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Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Zustandsüberwachung von Wälzlagern für eine Steuerungsverarbeitung durch eine aktive Erfassung von Lasten.
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Insbesondere betrifft die Erfindung Wälzlager, die mit einem optischen Messelement, wie beispielsweise einer optischen Faser, ausgerüstet sind.
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Eine optische Faser umfasst im Allgemeinen mehrere Faser-Bragggitter, genannt FBG, zum Erfassen von Positionen, die gleichmäßig um den Umfang des Rings des Lagers verteilt sind, um beispielsweise an zumindest einer Position zusätzlich zu den Wälzkörpern zu messen.
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Messen mit optischen Fasern kann bei der Überwachung von Pumpen, Kompressoren und anderen rotierenden Maschinen, aber auch bei Öl und Gas, Minen, Marine, Papierherstellung (Zellstoff und Papier), Luftfahrt etc. und allen Installationen, bei denen Signale über weite Entfernungen benötigt werden, verwendet werden.
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Es kann Bezug auf das Dokument
WO2011/066926 genommen werden, das ein Beispiel eines Kabellagers beschreibt, das eine Umfangsnut an einem Außenring des Lagers hat, wobei die Nut eine Messfaser zum Messen, insbesondere von Lagerlasten, aufnimmt.
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Um die kombinierten axialen und radialen Lagerlasten zu messen, ist es bekannt, eine erste optische Faser in einer ersten Nut, die an einer äußeren Umfangsfläche des Außenrings vorgesehen ist, und eine zweite optische Faser in einer zweiten Nut aufzunehmen, die an einer axialen Fläche des Außenrings vorgesehen ist.
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Es gibt den Bedarf, eine verbesserte Gestaltung bereitzustellen, die dazu ausgelegt ist, ohne eine optische Fasern an den Lagerseitenflächen ein einfaches Montieren in einem Lagergehäuse zu ermöglichen, zu ermöglichen, verschiedene Lager in unterschiedlichen Richtungen aufeinander abzustimmen, ohne dass Fasern gebrochen werden, indem Abschnitte der Faser zu eng gebogen werden, einen sicheren Transport sicherzustellen, ohne dass sie an scharfen Kanten eingekerbt werden. Es gibt auch den Bedarf, Messvorrichtungen zu verbessern, die dazu ausgelegt sind, kombinierte axiale und radiale Lasten zu erfassen
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Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist konsequenterweise, ein Lager mit einer einzelnen Messvorrichtung bereitzustellen, die dazu ausgelegt ist, ein genaues Messen von kombinierten axialen und radialen Lasten einschließlich der Richtung der radialen Last zu ermöglichen.
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Es ist eine besondere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Lager bereitzustellen, das einen ersten Ring, einen zweiten Ring und zumindest eine Reihe von Wälzkörpern aufweist, die sich radial zwischen Laufbahnen befinden, die an dem ersten und dem zweiten Ring vorgesehen sind.
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Das Lager umfasst ferner eine einzelne optische Messfaser, die in einer Nut montiert ist, die an einer Fläche des ersten Rings, die der Laufbahn des ersten Rings radial gegenüberliegt, vorgesehen ist. Die optische Faser umfasst zumindest einen Messteil.
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Die Nut ist versehen mit:
- - einem ersten Zweig, der sich von einer ersten Stirnfläche des ersten Rings erstreckt und der zumindest teilweise entlang zumindest eines Krümmungsradius gekrümmt ist, um sich in Richtung einer Umfangsnut parallel zu der ersten Stirnfläche zu erstrecken, wobei zumindest der Messteil der optischen Faser daheraus in die Umfangsnut kommt; und
- - einem zweiten Zweig, der sich von einer zweiten radialen Stirnfläche des ersten Rings erstreckt, die der ersten Stirnfläche axial gegenüberliegt, der mit dem ersten Zweig verbunden ist, wobei der zweite Zweig zumindest teilweise entlang zumindest eines Krümmungsradius gekrümmt ist.
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Die optische Faser kann mehrere Faser-Bragggitter, genannt FBG, aufweisen, um Positionen, die gleichmäßig um den Umfang des ersten Rings des Lagers verteilt sind, zu messen. Beispielsweise werden die Faser-Bragggitter, verwendet, um lokale Belastungen in der Umfangsnut zu messen.
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Die besondere Form der Nut ermöglicht der optischen Faser aus dem ersten Ring in beiden axialen Richtungen auszutreten, ohne dass die optische Faser unter einen minimalen Biegeradius, beispielsweise zwischen 5 mm und 10 mm, gebogen wird. Die besondere Form der Nut erlaubt auch, dass der Messteil der Faser ohne irgendwelche Lücken nahe genug an das zu messende Element kommt.
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Beispielsweise können radiale und axiale Lasten unter Verwendung eines Lastschätzverfahrens zum Schätzen einer Lagerlast berechnet werden, die in einer elektronischen Steuereinheit für die Lageranordnung implementiert ist, die ein Lager hat, das einen ersten Ring, einen zweiten Ring und eine Reihe von Wälzkörpern aufweist, die dazwischen angeordnet sind, wobei die Ringe mit zumindest einer Belastungssensorsonde ausgerüstet sind, die dazu eingerichtet ist, Belastungssignale an die elektronische Steuereinheit zu übertragen. Das Verfahren umfasst:
- - Extrahieren von Forminformationen der Wellenform des Belastungssignals unter Verwendung von harmonischen Komponenten des Belastungssignals; und
- - Berechnen einer Lagerlastschätzung als eine Polynominalfunktion der harmonischen Komponenten des Belastungssignals.
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Die Ausgestaltung der Nut ermöglicht, dass die Faser progressiv die Zuglast aufnimmt, die durch die Reibungskräfte gegen die Seitenwände der Nut angelegt wird.
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Beispielsweise ist die optische Messfaser durch eine Hülse geschützt.
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Beispielsweise ist die Umfangsnut in der Nähe der ersten Stirnfläche.
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Vorteilhafterweise ist der erste Zweig der Nut mit einem ersten Abschnitt, der sich axial von der ersten Stirnfläche des ersten Rings erstreckt, mit einem zweiten Abschnitt, der sich von dem ersten Abschnitt erstreckt und entlang eines ersten Krümmungsradius gekrümmt ist, und mit einem dritten Abschnitt versehen, der sich von dem zweiten Abschnitt in Richtung der ersten Stirnfläche erstreckt und entlang eines zweiten Krümmungsradius gekrümmt ist.
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Der dritte Abschnitt des ersten Zweigs der Nut kann in die Umfangsnut des ersten Rings herauskommen.
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Beispielsweise ist der erste Abschnitt gerade und erstreckt sich entlang der longitudinalen Achse des Lagers.
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Bei einer Alternative könnte der erste Abschnitt des ersten Zweigs zumindest teilweise gekrümmt sein oder könnte einen Winkel mit der longitudinalen Achse des Lagers bilden.
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Vorteilhafterweise ist der zweite Zweig der Nut mit einem ersten Abschnitt, der sich axial von der zweiten Stirnfläche erstreckt, und mit einem zweiten Abschnitt versehen, der sich von dem ersten Abschnitt erstreckt und zumindest teilweise entlang eines dritten Krümmungsradius gekrümmt ist.
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Zum Beispiel ist der erste Abschnitt des zweiten Zweigs der Nut gerade und erstreckt sich entlang der longitudinalen Achse des Lagers.
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Bei einer Alternative könnte der erste Abschnitt des zweiten Zweigs der Nut zumindest teilweise gekrümmt sein oder könnte einen Winkel mit der longitudinalen Achse des Lagers bilden.
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Jeder der Krümmungsradien ist beispielsweise zwischen 5 mm und 15 mm, z. B. 10 mm.
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Die optische Faser, die mit dem Lager assoziiert ist, kann sich in dem ersten Zweig der Nut befinden.
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In einer Ausführungsform umfasst die Fläche des ersten Rings, die radial der Laufbahn gegenüberliegt, ferner eine zusätzliche axiale Leitnut, die verschieden von der Nut ist, wobei sich die zusätzliche Leitnut axial von der ersten axialen Fläche zu der zweiten axialen Fläche des ersten Rings erstreckt und mit der Nut durch geneigte Abschnitte in Verbindung steht.
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In einer Ausführungsform ist die Fläche des ersten Rings, die radial der Laufbahn des ersten Rings gegenüberliegt, mit einer schrägen Nut versehen, die mit der Nut in Verbindung steht und beispielsweise dazu ausgelegt ist, die optische Faser während des Transports des Lagers zu sichern, indem sie ohne Beschädigung um den ersten Ring gewickelt wird.
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Die zusätzliche Leitnut erstreckt sich axial von der ersten Stirnfläche zu der zweiten Stirnfläche des ersten Rings und axial parallel mit dem ersten Abschnitt des ersten Zweigs und dem ersten Abschnitt des zweiten Zweigs der Nut.
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Die Fläche des ersten Rings, die radial der Laufbahn gegenüberliegt, umfasst ferner eine erste geneigte Nut, die den ersten Abschnitt des ersten Abschnitts der Nut mit der zusätzlichen Leitnut verbindet und eine zweite geneigte Nut, die den ersten Abschnitt des zweiten Zweigs der Nut mit der zusätzlichen Leitnut verbindet. Die erste geneigte Nut kann entlang einer Achse entgegengesetzt der Neigungsachse der zweiten geneigten Nut geneigt sein.
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Beispielsweise ist die schräge Nut mit einem Teil versehen, der sich zwischen den ersten und zweiten geneigten Nuten bzw. dem zweiten Abschnitt der ersten und zweiten Zweige befindet. Die schräge Nut ist mit der Nut und mit der zusätzlichen Leitnut verbunden. Die schräge Nut ist dazu ausgestaltet, eine Beschädigung an der optischen Faser durch Brechen oder durch Kerben zu verhindern, wenn sie um den Außendurchmesser des ersten Rings gewickelt wird.
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Das Lager ist beispielsweise ein Kugellager.
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Beispielsweise ist die Nut an der äußeren Umfangsfläche des Außenrings vorgesehen.
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Alternativ ist die Nut an der inneren Umfangsfläche des Innenrings vorgesehen.
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Gemäß einem anderen Aspekt betrifft die Erfindung eine Lagereinheit, die zumindest zwei Lager, wie voranstehend beschrieben, aufweist. Die zwei Lager sind axial mit einer ihrer Stirnflächen in axialem Kontakt miteinander befestigt.
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Vorteilhafterweise nimmt die zusätzliche Leitnut des ersten Lagers eine zweite optische Faser, die zum Messen von Lasten des zweiten Lagers assoziiert ist, auf. Die zwei Lager sind beispielsweise in einer Rücken-an-Rücken-Konfiguration, einer Stirn-an-Stirn-Konfiguration oder in einer Tandem-Konfiguration kombiniert.
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Die zusätzliche Leitnut erlaubt, eine Beschädigung zwischen der optischen Faser des ersten Lagers und der optischen Faser des zweiten assoziierten Lagers zu verhindern.
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In einer Ausführungsform umfasst die Lagereinheit ein Antidrehsystem, das einen Stift aufweist, der in einer axialen Nut befestigt ist, die an der Fläche von beiden ersten Ringen der zwei kombinierten Lager vorgesehen ist, die radial der Laufbahn gegenüberliegt, wobei die axiale Nut sich radial entgegengesetzt zu der Nut für die optische Faser, beispielsweise bei 180°, befindet, wobei die Lagereinheit ferner einen Schlitz aufweist, der senkrecht zu der axialen Nut ist, der einen Stopfen aufnimmt, der ein Durchgangsloch zum Aufnehmen des Stifts hat.
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Der Schlitz hat beispielsweise negativ angefaste Seitenflächen, die dazu eingerichtet sind, mit positiv angefasten Seitenflächen des Stopfens zusammenzuwirken. Durch Einsetzen des Stifts durch den Stopfen drücken die angefasten Seitenflächen des Stopfens in den Schlitz des Außenrings und stellen dadurch ein Selbstverriegelungssystem bereit.
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Die vorliegende Erfindung und ihre Vorteile werden besser durch Studium der ausführlichen Beschreibung der speziellen Ausführungsformen verstanden, die als nicht einschränkende Beispiele gegeben werden und durch die angehängten Zeichnungen illustriert sind, in denen:
- 1 eine perspektivische Ansicht eines Lagers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist;
- 2 eine Frontansicht des Lagers der 1 ist;
- 3 ein Querschnitt entlang der Linie III-III der 2 ist;
- 4 eine detaillierte Ansicht des Lagers der 1 ist;
- 5 bis 8 Lagereinheiten gemäß unterschiedlichen Ausführungsformen darstellen, die zwei Lager der 1 aufweisen, die in unterschiedlichen Arten zusammengebaut sind;
- 9 eine perspektivische Ansicht eines Lagers gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist;
- 10 eine Ansicht der Lagereinheit der 6 ist, die ein Antidrehsystem zeigt; und
- 11 eine detaillierte Ansicht des Antidrehsystems der 10 ist.
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Mit Bezug zuerst auf 1 bis 4, die eine Ausführungsform eines Lagers 10, beispielsweise eines Kugellagers, zeigen, das einen Außenring 12 als einen ersten Ring, einen rotierenden Innenring 14 als einen zweiten Ring, eine Reihe von Wälzkörpern 16, wie beispielsweise Kugeln, die dazwischen angeordnet sind, und einen Käfig 18 aufweist.
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Das Lager 10 kann von einer Kugellagerart sein. Jedoch ist die Erfindung nicht auf ein Kugellager beschränkt und kann auf Kegelrollenlager, Pendelrollenaxiallager, Vierpunkt-Winkelkontakt-Kugellager, Rillenkugellager, Axialkugellager und auf beliebige andere Lager angewendet werden, die kombinierte Axial- und Radiallasten aufnehmen.
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Wie dargestellt, ist der Außenring 12 massiv und hat an seiner inneren zylindrischen Fläche 12a eine torusförmige Nut 12b, deren Krümmungsradius leicht größer ist als der Radius der Wälzkörper 16 und eine Lagerlaufbahn für die Wälzkörper 16 bildet. Der Außenring 12 kann durch Bearbeitung oder durch Pressen eines Stahlrohlings hergestellt werden, der dann geschliffen und optional bei der Lagerlaufbahn 12b poliert wird, um dem Ring 12 seine geometrischen Eigenschaften und seine finale Oberflächengüte zu geben.
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Der Außenring 12 umfasst ferner eine äußere zylindrische Fläche 12c, die radial der inneren zylindrischen Fläche 12a gegenüberliegt.
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Der Außenring 12 umfasst ebenfalls zwei radiale Stirnflächen 12d, 12e, die axial die innere zylindrische Fläche 12a und die äußere zylindrische Fläche 12c begrenzen. Der Außenring 12 umfasst ferner eine Umfangsnut 12f in der Nähe einer ersten Stirnfläche 12d und parallel zu der ersten Stirnfläche 12d.
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Wie dargestellt, ist der Innenring 14 massiv und hat an seiner äußeren zylindrischen Fläche 14a eine torusförmige Nut 12b, deren Krümmungsradius leicht größer ist als der Radius der Wälzkörper 16 und eine Lagerlaufbahn für die Wälzkörper 16 bildet. Der Innenring 14 kann durch Bearbeitung oder durch Pressen eines Stahlrohlings hergestellt werden, der dann geschliffen und optional an der Lagerlaufbahn 14b poliert wird, um dem Ring 14 seine geometrischen Eigenschaften und seine finale Oberflächengüte zu geben.
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Der Innenring 14 umfasst ferner eine innere zylindrische Fläche 14c, die radial der äußeren zylindrischen Fläche 14a gegenüberliegt. Der Innenring 14 umfasst ebenfalls zwei radiale Stirnflächen 14d, 14e, die axial die innere zylindrische Fläche 14c und die äußere zylindrische Fläche 14a begrenzen. Die Stirnflächen 14d, 14e des Innenrings 14 befinden sich axial unterhalb der entsprechenden Stirnfläche 12d, 12e des Außenrings 12. Mit anderen Worten hat der Außenring 12 eine axiale Länge die gleich zu der axialen Länge des Innenrings 14 ist.
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Um die axialen und radialen Lasten des Lagers 10 zu beobachten, ist das Lager mit einem optischen Lastsensor, typischerweise einer einzelnen optischen Messfaser 20 ausgerüstet. Der Klarheit halber wird die Faser 20 in den 2 und 3 nicht dargestellt.
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Die einzelne optische Faser 20 kann mehrere Faser-Bragggitter, genannt FBG, aufweisen, um Positionen zu messen, die gleichmäßig um den Umfang des Rings des Lagers verteilt sind, beispielsweise um zumindest eine Position zusätzlich zu den Wälzkörpern zu messen.
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Die einzelne optische Faser 20 umfasst einen Messteil 20a, der sich an einem Ende der optischen Faser 20 befindet. Ein optisches Signal der Messfaser wird durch einen optischen Interrogator (nicht gezeigt) weiter analysiert.
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Die einzelne optische Messfaser 20 befindet sich in einer Nut 30, die an der äußeren Umfangsfläche 12c des Außenrings 12 des Lagers 10 vorgesehen ist. Die optische Faser 20 erstreckt sich in Richtung der Umfangsnut 12f. Der Messteil 20a der optischen Faser 20, einschließlich der Faser-Bragggitter, kommt in die Umfangsnut 12f.
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Die optische Faser 20 kann teilweise von einer Schutzhülse (nicht bezeichnet) umgeben sein. Der Messteil 20a der optischen Faser 20 ist nicht durch eine Schutzhülse umgeben und kann als eine „nackte Faser“ bezeichnet werden. Der Messteil 20a kann in der Umfangsnut 12f beispielsweise mit einem Klebstoff oder einer Beschichtung befestigt sein.
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Bei einer Alternative könnte die Nut 30 an der Innenfläche 14c des ersten Rings 14 vorgesehen sein.
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Die Nut 30 umfasst einen ersten Zweig 30a, der sich von der ersten Stirnfläche 12d des ersten Rings 12 erstreckt und der zumindest teilweise entlang zweier Krümmungsradien R1, R2 gekrümmt ist, um sich in Richtung der ersten Stirnfläche 12d zu erstrecken.
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Die Nut 30 umfasst ferner einen zweiten Zweig 30b, der sich von der zweiten Stirnfläche 12e des ersten Rings 12, die axial der ersten Stirnfläche 12d gegenüberliegt, erstreckt, der mit dem ersten Zweig 30a verbunden ist.
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Der erste Zweig 30a umfasst einen ersten Abschnitt 31, der sich axial von einer ersten radialen Stirnfläche 12d des Außenrings 12 erstreckt, einen zweiten Abschnitt 32, der sich von dem ersten Abschnitt 31 erstreckt und entlang eines ersten Krümmungsradius R1 gekrümmt ist. Wie dargestellt, ist der erste Abschnitt 31 des ersten Zweigs 30a gerade und erstreckt sich entlang der longitudinalen Achse X-X des Lagers 10. Bei einer Alternative könnte der erste Abschnitt 31 des ersten Zweigs 30a zumindest teilweise gekrümmt sein oder kann einen Winkel mit der longitudinalen Achse X-X des Lagers 10 bilden.
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Der erste Zweig 30a umfasst ferner einen dritten Abschnitt 33, der sich von dem zweiten Abschnitt 32 in Richtung der ersten Stirnfläche 12d erstreckt und entlang eines zweiten Krümmungsradius R2 gekrümmt ist. Der dritte Abschnitt 33 kommt in der Umfangsnut 12f des Außenrings 12 heraus.
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Der erste, zweite und dritte Abschnitt 31, 32, 33 bilden den ersten Zweig 30a der Nut 30, der sich von der ersten radialen Stirnfläche 12d in die erste Umfangsnut 12f des Außenrings 12 erstreckt.
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Der zweite Zweig 30b der Nut 30 umfasst einen ersten Abschnitt 34, der sich axial von der zweiten Stirnfläche 12e erstreckt und einen zweiten Abschnitt 35, der sich von dem ersten Abschnitt 34 des zweiten Zweigs 30b erstreckt und entlang eines dritten Krümmungsradius R3 gekrümmt ist. Wie dargestellt, ist der erste Abschnitt 34 des zweiten Zweigs 30b gerade und erstreckt sich entlang der longitudinalen Achse X-X des Lagers 10. Bei einer Alternative könnte der erste Abschnitt 34 des zweiten Zweigs 30b gekrümmt sein oder kann einen Winkel mit der longitudinalen Achse X-X des Lagers 10 bilden.
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Der erste Abschnitt 34 des zweiten Zweigs 30b ist koaxial mit dem ersten Abschnitt 31.
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Der erste und der zweite Abschnitt 34, 35 bilden den zweiten Zweig 30b der Nut 30, der sich von der zweiten radialen Stirnfläche 12e in den ersten Zweig 30a erstreckt.
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Die zwei Zweige 30a, 30b der Nut 30 bilden eine besondere Form ähnlich zu dem griechischen Buchstaben λ.
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Jeder der Krümmungsradien R1, R2, R3 ist beispielsweise zwischen 5 mm und 15 mm, z. B. 10 mm.
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Wie in den 1 und 4 gezeigt ist, befindet sich die optische Faser 20, die mit dem Lager 10 assoziiert ist, in dem ersten Zweig 30a der Nut 30.
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Die Nut 30 ermöglicht der optischen Faser 20 aus dem Außenring 12 in einer der axialen Richtungen durch Auswählen des ersten oder zweiten Zweigs 30a oder 30b der Nut 30 auszutreten.
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Die Ausgestaltung der Nut 30 erlaubt der Faser 20 beispielsweise in seiner liegenden Hülse progressiv eine Zuglast aufzunehmen, die durch Reibungskräfte gegen die Seitenwände der Nut von zumindest 50 N, beispielsweise zumindest 100N, angelegt wird.
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Die besondere Form der Nut 30 ermöglicht der optischen Faser 20, aus dem Außenring 12 in beiden axialen Richtungen auszutreten, ohne dass die optische Faser unter einen minimalen Biegeradius gebogen wird und erlaubt dem Messteil 20a der Faser 20, besonders nahe an dem zu messenden Element zu sein.
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Wie in 4 dargestellt, ist, falls nötig, eine zusätzliche Leitnut 40, die verschieden von der Nut 30 ist, auf der Außenfläche 12c des Außenrings 12 vorgesehen. Alternativ kann die zusätzliche Leitnut an der Innenfläche 14c des Innenrings 14 vorgesehen sein, wenn die Nut 30 an dem Innenring 14 typischerweise für eine rotierende Außenringinstallation vorgesehen ist.
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Die zusätzliche Leitnut 40 erstreckt sich axial von der ersten Stirnfläche 12d zu der zweiten Stirnfläche 12e des Außenrings 12 und axial parallel zu den ersten Abschnitten 31 bzw. 34 der ersten und zweiten Zweige 30a, 30b der Nut 30.
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Die Außenfläche 12c des Außenrings 12 umfasst ferner eine erste geneigte Nut 42a, die den ersten Abschnitt 31 der Nut 30 mit der zusätzlichen Leitnut 40 verbindet und eine zweite geneigte Nut 42b, die den ersten Abschnitt 34 des zweiten Zweigs 30b der Nut 30 mit der zusätzlichen Leitnut 40 verbindet. Die erste geneigte Nut 42a ist entlang einer Achse geneigt, die der Neigungsachse der zweiten geneigten Nut 42b entgegengesetzt ist.
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Die zusätzliche Leitnut 40 ist dazu ausgelegt, eine zweite optische Faser aufzunehmen, die zum Messen von Lasten eines zweiten Lagers 10 assoziiert ist.
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Die zusätzliche Leitnut 40 erlaubt, eine Beschädigung zwischen der optischen Faser 20 des ersten Lagers 10 und der optischen Faser des zweiten assoziierten Lagers 20 zu verhindern.
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5 bis 8 zeigen Lagereinheiten mit zwei kombinierten Lagern 10 der Ausführungsformen der 1 bis 4. Die Form der Nut 30 erlaubt zumindest zwei Lager in Tandem, wobei die optische Faser an der Rückseite der Lager austritt, wie in der 5 gezeigt ist, in Tandem, wobei die optische Faser an der Vorderseite der Lager austritt, wie in der 6 gezeigt ist, oder Rücken-an-Rücken, wie in der 7 gezeigt ist, oder Stirn-an-Stirn, wie in der 8 gezeigt ist, in Dualmessanordnungen in zueinander feststehenden Positionen unter Verwendung einer einzelnen optischen Faser 20, 22, die mit einem Lager 10 assoziiert ist, zu kombinieren.
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Bei der Ausführungsform der 5 befindet sich die optische Faser 20, beispielsweise mit einer Schutzhülse, die mit dem ersten Lager 10 assoziiert ist, in dem ersten Zweig 30a der Nut 30 des Außenrings 12 des ersten Lagers und die zweite optische Faser 22, die mit dem zweiten Lager 10 assoziiert ist, befindet sich in dem ersten Zweig 30a der Nut 30 des Außenrings 12 des zweiten Lagers und geht durch die zusätzliche Leitnut 40, die zweite geneigte Nut 42b und den ersten Abschnitt 34 des zweiten Zweigs 30b des Außenrings 12 des ersten Lagers hindurch.
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Bei der Ausführungsform der 6 befindet sich die erste optische Faser 20, beispielsweise mit einer Schutzhülse, die mit dem ersten Lager 10 assoziiert ist, in den zweiten Zweig 30b und den dritten Abschnitt 33 des ersten Zweigs 30a der Nut 30 des Außenrings 12 des ersten Lagers und die zweite optische Faser 22, die mit dem zweiten Lager 10 assoziiert ist, befindet sich in dem zweiten Zweig 30b und dem dritten Abschnitt 33 des ersten Zweigs 30a der Nut 30 des Außenrings 12 des zweiten Lagers und geht durch die zusätzliche Leitnut 40, die erste geneigte Nut 42a und den ersten Abschnitt 31 des Außenrings 12 des ersten Lagers hindurch.
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Bei der Ausführungsform der 7 befindet sich die erste optische Faser 20, die mit dem ersten Lager 10 assoziiert ist, in dem zweiten Zweig 30b und dem dritten Abschnitt 33 des ersten Zweigs 30a der Nut 30 des Außenrings 12 des ersten Lagers und die zweite optische Faser 22, die mit dem zweiten Lager 10 assoziiert ist, befindet sich in dem ersten Zweig 30a der Nut 30 des Außenrings 12 des zweiten Lagers und geht durch die zusätzliche Leitnut 40 des Außenrings 12 des ersten Lagers hindurch.
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Bei der Ausführungsform der 8 befindet sich die erste optische Faser 20, die mit dem ersten Lager 10 assoziiert ist, in dem ersten Zweig 30a der Nut 30 des Außenrings 12 des ersten Lagers und die zweite optische Faser 22, die mit dem zweiten Lager 10 assoziiert ist, befindet sich in dem zweiten Zweig 30b und dem dritten Abschnitt 33 des ersten Zweigs 30a der Nut 30 des Außenrings 12 des zweiten Lagers und geht durch die zusätzliche Leitnut 40 des Außenrings 12 des ersten Lagers hindurch.
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Bei der Ausführungsform der 9, in der die gleichen Elemente die gleichen Bezugszeichen tragen, ist die äußere Umfangsfläche 12c des Außenrings 12 und insbesondere der Teil (nicht bezeichnet), der sich zwischen der ersten und der zweiten geneigten Nut 42a, 42b bzw. den zweiten Abschnitten 32, 35 der ersten und zweiten Zweige 30a, 30b befindet, mit einer schrägen Nut 44 versehen, die die Nut 30 und die zusätzliche Leitnut 40 verbindet. Die schräge Nut 44 ist dazu ausgelegt, eine Beschädigung an der optischen Faser 20 durch Brechen oder durch Kerben zu verhindern, wenn sie um den Außendurchmesser des Außenrings 12 für den Transport der Lager 10 gewickelt wird.
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Die Lagereinheiten der 5 bis 8 können in einer festen Position dank eines Antidrehelements gehalten werden. Ein Beispiel für das Antidrehelement ist in den 10 und 11 gezeigt, die sich auf die Ausführungsformen der 7 beziehen. Jedoch kann das Antidrehelement auf die Ausführungsform der 5, 6 und 8 angewendet werden.
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Das Antidrehelement umfasst einen Stift 60, der in einer axialen Nut 50 befestigt ist, die in der äußeren Umfangsfläche 12c beider Außenringe 12 der beiden zu kombinierenden Lager 10 vorgesehen ist. Die axiale Nut 50 befindet sich gegenüber der Nut 30 für die optische Faser 20, beispielsweise bei 180°. Ein Schlitz 52, der senkrecht zu der axialen Nut 50 ist, ist an dem Außenring 12 vorgesehen, und ist dazu ausgelegt, einen Stopfen 70 aufzunehmen. Der Schlitz 52 hat negative angefaste Seitenflächen, die dazu ausgelegt sind, mit positiv angefasten Seitenflächen des Stopfens 70 zusammenzuwirken. Der Stopfen 70 umfasst ferner ein zentriertes Durchgangsloch (nicht bezeichnet), das dazu ausgelegt ist, den Stift 60 aufzunehmen.
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Durch Einstecken des Stifts 60 durch den Stopfen 70 drücken die angefasten Seitenflächen des Stopfens 70 in den Schlitz 52 des Außenrings 12 und stellen daher ein Selbstverriegelungssystem bereit.
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Dank der optischen Faser 20, die sich in der Nut 30 befindet, ist es möglich, zwei unterschiedliche Verfahren zum Abschätzen der Rotationsgeschwindigkeiten der Welle, wie beispielsweise die Wälzkörpergeschwindigkeit, die die Belastungspulse aus der Sensorposition verwendet, und die echte Wellengeschwindigkeit, die die Erfassung des Belastungsspektrums, beispielsweise unter Verwendung der schnellen Fourier Transformationsanalyse, verwendet, zu verwenden. Diese Verfahren sind bekannt und werden nicht weiter beschrieben. Ein Detektionsverfahren, das beide Verfahren verwendet, ermöglicht sowohl das Analysieren der Kontaktwinkelvariationen mit dem Lager, die durch die Geschwindigkeit verursacht werden, als auch das Analysieren der Kontaktwinkelvariationen mit dem Lager, die durch Belastungen an dem Lager verursacht werden.
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Dank der besonderen Form der Nut 30 ist die optische Faser 20 gut gegen Bruch an den Enden der Befestigung mit dem Außenring geschützt. Die optische Faser ist auch einfach in beiden axialen Richtungen abhängig von den Anforderungen der Anwendung verlegbar, indem ein Faserbiegeradius unterhalb von ungefähr 5 mm bis 10 mm verhindert wird. Zusätzlich ist der Winkelraum, der durch die Nuten belegt wird, so klein, dass die Faser-Bragggitter, der optischen Faser winklig von zumindest einem zusätzlichen Faser-Bragggitter, bei einem benötigten Abstand beabstandet sein können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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