DE102018131181B3 - bearing arrangement - Google Patents

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Daniel Frölich
Tim Leichner
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Abstract

Lageranordnung (1), umfassend eine Welle (2) und ein Gehäuse (3), wobei zwischen Welle (2) und Gehäuse (3) ein Lager (4) angeordnet ist und wobei dem Lager (4) eine Dichtung (5) zugeordnet ist, welche den Gehäusespalt (6) zwischen Welle (2) und Gehäuse (3) in Richtung der Umgebung (7) abdichtet, wobei die Dichtung (5) einen Tragring (8) aus elektrisch isolierendem Material und eine an dem Tragring (8) festgelegte Dichtscheibe (9) aufweist, wobei die Dichtscheibe (9) elektrisch leitfähig ausgerüstet ist und an der Welle (2) dichtend anliegt, wobei eine Auswerteeinheit (10) vorgesehen ist, welche mit dem Gehäuse (3) und der Dichtscheibe (9) elektrisch leitend verbunden ist, wobei die Auswerteeinheit (10) ausgerüstet ist, eine zwischen Gehäuse (3) und Dichtscheibe (9) im dynamischen Betrieb entstehende elektrische Spannung abzubauen und den elektrischen Widerstand zwischen Gehäuse (3) und Dichtscheibe (9) zu erfassen und Verfahren zur Zustandsüberwachung der Lageranordnung (1).Bearing arrangement (1) comprising a shaft (2) and a housing (3), a bearing (4) being arranged between the shaft (2) and the housing (3) and a seal (5) being associated with the bearing (4) which seals the housing gap (6) between the shaft (2) and the housing (3) in the direction of the environment (7), the seal (5) comprising a support ring (8) made of electrically insulating material and one fixed to the support ring (8) Sealing disc (9), the sealing disc (9) being electrically conductive and sealingly abutting the shaft (2), an evaluation unit (10) being provided which is electrically conductive with the housing (3) and the sealing disc (9) is connected, the evaluation unit (10) being equipped to reduce an electrical voltage which arises between the housing (3) and the sealing disc (9) during dynamic operation and to detect the electrical resistance between the housing (3) and the sealing disc (9) and method for monitoring the condition the bearing arrangement (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung, umfassend eine Welle und ein Gehäuse, wobei zwischen Welle und Gehäuse ein Lager angeordnet ist und wobei dem Lager eine Dichtung zugeordnet ist, welche den Gehäusespalt zwischen Welle und Gehäuse in Richtung der Umgebung abdichtet, wobei die Dichtung einen Tragring aus elektrisch isolierendem Material und eine an dem Tragring festgelegte Dichtscheibe aufweist.The invention relates to a bearing arrangement comprising a shaft and a housing, a bearing being arranged between the shaft and the housing and the bearing being assigned a seal which seals the housing gap between the shaft and the housing in the direction of the environment, the seal comprising a support ring has electrically insulating material and a sealing washer fixed to the support ring.

Derartige Lageranordnungen finden vielfältige Anwendung. Je nach Dimension, Einsatztemperatur, Drehzahl und übertragenen Lasten ist das Lager einem mehr oder weniger großen Verschleiß unterworfen. Im Rahmen des Monitorings und der Ermittlung von Wartungsbedarf ist es üblich, eine Lageranordnung zu überwachen. Hierzu ist es insbesondere bei großen Maschinenelementen bekannt, eine Überwachung des Lagers mithilfe von Körperschallmessungen vorzunehmen. Eine derartige Überwachung ist vergleichsweise aufwendig.Such bearing arrangements are used in many different ways. Depending on the dimension, operating temperature, speed and loads transmitted, the bearing is subject to more or less great wear. As part of monitoring and determining maintenance requirements, it is common to monitor a bearing arrangement. For this purpose, it is known, in particular in the case of large machine elements, to carry out monitoring of the bearing using structure-borne noise measurements. Such monitoring is comparatively complex.

Ein weiteres Problem besteht darin, dass bei Maschinen mit drehzahlvariablem elektrischen Antrieb sowie bei Elektromotoren und Generatoren eine unerwünschte elektrische Spannung zwischen Welle und Gehäuse entstehen kann, die sich meist über einen durch das Lager fließenden elektrischen Strom abbaut. Konstruktionsbedingt weist ein Lager aber nur sehr kleine Kontaktbereiche auf, welche durch Schmiermitteleinsatz nochmals reduziert werden. Dadurch können Spannungsspitzen entstehen, die sich schlagartig entladen, was zu einer Beschädigung der Lagerlaufbahnfläche führen kann. Mögliche Schadensbilder sind Kraterbildung, Riffelbildung, Werkstoffanschmelzungen, Anschweißen, Verbrennen, Verkohlung und Zersetzung des Schmierstoffes. Durch Beschädigung der Lagerlaufbahnflächen erhöhen sich darüber hinaus der Geräuschpegel und die Lagerreibung des Lagers. Daraus resultiert ein vorzeitiger Verschleiß des Lagers.Another problem is that in machines with a variable-speed electrical drive, as well as in electric motors and generators, an undesirable electrical voltage can arise between the shaft and the housing, which usually dissipates via an electrical current flowing through the bearing. Due to the design, a bearing has only very small contact areas, which are further reduced by the use of lubricants. This can result in voltage peaks that suddenly discharge, which can damage the bearing raceway surface. Possible damage patterns are crater formation, corrugation, material melting, welding, burning, charring and decomposition of the lubricant. Damage to the bearing raceway surfaces also increases the noise level and the bearing friction of the bearing. This results in premature wear on the bearing.

Zum Abbau der Spannungsdifferenz zwischen Gehäuse und Welle ist es bekannt, Kontaktbürsten oder dergleichen als Kurzschlusselement zwischen Welle und Gehäuse anzuordnen. Insbesondere bei Lagern mit nichtleitenden Bestandteilen, beispielsweise keramischen Kugeln, können sich sehr hohe Spannungspotenziale aufbauen.To reduce the voltage difference between the housing and the shaft, it is known to arrange contact brushes or the like as a short-circuit element between the shaft and the housing. Particularly in the case of bearings with non-conductive components, for example ceramic balls, very high voltage potential can build up.

Aus der US 2005/0285464 A1 ist eine Lageranordnung bekannt, umfassend eine Welle und ein Gehäuse, wobei zwischen Welle und Gehäuse ein Lager angeordnet ist, wobei dem Lager eine Ableitvorrichtung zugeordnet ist, welche den Gehäusespalt zwischen Welle und Gehäuse überbrückt, wobei die Ableitvorrichtung eine Halterung aus elektrisch isolierendem Material und eine an der Halterung festgelegt Ableitbürste aufweist, wobei die Ableitbürste elektrisch leitfähig ausgerüstet ist und an der Welle anliegt, wobei eine Auswerteeinheit vorgesehen ist, welche mit der Ableitbürste elektrisch leitend verbunden ist. Diese Lageranordnung bildet den nächstliegenden Stand der Technik.From the US 2005/0285464 A1 A bearing arrangement is known, comprising a shaft and a housing, a bearing being arranged between the shaft and the housing, the bearing being assigned a discharge device which bridges the housing gap between the shaft and the housing, the discharge device comprising a holder made of electrically insulating material and a has a discharge brush attached to the holder, the discharge brush being electrically conductive and abutting the shaft, an evaluation unit being provided which is connected to the discharge brush in an electrically conductive manner. This bearing arrangement forms the closest prior art.

Aus der DE 200 077 14 U1 ist eine Vorrichtung zum Schutz der Lager einer dynamoelektrischen Maschine bekannt, bei welcher zwischen einem Rotor und einem gehäuseseitigen Teil eines Lagers ein Potentialausgleich hergestellt wird.From the DE 200 077 14 U1 a device for protecting the bearings of a dynamoelectric machine is known, in which a potential equalization is established between a rotor and a housing-side part of a bearing.

US 2013 / 0 034 439 A1 zeigt ein Verfahren zum Schmieren einer Blattneigungslagerung eines Windrades. DE 10 2010 002 294 A1 zeigt ein System zur Ermittlung eines Lagerzustandes mittels einer Simulationseinheit. US 2013/0 034 439 A1 shows a method for lubricating a blade pitch bearing of a wind turbine. DE 10 2010 002 294 A1 shows a system for determining a bearing condition by means of a simulation unit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lageranordnung bereitzustellen, welche bei einfacherer Konstruktion überwacht werden kann und welche gegen das Auftreten hoher elektrischer Spannungen geschützt ist.The object of the invention is to provide a bearing arrangement which can be monitored with a simpler construction and which is protected against the occurrence of high electrical voltages.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprüche Bezug.This object is achieved with the features of claim 1. The subclaims refer to advantageous refinements.

Die erfindungsgemäße Lageranordnung umfasst eine Welle und ein Gehäuse, wobei zwischen Welle und Gehäuse ein Lager angeordnet ist und wobei dem Lager eine Dichtung zugeordnet ist, welche den Gehäusespalt zwischen Welle und Gehäuse in Richtung der Umgebung abdichtet, wobei die Dichtung einen Tragring aus elektrisch isolierendem Material und einer an dem Tragring festgelegte Dichtscheibe aufweist, wobei die Dichtscheibe elektrisch leitfähig ausgerüstet ist und an der Welle dichtend anliegt, wobei eine Auswerteeinheit vorgesehen ist, welche mit dem Gehäuse und der Dichtscheibe elektrisch leitend verbunden ist, wobei die Auswerteeinheit ausgerüstet ist, eine zwischen Gehäuse und Dichtscheibe im dynamischen Betrieb bestehende elektrische Spannung abzubauen und den elektrischen Widerstand zwischen Gehäuse und Dichtscheibe zu erfassen.The bearing arrangement according to the invention comprises a shaft and a housing, a bearing being arranged between the shaft and the housing and the bearing being associated with a seal which seals the housing gap between the shaft and the housing in the direction of the surroundings, the seal comprising a support ring made of electrically insulating material and has a sealing washer fixed to the support ring, the sealing washer being electrically conductive and sealingly abutting the shaft, an evaluation unit being provided which is electrically conductively connected to the housing and the sealing washer, the evaluation unit being equipped, one between the housing and to remove existing electrical voltage in dynamic operation and to record the electrical resistance between the housing and the sealing disc.

Bei der erfindungsgemäßen Lageranordnung erfolgt eine Funktionsintegration in der Dichtung, bzw. in der Auswerteeinheit. Dadurch, dass die Auswerteeinheit ausgerüstet ist, eine zwischen Gehäuse und Dichtscheibe im dynamischen Betrieb entstehende elektrische Spannung abzubauen, können unerwünschte elektrische Spannungen gezielt und zerstörungsfrei abgeleitet werden.In the bearing arrangement according to the invention, functional integration takes place in the seal or in the evaluation unit. The fact that the evaluation unit is equipped to release an electrical voltage that arises between the housing and the sealing washer in dynamic operation enables undesired electrical voltages to be derived in a targeted and non-destructive manner.

Gleichzeitig kann ein Monitoring der Lageranordnung erfolgen. Dazu wird erfindungsgemäß der elektrische Widerstand zwischen Gehäuse und Dichtscheibe erfasst. Es hat sich gezeigt, dass die Bestimmung des elektrischen Widerstandes zwischen Gehäuse und Dichtscheibe und damit indirekt auch des elektrischen Widerstandes zwischen den Bestandteilen des Lagers einen Rückschluss auf den Zustand des Lagers erlaubt. Zwischen den Bestandteilen des Lagers befindet sich regelmäßig ein Schmiermittel, welches eine elektrische Leitfähigkeit aufweist, welche erheblich von der elektrischen Leitfähigkeit der übrigen Lagerbestandteile abweicht. Dadurch weist ein Lager, welches wie vorgegeben mit Schmiermittel befüllt ist, einen anderen elektrischen Widertand auf, als ein Lager, bei welchem Schmiermittel verloren gegangen ist. Je nach Ausgestaltung der Auswerteeinheit können auch schleichende Verluste von Schmiermittel erfasst werden. Dadurch kann beispielsweise durch die Auswerteeinheit eine Wartung veranlasst werden.At the same time, the bearing arrangement can be monitored. According to the invention, the electrical resistance between the housing and Sealing disc captured. It has been shown that the determination of the electrical resistance between the housing and the sealing washer and thus indirectly also of the electrical resistance between the components of the bearing allows a conclusion to be drawn about the condition of the bearing. Between the components of the bearing there is regularly a lubricant which has an electrical conductivity which differs considerably from the electrical conductivity of the other components of the bearing. As a result, a bearing which is filled with lubricant as specified has a different electrical resistance than a bearing in which lubricant has been lost. Depending on the design of the evaluation unit, gradual losses of lubricant can also be recorded. As a result, maintenance can be initiated by the evaluation unit, for example.

Das Lager kann ein Wälzlager sein. Eine häufig verwendete Form von Wälzlagern sind dabei Kugellager. Bei Wälzlager sind zwischen einem auf der Welle befestigten Innenring und eine am Gehäuse festgelegten Außenring Wälzkörper angeordnet, wobei die Wälzkörper auf Laufflächen von Innenring und Außenring abrollen. Je nach Ausgestaltung der Wälzkörper ergibt sich dabei lediglich eine sehr kleine Kontaktfläche des Wälzkörpers an die Lauffläche von Innenring und Außenring. Dies ist beispielsweise bei Wälzkörpern in Form von Kugeln der Fall. Verschleißbedingt kann sich die Kontaktfläche zwischen Wälzkörper und Lauffläche allmählich vergrößern. Dies geht wiederum mit einer Änderung des elektrischen Widerstandes einher und kann durch die Auswerteeinheit erfasst werden.The bearing can be a roller bearing. A frequently used form of roller bearings are ball bearings. In the case of rolling bearings, rolling elements are arranged between an inner ring fastened to the shaft and an outer ring fixed to the housing, the rolling elements rolling on running surfaces of the inner ring and outer ring. Depending on the design of the rolling elements, there is only a very small contact area of the rolling elements with the running surface of the inner ring and outer ring. This is the case, for example, with rolling elements in the form of balls. The contact area between the rolling element and the running surface can gradually increase due to wear. This in turn is accompanied by a change in the electrical resistance and can be detected by the evaluation unit.

Alternativ kann das Lager auch als Gleitlager ausgebildet sein. Ein Gleitlager weist keinerlei Wälzkörper auf, die Relativbewegung erfolgt unmittelbar zwischen den beiden Lagerschalen, welche der Welle und dem Gehäuse zugeordnet sind. Zwischen den beiden Lagerschalen befindet sich ein Schmiermittelfilm, welcher verhindert, dass die Lagerschalen unmittelbar aneinander zur Anlage gelangen. Insofern kann die Überwachung des Gleitlagers dahingehend erfolgen, ob ein ausreichender Schmiermittelfilm vorhanden ist. Bei unzureichendem Schmiermittelfilm kommt es zu einer Mischreibung und zumindest partiell zu einem direkten Kontakt der Lagerschalen. Durch den Kontakt ändert sich der elektrische Widerstand des Lagers, was durch die Auswerteeinheit erfasst werden kann.Alternatively, the bearing can also be designed as a plain bearing. A plain bearing has no rolling elements, the relative movement takes place directly between the two bearing shells, which are assigned to the shaft and the housing. There is a film of lubricant between the two bearing shells, which prevents the bearing shells from coming into direct contact with one another. In this respect, the plain bearing can be monitored to determine whether there is an adequate film of lubricant. If the lubricant film is insufficient, mixed friction and at least partial direct contact of the bearing shells will occur. The contact changes the electrical resistance of the bearing, which can be detected by the evaluation unit.

Die Dichtscheibe kann aus elektrisch leitfähigem Kunststoff ausgebildet sein. Die Dichtscheibe liegt schleifend auf der Welle auf und ermöglicht durch die elektrisch leitfähige Ausrüstung ein Ableiten elektrischer Spannung von der Welle über die Dichtscheibe in Richtung der Auswerteeinheit. In diesem Zusammenhang ist es denkbar, beispielsweise eine Dichtscheibe aus elastomerem Werkstoff elektrisch leitfähig auszurüsten. Dies kann dadurch erfolgen, dass eine elektrisch leitfähige Folie auf der Dichtscheibe befestigt wird. Alternativ kann das Material der Dichtscheibe mit elektrisch leitfähigen Partikeln versehen sein.The sealing washer can be made of electrically conductive plastic. The sealing washer rests on the shaft and, thanks to the electrically conductive equipment, allows electrical voltage to be dissipated from the shaft via the sealing washer in the direction of the evaluation unit. In this context, it is conceivable, for example, to provide a sealing washer made of elastomeric material with an electrically conductive finish. This can be done by attaching an electrically conductive film to the sealing washer. Alternatively, the material of the sealing washer can be provided with electrically conductive particles.

Die Dichtscheibe kann einen elektrisch leitfähigen Vliesstoff umfassen. Elektrisch leitende Vliesstoffe liegen mit einer geringen elastischen Vorspannung auf der Welle auf und ermöglichen so einen verschleißarmen, aber elektrisch leitfähigen Kontakt von Welle und Dichtscheibe. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Vliesstoff mit einer PTFE-Dispersion getränkt und mit elektrisch leitfähigen Partikeln wie Kohlenstofffasern oder Metallfasern versehen. Eine derartige Dichtscheibe liegt mit geringer Reibung auf der Welle auf, ermöglicht die Erfassung des elektrischen Widerstandes und die Ableitung elektrischer Spannungen.The sealing washer can comprise an electrically conductive nonwoven. Electrically conductive nonwovens lie on the shaft with a low elastic preload and thus enable low-wear but electrically conductive contact between the shaft and the sealing washer. In an advantageous embodiment, the nonwoven fabric is impregnated with a PTFE dispersion and provided with electrically conductive particles such as carbon fibers or metal fibers. Such a sealing disc rests on the shaft with low friction, enables the detection of the electrical resistance and the derivation of electrical voltages.

Vorzugsweise ist der Tragring aus elektrisch nicht-leitfähigem Werkstoff ausgebildet. Dies ist beispielsweise bei einem Tragring aus Kunststoff der Fall. Bei dieser Ausgestaltung erfolgt eine elektrisch leitende Verbindung zwischen Welle und Gehäuse über die Dichtscheibe und die zwischen Dichtscheibe und Gehäuse angeordnete Auswerteeinheit.The support ring is preferably made of electrically non-conductive material. This is the case, for example, with a plastic support ring. In this embodiment there is an electrically conductive connection between the shaft and the housing via the sealing washer and the evaluation unit arranged between the sealing washer and the housing.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Zustandsüberwachung einer Lageranordnung ermittelt die Auswerteeinheit die elektrische Spannung und/oder den elektrischen Strom zwischen Dichtscheibe und Gehäuse und wertet diese Daten aus. Die Lageranordnung umfasst eine Welle und ein Gehäuse, wobei zwischen Welle und Gehäuse ein Lager angeordnet ist und wobei dem Lager eine Dichtung zugeordnet ist, welche den Gehäusespalt zwischen Welle und Gehäuse in Richtung der Umgebung abdichtet, wobei die Dichtung einen Tragring aus elektrisch isolierendem Material und einer an dem Tragring festgelegte Dichtscheibe aufweist, wobei die Dichtscheibe elektrisch leitfähig ausgerüstet ist und an der Welle dichtend anliegt, wobei eine Auswerteeinheit vorgesehen ist, welche mit dem Gehäuse und der Dichtscheibe elektrisch leitend verbunden ist. Aus Spannung und Strom kann der elektrische Widerstand der Lageranordnung ermittelt werden, wobei der elektrische Widerstand ein Indiz für den Zustand der Schmierung der Lageranordnung ist.In the method according to the invention for monitoring the condition of a bearing arrangement, the evaluation unit determines the electrical voltage and / or the electrical current between the sealing washer and the housing and evaluates this data. The bearing arrangement comprises a shaft and a housing, a bearing being arranged between the shaft and the housing and the bearing being assigned a seal which seals the housing gap between the shaft and the housing in the direction of the environment, the seal comprising a support ring made of electrically insulating material and has a sealing washer fixed to the support ring, the sealing washer being electrically conductive and sealingly in contact with the shaft, an evaluation unit being provided which is electrically conductively connected to the housing and the sealing washer. The electrical resistance of the bearing arrangement can be determined from voltage and current, the electrical resistance being an indication of the state of the lubrication of the bearing arrangement.

Vorzugsweise ist die Auswerteeinheit ausgerüstet, zum Abbauen der zwischen Gehäuse und Dichtscheibe entstehenden elektrischen Spannung einen elektrisch leitfähigen Kontakt zwischen Gehäuse und Dichtscheibe herzustellen. Dadurch kann verhindert werden, dass sich die elektrische Spannung zwischen den Bestandteilen des Lagers abbaut, was zu einer vorzeitigen Beschädigung des Lagers führen kann.The evaluation unit is preferably equipped to produce an electrically conductive contact between the housing and the sealing disc in order to reduce the electrical voltage generated between the housing and the sealing disc. This can prevent the electrical voltage between the components of the bearing from being reduced, which can lead to premature damage to the bearing.

Mittels der Auswerteeinheit kann eine Wechselspannung zwischen Dichtscheibe und Gehäuse angelegt und die elektrische Impedanz erfasst werden. Die Ermittlung des Zustandes mittels Wechselspannung und Erfassung der elektrischen Impedanz weist eine hohe Genauigkeit bei gleichzeitig guter Robustheit gegen äußere Einflüsse auf.The evaluation unit can be used to apply an alternating voltage between the sealing washer and the housing and to detect the electrical impedance. The determination of the state by means of alternating voltage and detection of the electrical impedance has a high level of accuracy and at the same time good robustness against external influences.

Dabei ist die elektrische Impedanz einer funktionsfähigen Lageranordnung höher als die Impedanz einer nicht-funktionsfähigen Lageranordnung. Dies gilt insbesondere in Zusammenhang mit einem nicht-leitenden Schmiermittel.The electrical impedance of a functional bearing arrangement is higher than the impedance of a non-functional bearing arrangement. This applies in particular in connection with a non-conductive lubricant.

Eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lageranordnung wird nachfolgend anhand der Figur näher erläutert. Diese zeigt schematisch:

  • 1 eine Lageranordnung im Schnitt.
An embodiment of the bearing arrangement according to the invention is explained in more detail below with reference to the figure. This shows schematically:
  • 1 a bearing arrangement in section.

Die erfindungsgemäße Lageranordnung 1 ermöglicht eine Überwachung der Schmierungszustände innerhalb eines Lagers 4. Gleichzeitig ist die Lageranordnung 1 ausgerüstet, dass zwischen Bestandteilen des Lagers 4 entstehende elektrische Spannungen abgebaut werden, wobei der Spannungsabbau nicht durch das Lager 4 hindurch erfolgt.The bearing arrangement according to the invention 1 enables monitoring of the lubrication conditions within a bearing 4 , At the same time, the bearing arrangement 1 equipped that between components of the warehouse 4 resulting electrical voltages are reduced, the voltage reduction not by the bearing 4 through it.

Die Lageranordnung 1 umfasst eine Welle 2 und ein Gehäuse 3, wobei zwischen Welle 2 und Gehäuse 3 ein Lager 4 angeordnet ist. Dabei dient die Lageranordnung 1 insbesondere der Lagerung von Wellen 2 in großen Maschinenelementen, wie beispielsweise in Generatoren.The bearing arrangement 1 includes a wave 2 and a housing 3 , being between shaft 2 and housing 3 a warehouse 4 is arranged. The bearing arrangement serves 1 especially the storage of shafts 2 in large machine elements, such as in generators.

Bei der vorliegenden Ausgestaltung ist das Lager 4 als Wälzlager ausgebildet und umfasst Lagerschalen und zwischen den Lagerschalen angeordnete Wälzkörper. Dem Lager 4 ist eine Dichtung 5 zugeordnet, welche den Gehäusespalt 6 zwischen Welle 2 und Gehäuse 3 in Richtung der Umgebung 7 abdichtet. Dabei weist die Dichtung 5 einen Tragring 8 aus elektrisch isolierendem Material und eine an dem Tragring 8 festgelegte Dichtscheibe 9 auf, wobei die Dichtscheibe 9 elektrisch leitfähig ausgerüstet ist und an der Welle 2 mit radialer Vorspannung dichtend anliegt. Bei der vorliegenden Ausgestaltung ist die Dichtscheibe 9 aus einem mit PTFE getränkten Vliesstoff ausgebildet, wobei der Vliesstoff zur Erhöhung der elektrischen Leifähigkeit mit Metallfasern ausgerüstet ist. Der Tragring 8 besteht aus einem spritzgießfähigen Kunststoff. Tragring 8 und Dichtscheibe 9 sind form- und stoffschlüssig miteinander verbunden.In the present embodiment, the bearing 4 formed as a rolling bearing and comprises bearing shells and rolling elements arranged between the bearing shells. The camp 4 is a seal 5 assigned which is the housing gap 6 between wave 2 and housing 3 towards the surroundings 7 seals. The seal points 5 a support ring 8th made of electrically insulating material and one on the support ring 8th fixed sealing washer 9 on, with the sealing washer 9 is electrically conductive and on the shaft 2 seals with radial preload. In the present embodiment, the sealing washer 9 made of a non-woven material impregnated with PTFE, the non-woven material being equipped with metal fibers to increase the electrical conductivity. The support ring 8th consists of an injection-moldable plastic. support ring 8th and sealing washer 9 are positively and cohesively connected.

Die Zustandsüberwachung des Lagers 4 erfolgt mittels einer Auswerteeinheit 10, welche mit dem Gehäuse 3 und der Dichtscheibe 9 elektrisch leitend verbunden ist. Dabei ist die Auswerteeinheit 10 ausgerüstet, eine im Lager 4, also zwischen Gehäuse 3 und Dichtscheibe 9 im dynamischen Betrieb entstehende elektrische Spannung abzubauen, so dass ein die Lebensdauer des Lagers 4 reduzierender elektrischer Strom zwischen Bestandteilen des Lagers 4 vermindert werden kann. Dies erfolgt bei der vorliegenden Ausgestaltung dadurch, dass zwischen Gehäuse 3 und Dichtscheibe 9 zumindest kurzfristig ein Kurzschluss hergestellt wird.Condition monitoring of the warehouse 4 takes place by means of an evaluation unit 10 which with the housing 3 and the sealing washer 9 is electrically connected. Here is the evaluation unit 10 equipped, one in the warehouse 4 , that is between the housing 3 and sealing washer 9 to reduce the electrical voltage generated in dynamic operation, so that the life of the bearing 4 reducing electrical current between components of the bearing 4 can be reduced. In the present embodiment, this takes place in that between the housing 3 and sealing washer 9 a short circuit is established at least for a short time.

Des Weiteren ist die Auswerteeinheit 10 ausgerüstet, den elektrischen Widerstand zwischen Gehäuse 3 und Dichtscheibe 9 zu erfassen.Furthermore, the evaluation unit 10 equipped, the electrical resistance between the housing 3 and sealing washer 9 capture.

Bei der erfindungsgemäßen Lageranordnung 1 kommt ein elektrisch nichtleitfähiges Schmiermittel zum Einsatz. Dabei hat sich in Untersuchungen gezeigt, dass bei einer Vollschmierung mit einem elektrisch nicht-leitenden Schmierstoff durch die Auswerteeinheit 10 innerhalb des Lagers 4 und somit zwischen Gehäuse 3 und Dichtscheibe 9 eine hohe Impedanz im Bereich von 106 bis 1010 Ohm und ein hoher Phasenwinkel zwischen 85° und 90° ermittelt wird. In diesem Zustand sind die Wälzkörper von den Laufflächen der Lagerschalen getrennt und zwischen den Wälzkörpern, dem Innenring und dem Außenring befindet sich Schmiermittel. Insofern befindet sich das Lager 4 bei der erfassten Impedanz in einem sicheren Betriebszustand. Dadurch, dass bei diesem Betriebszustand kein unmittelbarer Kontakt zwischen elektrisch leitfähigen Bestandteilen des Lagers 4 erfolgt, weist das Lager 4 darüber hinaus ein kapazitives Verhalten auf.In the bearing arrangement according to the invention 1 an electrically non-conductive lubricant is used. Studies have shown that in the case of full lubrication with an electrically non-conductive lubricant by the evaluation unit 10 inside the warehouse 4 and thus between the housing 3 and sealing washer 9 a high impedance in the range of 10 6 to 10 10 Ohm and a high phase angle between 85 ° and 90 ° is determined. In this state, the rolling elements are separated from the bearing surfaces of the bearing shells and there is lubricant between the rolling elements, the inner ring and the outer ring. In this respect, the camp is located 4 with the detected impedance in a safe operating state. Because in this operating state there is no direct contact between electrically conductive components of the bearing 4 done, the camp points 4 capacitive behavior.

Nimmt die Qualität des Schmiermittels ab oder befindet sich weniger Schmiermittel in dem Lager 4, sind die Bestandteile des Lagers 4, also die Wälzkörper und die beiden Lagerschalen nicht vollständig durch einen Schmierfilm voneinander getrennt. Das Lager 4 befindet sich in Mischreibung. Dadurch ist zumindest zeitweise ein elektrisch leitfähiger Kontakt zwischen Bestandteilen des Lagers 4 gegeben, so dass das Lager 4 in diesem Betriebszustand zumindest zeitweise ein ohmsches Verhalten aufweist. In diesem Betriebszustand beträgt die Impedanz des Lagers 4 lediglich zwischen 100 und 102 Ohm bei einem Phasenwinkel zwischen 0 ° und -5°. Sobald durch die Auswerteeinheit 10 der Zustand der Mischreibung ermittelt wird, kann eine notwendige Wartung oder das Erfordernis des Austausches des Lagers 4 signalisiert werden.The quality of the lubricant deteriorates or there is less lubricant in the bearing 4 , are the components of the bearing 4 , that is, the rolling elements and the two bearing shells are not completely separated from one another by a lubricating film. The warehouse 4 is in mixed friction. As a result, there is at least occasionally an electrically conductive contact between components of the bearing 4 given so the camp 4 exhibits ohmic behavior at least temporarily in this operating state. The impedance of the bearing is in this operating state 4 only between 10 0 and 10 2 ohms with a phase angle between 0 ° and -5 °. As soon as through the evaluation unit 10 the condition of the mixed friction is determined, may require maintenance or the need to replace the bearing 4 be signaled.

Claims (9)

Lageranordnung (1), umfassend eine Welle (2) und ein Gehäuse (3), wobei zwischen Welle (2) und Gehäuse (3) ein Lager (4) angeordnet ist und wobei dem Lager (4) eine Dichtung (5) zugeordnet ist, welche den Gehäusespalt (6) zwischen Welle (2) und Gehäuse (3) in Richtung der Umgebung (7) abdichtet, wobei die Dichtung (5) einen Tragring (8) aus elektrisch isolierendem Material und eine an dem Tragring (8) festgelegte Dichtscheibe (9) aufweist, wobei die Dichtscheibe (9) elektrisch leitfähig ausgerüstet ist und an der Welle (2) dichtend anliegt, wobei eine Auswerteeinheit (10) vorgesehen ist, welche mit dem Gehäuse (3) und der Dichtscheibe (9) elektrisch leitend verbunden ist, wobei die Auswerteeinheit (10) ausgerüstet ist, eine zwischen Gehäuse (3) und Dichtscheibe (9) im dynamischen Betrieb entstehende elektrische Spannung abzubauen und den elektrischen Widerstand zwischen Gehäuse (3) und Dichtscheibe (9) zu erfassen.Bearing arrangement (1) comprising a shaft (2) and a housing (3), a bearing (4) being arranged between the shaft (2) and the housing (3) and a seal (5) being associated with the bearing (4) which the housing gap (6) between the shaft (2) and Seals the housing (3) in the direction of the environment (7), the seal (5) having a support ring (8) made of electrically insulating material and a sealing washer (9) fixed to the support ring (8), the sealing washer (9) being electrical is equipped to be conductive and bears sealingly on the shaft (2), an evaluation unit (10) being provided which is electrically conductively connected to the housing (3) and the sealing washer (9), the evaluation unit (10) being equipped, one reduce the electrical voltage generated between the housing (3) and the sealing washer (9) in dynamic operation and record the electrical resistance between the housing (3) and the sealing washer (9) Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (4) ein Wälzlager ist.Bearing arrangement after Claim 1 , characterized in that the bearing (4) is a roller bearing. Lageranordnung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, das die Dichtscheibe (9) aus elektrisch leitfähigem Kunststoff ausgebildet ist.Bearing arrangement after Claim 1 or 2 characterized in that the sealing washer (9) is made of electrically conductive plastic. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtscheibe (9) einen elektrisch leitfähig ausgerüsteten Vliesstoff umfasst.Bearing arrangement according to one of the Claims 1 to 3 , characterized in that the sealing disc (9) comprises an electrically conductive nonwoven. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragring (8) aus Kunststoff ausgebildet ist.Bearing arrangement according to one of the Claims 1 to 4 , characterized in that the support ring (8) is made of plastic. Verfahren zur Zustandsüberwachung einer Lageranordnung (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei welchem mittels der Auswerteeinheit (10) die elektrische Spannung und/oder der elektrische Strom zwischen Gehäuse (3) und Dichtscheibe (9) ermittelt und ausgewertet wird.Method for monitoring the condition of a bearing arrangement (1) according to one of the preceding claims, in which the electrical voltage and / or the electrical current between the housing (3) and the sealing washer (9) is determined and evaluated by means of the evaluation unit (10). Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (10) ausgerüstet ist, zum Abbauen der zwischen Gehäuse (3) und Dichtscheibe (9) entstehenden elektrischen Spannung einen elektrisch leitfähigen Kontakt zwischen Gehäuse (3) und Dichtscheibe (9) herzustellen.Procedure according to Claim 6 , characterized in that the evaluation unit (10) is equipped to produce an electrically conductive contact between the housing (3) and the sealing disc (9) in order to reduce the electrical voltage arising between the housing (3) and the sealing disc (9). Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Auswerteeinheit (10) eine Wechselspannung zwischen Gehäuse (3) und Dichtscheibe (9) angelegt und die elektrische Impedanz erfasst wird.Procedure according to Claim 6 or 7 , characterized in that an AC voltage is applied between the housing (3) and the sealing washer (9) by means of the evaluation unit (10) and the electrical impedance is detected. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Impedanz einer funktionsfähigen Lageranordnung (1) hoch und einer nicht-funktionsfähigen Lageranordnung (1) niedrig ist.Procedure according to Claim 8 , characterized in that the electrical impedance of a functional bearing arrangement (1) is high and a non-functional bearing arrangement (1) is low.
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