanlagen oder Papiermaschinen, angebracht. Eine solche kontinuierliche Überwachung wird durch das Verfahren nach dem Anspruch 1 mit wirtschaftlich vertretbarem Aufwand ermöglicht. Durch das Erkennen potentiell WEC-kritischer Betriebszustände ergibt sich für den Betreiber einer Anlage, welche die permanent auf Wasserstoffbildung überwachte Wälzlageranordnung umfasst, die Möglichkeit, mittels Änderung der Betriebsführung einem Voranschreiten des WEC-Schadensmechanismus entgegenzuwirken. Auch Überwachungen mit dem Ziel, Wartungsbedarf rechtzeitig festzustellen, sind damit rationell durchführbar. Darüber hinaus kann das erfindungsgemäße Verfahren auch im Rahmen von Produktionsprozessen von Wälzlagerkomponenten eingesetzt werden.
  • Mit dem Drucksensor, der im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt wird, wird hauptsächlich der durch molekularen Wasserstoff aufgebaute Druck bestimmt. Atomarer Wasserstoff, welcher aus Stahl, im vorliegenden Fall insbesondere Wälzlagerstahl, austritt, rekombiniert sehr schnell zu molekularem Wasserstoff.
  • Von besonderem Vorteil ist die Tatsache, dass zur Durchführung der Wasserstoffmessung keine Teile ein- oder ausgebaut werden müssen. Auch die Schaltungen des Entlüftungsventils, durch welche die Messgenauigkeit signifikant heraufgesetzt wird, erfolgen ohne Montage- oder relevanten Zeitaufwand. Das Entlüftungsventil ist vorzugsweise als extern ansteuerbares Ventil ausgebildet. Zusätzlich zur Entlüftungsfunktion übernimmt das Entlüftungsventil gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung die Funktion eines Ventils, welches einen unzulässigen Druckanstieg verhindert, das heißt die Funktion eines Sicherheitsventils.
  • In vorteilhafter Verfahrensführung erfolgt die Entlüftung des Hohlraums während eines Zeitraums, welcher mindestens um den Faktor 10 kürzer als derjenige Zeitraum ist, während dessen ein mittels des Drucksensors detektierter Druckaufbau erfolgt. Im letztgenannten Zeitraum kann eine beliebige Anzahl an Einzelmessungen durchgeführt werden. Vorzugsweise wird sowohl vor als auch nach der Entlüftung des Hohlraums jeweils mindestens eine Messung mittels des Drucksensors durchgeführt.
  • Die Druckmessung wird in Abhängigkeiten von in der Wälzlageranordnung sowie in der Umgebungskonstruktion gegebenen örtlichen Verhältnissen idealerweise möglichst nahe an der Laufbahn der Wälzlagerkomponente durchgeführt. Bei der Wälzlagerkomponente kann es sich entweder um eine feststehende oder eine rotierende Lagekomponente handeln. Im letztgenannten Fall können rotierende messtechnische Komponenten, das heißt der Drucksensor und/oder das Entlüftungsventil, beispielsweise über Schleifkontakte oder berührungslos, zum Beispiel induktiv, mit nicht rotierenden, der Signal- und Energieübertragung dienenden Komponenten gekoppelt sein. Die Wälzlagerkomponente, welche in der Wälzlageranordnung entstehendem, per Drucksensor zu detektierendem Wasserstoff ausgesetzt ist, kann eine Axiallagerkomponente ebenso wie eine Radiallagerkomponente sein. Ebenso kann die Wälzlageranordnung eine beliebige sonstige Form haben, beispielsweise als Schrägkugellager oder Schrägrollenlager ausgebildet sein. In allen Fällen handelt es sich bei der Wälzlagerkomponente insbesondere um einen Lagerring.
  • In allen Fällen können an einem realen Wälzlager, beispielsweise in einer Industrieanlage oder energietechnischen Anlage, mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens in situ Messungen des Wasserstoffanstiegs durchgeführt werden, wobei die Messungen in Echtzeit in Korrelation mit einem WEC fördernden Betriebszustand in Korrelation gesetzt werden können. Selbst in einem, etwa durch Temperatur- und Druckschwankungen, störgrößenbehafteten Umfeld können kleinste Mengen diffundierenden Wasserstoffs unterhalb von 1 ppm detektiert werden. Ein Messzyklus, das heißt die Phase des Druckaufbaus plus die anschließende Entlüftung, dauert typischerweise einige Minuten bis zu einigen Stunden. Auch längere Abtastraten bis hin zu mehreren Tagen sind möglich.
  • Der Drucksensor misst den Druckanstieg typischerweise mittels einer Membran, an welcher der zu messende Druck ansteht, wobei sich hinter der Membran, das heißt im Inneren des Sensors, ein abgeschlossenes Volumen befindet. Durch Diffusion von Gas, nämlich Wasserstoff, durch die dünne Membran kann sich ein Druck in diesem abgeschlossenen Volumen aufbauen. Die schlagartige Entlüftung, welche im Rahmen der Wasserstoffmessung erfolgt, kann dazu führen, dass der Absolutdruck in dem genannten Volumen größer wird als der zu messende Druck in dem entlüfteten Hohlraum, welcher unter anderem durch die Membran begrenzt ist. Die Entlüftung kann somit einen Vorzeichenwechsel des gemessenen Drucks bewirken.
  • Zusätzlich zur Entlüftung ist gemäß einer möglichen Weiterbildung eine gezielte Zuführung von gasförmigem Medium, insbesondere Luft, zu dem Hohlraum, in welchem ein Druckanstieg zu messen ist, möglich. Eine Gaszuführung mit definiertem Druck ermöglicht insbesondere eine Überprüfung der Messeinrichtung. Die strömungstechnische Verbindung zwischen der Zuleitung, durch welche Gas der Messeinrichtung zuführbar ist, und dem Hohlraum, an welchen der Drucksensor grenzt, kann entweder durch mindestens einen speziellen Strömungskanal oder lediglich durch einen Strömungsquerschnitt gebildet sein, welcher an einer ein Umgebungsbauteil kontaktierenden rauen Oberfläche der Wälzlagerkomponente existiert. Die letztgenannte Variante trägt wesentlich dazu bei, das Gesamtvolumen, in welchem sich gebildeter, messtechnisch zu erfassender Wasserstoff sammelt, gering zu halten, um bereits kleinste Wasserstoffmengen erfassen zu können.
  • Eine Wälzlageranordnung, welche die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht, umfasst folgende Komponenten:
    • - Eine Wälzlagerkomponente, beispielsweise einen Lagerring oder eine Lagerscheibe,
    • - einen zur Messung von aus der Wälzlageranordnung austretendem Wasserstoff ausgebildeten Drucksensor,
    • - ein Entlüftungsventil, welches zur Entlüftung eines Hohlraums, der unter anderem durch den Drucksensor sowie durch die Wälzlagerkomponente begrenzt ist, ausgebildet ist und optional auch die Funktion eines Druckbegrenzungsventils hat.
  • Die Wälzlagerkomponente ist typischerweise in einem Umgebungsbauteil, insbesondere Gehäuseteil, angeordnet, das heißt entweder rotierbar gelagert oder nicht drehbar gehalten, beispielsweise mit Presspassung fixiert. Als Entlüftungsventil ist beispielsweise ein Magnetventil als extern ansteuerbares Ventil geeignet. Hierbei können das Entlüftungsventil und der Drucksensor ein und denselben, zum Beispiel quaderförmigen oder zylindrischen, kompakten Hohlraum begrenzen, wobei Entlüftungsventil und Drucksensor zu einer Baugruppe zusammengefasst sein können, welche als Ganzes montierbar ist. Ebenso sind Ausgestaltungen möglich, in welchen das Entlüftungsventil einen zweiten Hohlraum begrenzt, welcher mit demjenigen Hohlraum, an dem der Drucksensor angeordnet ist, verbunden ist, so dass in den Hohlräumen praktisch permanent der gleiche Druck herrscht.
  • Um das Volumen des Hohlraums beziehungsweise der Hohlräume zu minimieren, werden der Drucksensor sowie das Entlüftungsventil vorzugsweise möglichst nahe an der Wälzlagerkomponente, an deren Oberfläche sich Wasserstoff sammelt, montiert.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Wälzlageranordnung weist die Wälzlagerkomponente eine das Umgebungsbauteil kontaktierende Oberfläche auf, welche rauer als diejenige Oberfläche derselben Wälzlagerkomponente ist, die als Wälzkörperlaufbahn vorgesehen ist. Statt einer aufgerauten Oberfläche kann auch eine mikrostrukturierte Oberfläche gegeben sein.
  • Zwischen der aufgerauten beziehungsweise mikrostrukturierten Oberfläche der Wälzlagerkomponente und der Umgebungskonstruktion ist ein freier Strömungsquerschnitt gebildet, durch welchen Wasserstoff zu dem Hohlraum, an dem der Drucksensor angeordnet ist, strömen kann. Die mittlere Spalthöhe, welche durch den freien Strömungsquerschnitt gegeben ist, ist durch das Verhältnis zwischen dem Spaltvolumen und der projizierten Fläche des Spaltes ausdrückbar und entspricht der Spalthöhe, welche bei ideal glatten Oberflächen und identischem Spaltvolumen gegeben wäre. In typischen Ausgestaltungen ist die mittlere Spalthöhe kleiner als 2 mm, vorzugsweise kleiner als 200 µm, insbesondere kleiner als 20 µm. In diesem Spalt kann sich während der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens Flüssigkeit, insbesondere Öl, oder Gas befinden, wobei die Flüssigkeit auch den Hohlraum, welcher durch den Drucksensor begrenzt ist, ausfüllen kann.
  • Die Wälzlagerkomponente kann durch mindestens eine Dichtung, beispielsweise durch zwei O-Ring-Dichtungen, gegenüber dem Umgebungsbauteil abgedichtet sein. Die abdichtende Funktion kann ebenso durch nicht zerstörungsfrei lösbare Verbindungen, beispielsweise Lötverbindungen, gegeben sein.
  • Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:
    • 1 Ausschnittsweise eine Wälzlageranordnung in einer schematisierten Schnittdarstellung,
    • 2 in einem Diagramm bei der Prüfung der Wälzlageranordnung nach 1 auftretende Druckverläufe.
  • Eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnete Wälzlageranordnung ist als Rollenlager ausgebildet. Die Wälzlageranordnung 1, bei welcher es sich um eine Prüfstandsanordnung handeln kann, umfasst Zylinderrollen als Wälzkörper 2 und eine Wälzlagerkomponente 3, auf welcher die Wälzkörper 2 abrollen. Eine zugehörige weitere Wälzlagerkomponente, insbesondere in Form eines weiteren Lagerrings, ist nicht dargestellt. Die Wälzlagerkomponente 3 ist im vorliegenden Fall als nicht rotierendes Bauteil, das heißt nicht rotierender Lagerring, in ein Umgebungsbauteil 4 eingesetzt. Mit Hilfe zweier Dichtungen 5, 6 ist die Wälzlagerkomponente 3 gegenüber dem ebenfalls ringförmigen Umgebungsbauteil 4 abgedichtet.
  • Eine Oberfläche 7 der Lagerkomponente 3 kontaktiert Wandungen des Umgebungsbauteils 4. Die Oberfläche 7 ist, wie in 1 durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist, wesentlich rauer als die mit 8 bezeichnete Laufbahn der Gehäusescheibe 3. Oberflächenstrukturen des Umgebungsbauteils 4 sind mit starker Überhöhung dargestellt.
  • Durch die gegebenen Betriebsbedingungen, unter anderem Kräfte, welche zwischen den Wälzkörpern 2 und der Lagerkomponente 3 übertragen werden, kann es im Schmiermittel, mit welchem die Wälzlageranordnung 1 geschmiert ist, zur Bildung von atomarem Wasserstoff kommen. Dieser Wasserstoff kann in die Lagerkomponente 3 eindiffundieren, was durch unterschiedlich dichte Schraffuren innerhalb der Lagerkomponente 3 angedeutet ist. Ebenso können Wasserstoffatome aus der Lagerkomponente 3 austreten.
  • Atomarer Wasserstoff rekombiniert insbesondere an den Grenzflächen zwischen der Lagerkomponente 3 und dem Umgebungsbauteil 4. Aufgrund der rauen Gestaltung der Oberfläche 7 sowie der Oberfläche des Umgebungsbauteils 4 ist an diesen Grenzflächen ein freier Strömungsquerschnitt für dort bereits rekombinierten, das heißt molekularen Wasserstoff vorhanden. Der Wasserstoff kann auch in einer Flüssigkeit, insbesondere Öl, rekombinieren. In nicht dargestellter Weise kann auch ein schmaler Spalt oder eine Mehrzahl von Spalten mit definierter Geometrie zwischen der Lagerkomponente 3 und dem Umgebungsbauteil 4 vorhanden sein, um eine Durchleitung von Wasserstoff enthaltendem Gas zu ermöglichen. In jedem Fall ist das zur Strömung und Sammlung von Gas zur Verfügung stehende Volumen im Vergleich zum Volumen der Lagerkomponente 3 sehr gering gehalten, um in einem breiten Spektrum unterschiedlicher Fälle messbare Druckanstiege zu erzielen.
  • Die freie Hohlraumoberfläche, der Diffusionskoeffizient, sowie die mechanische Belastung der Wälzlageranordnung 1 sind beim Versuchsbetrieb bekannt. Der an der Oberfläche 7 entlang geleitete molekulare Wasserstoff wird zu einem kleinen, durch das Umgebungsbauteil 4 bereitgestellten Hohlraum 14 geführt, der unter anderem durch einen Sensor 10, nämlich Drucksensor, begrenzt ist. Der Hohlraum 14 ist mit einem weiteren, ebenfalls kleinen Hohlraum 15 verbunden, welcher unter anderem durch ein Entlüftungsventil 11, nämlich ein Magnetventil, begrenzt ist. Der Drucksensor 10 sowie das Entlüftungsventil 11 sind über Leitungen 12, 13 mit einer nicht dargestellten Ansteuer- und Auswerteeinheit verbunden.
  • Die Summe der Hohlräume 14, 15 ist derart bemessen, dass bereits eine geringe Menge an rekombiniertem Wasserstoff zu einem mittels des Sensors 10 messbaren Druckanstieg führt. Die gesamte Messanordnung, welche den Drucksensor 10 sowie das Entlüftungsventil 11 umfasst, ist mit dem Bezugszeichen 9 gekennzeichnet. Zusätzlich ist in 1 eine Zuleitung 16 angedeutet, durch welche Gas zu Prüfzwecken der Messanordnung 9 zugeleitet werden kann.
  • Der Betrieb der Wälzlageranordnung 1 wird im Folgenden anhand 2 erläutert. Im Laufe der Zeit t führt die Bildung von Wasserstoff zu einem Anstieg des Druckes p. Die Phase, in welcher der Druck p innerhalb der Hohlräume 14, 15 aufgebaut wird, ist als Druckaufbauphase DP1, DP2 bezeichnet. Die Druckaufbauphase DP1, DP2 wird beendet, indem zum Zeitpunkt tL1 , tL2 das Entlüftungsventil 11 geöffnet wird. Der zum Zeitpunkt tL1 anliegende Druck ist mit pmax bezeichnet.
  • Die Geschwindigkeit des Druckaufbaus in der Messanordnung 9 hängt unter anderem von Betriebsbedingungen innerhalb der Wälzlageranordnung 1 ab. Inwieweit molekularer Wasserstoff in den Drucksensor 10 diffundiert, ist von den Eigenschaften einer Membran des Drucksensors 10 abhängig, welchen Hohlraum 14 von einem Innenraum im Drucksensor 10 trennt. Da der genannte Innenraum ein abgeschlossenes Volumen darstellt, führt die Diffusion von Wasserstoff zu einem Druckaufbau innerhalb des Drucksensors 10, was sich in einer Verringerung des detektierten Differenzdrucks, das heißt der Differenz zwischen dem Druck auf der Vorderseite der Membran, also im Hohlraum 14, und im Innenraum des Drucksensors 10, ausdrückt. Dieser verringerte Maximaldruck ist in 2 mit pmax* bezeichnet.
  • Sobald das Entlüftungsventil 11 geöffnet ist, fällt der Druck p schnell ab. Diese Lüftungsphase ist mit LP bezeichnet und erstreckt sich über höchstens ein Zehntel der Dauer jeder Druckaufbauphase DP1, DP2. Während der Lüftungsphase LP sinkt der Druck p bis auf einen Minimaldruck pmin beziehungsweise pmin* ab.
  • Die mit MH1, MH2 bezeichneten Messpunkte, bei welchen der in den Hohlräumen 14, 15 aufgebaute Druck p gegen Ende der Druckaufbauphase DP1, DP2 gemessen wird, liegen kurz vor den Zeitpunkten tL1 , tL2 , zu welchen das Lüftungsventil 11 geöffnet wird. Somit wird am Messpunkt MH1 der Maximaldruck pmax beziehungsweise pmax* erfasst. Die Zeitspanne zwischen dem Messpunkt MH1 und dem Zeitpunkt tL1 ist derart kurz, dass in dieser Zeitspanne praktisch kein Druckaufbau stattfindet.
  • Der nach dem Entlüften anliegende Minimaldruck pmin beziehungsweise pmin* wird am Messpunkt ML erfasst. Wie aus 2 hervorgeht, ist der Minimaldruck pmin* negativ. Dies bedeutet, dass nach dem Entlüften innerhalb des Drucksensors 10, das heißt hinter dessen Membran, ein größerer Absolutdruck herrscht als im Hohlraum 14.
  • Kurz nach dem Messpunkt ML wird zum Zeitpunkt ts das Entlüftungsventil 11 wieder geschlossen, womit eine neue Druckaufbauphase DP2 eingeleitet wird. Optional wird zu Beginn des Druckanstiegs am Messpunkt MB eine erneute Druckmessung durchgeführt. Mit dieser Druckmessung können eventuelle Einflüsse des Schließens des Entlüftungsventils 11 auf den in den Hohlräumen 14, 15 herrschenden Druck p festgestellt und damit die Messgenauigkeit erhöht werden.
  • Zwischen dem Messpunkt MB und dem Messpunkt MH2, welcher erneut bei zumindest näherungsweise maximalem Druck p liegt, können weitere, in 2 nicht eingezeichnete Messpunkte, an denen jeweils der Druck p gemessen wird, liegen. Ebenso ist eine kontinuierliche oder quasi kontinuierliche Überwachung des Drucks p möglich. Die Messanordnung 9 einschließlich des Drucksensors10 und des Entlüftungsventils 11 ist für den permanenten Einsatz in einer stationären Anlage, beispielsweise Windkraftanlage, geeignet.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Wälzlageranordnung
    2
    Wälzkörper
    3
    Wälzlagerkomponente
    4
    Umgebungsbauteil
    5
    Dichtung
    6
    Dichtung
    7
    Oberfläche der Lagerkomponente
    8
    Laufbahn der Lagerkomponente
    9
    Messanordnung
    10
    Drucksensor
    11
    Entlüftungsventil
    12
    Leitung
    13
    Leitung
    14
    Hohlraum
    15
    Hohlraum
    16
    Zuleitung
    DP1, DP2
    Druckaufbauphase
    LP
    Lüftungsphase
    MH1, MH2
    Messpunkt bei hohem Druck
    ML
    Messpunkt bei Entlüftung
    MB
    Messpunkt bei Beginn des Druckanstiegs
    p
    Druck
    pmin, pmin*
    Minimaldruck
    pmax, pmax*
    Maximaldruck
    tL1, tL2
    Zeitpunkt des Öffnens des Entlüftungsventils
    tS
    Zeitpunkt des Schließens des Entlüftungsventils
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2013/012364 A1 [0002]
    • EP 2912452 B1 [0003]
    • WO 2016/042309 A1 [0004]
    • EP 2863218 B1 [0005]
    • EP 2013616 B1 [0006]
    • EP 1238247 B1 [0007]

Claims (10)

  1. Verfahren zur Wasserstoffmessung in einer Wälzlageranordnung (1), wobei in der Wälzlageranordnung (1) gebildeter Wasserstoff mittels eines Drucksensors (10) detektiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur Messung mittels des Drucksensors (10) ein Hohlraum (14,15), welcher durch den Drucksensor (10) sowie durch eine Wälzlagerkomponente (3) begrenzt ist, mittels eines Entlüftungsventils (11) entlüftet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftung des Hohlraums (14,15) mittels des Entlüftungsventils (11) während eines Zeitraums (LP) erfolgt, welcher mindestens um den Faktor 10 kürzer als der Zeitraum (DP1,DP2) ist, während dessen ein mittels des Drucksensors (10) detektierter Druckaufbau erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl vor als auch nach der Entlüftung eine Messung mittels des Drucksensors (10) durchgeführt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Drucksensors (10) ein mit der Entlüftung eintretender Vorzeichenwechsel des Drucks (p) detektiert wird.
  5. Wälzlageranordnung (1), umfassend eine Wälzlagerkomponente (3), einen zur Messung von Wasserstoff ausgebildeten Drucksensor (10), sowie ein Entlüftungsventil (11), welches zur Entlüftung eines Hohlraums (14,15), der durch den Drucksensor (10) sowie durch die Wälzlagerkomponente (3) begrenzt ist, ausgebildet ist.
  6. Wälzlageranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Entlüftungsventil (11) als extern ansteuerbares Ventil ausgebildet ist.
  7. Wälzlageranordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Entlüftungsventil (11) einen zweiten Hohlraum (15) begrenzt, welcher mit dem Hohlraum (14), an dem der Drucksensor (10) angeordnet ist, verbunden ist.
  8. Wälzlageranordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzlagerkomponente (3) eine ein Umgebungsbauteil (4) kontaktierende Oberfläche (7) aufweist, welche derart aufgeraut oder mikrostrukturiert ist, dass zwischen der Wälzlagerkomponente (3) und dem Umgebungsbauteil (4) ein freier Strömungsquerschnitt für durchströmenden Wasserstoff gebildet ist.
  9. Wälzlageranordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzlagerkomponente (3) gegenüber dem Umgebungsbauteil (4) durch mindestens eine Dichtung (5,6) abgedichtet ist.
  10. Wälzlageranordnung nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch eine an die Wälzlagerkomponente (3) grenzende, strömungstechnisch mit dem Hohlraum (14,15) verbundene Zuleitung (16), wobei die strömungstechnische Verbindung zwischen der Zuleitung (16) und dem Hohlraum (14,15) durch einen Strömungsquerschnitt an einer das Umgebungsbauteil (4) kontaktierenden Oberfläche (7) der Wälzlagerkomponente (3) gebildet ist.
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