DE20302454U1 - Messvorrichtung zur frühzeitigen Erfassung eines Schadens an einem Maschinenteil - Google Patents

Messvorrichtung zur frühzeitigen Erfassung eines Schadens an einem Maschinenteil

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Description

PATENTANWÄLTE
EUROPEAN PATENT AND TRADEMARK ATTORNEYS
Anwaltsakte:
95 713/kno*Ri
Diplom-Physiker
DR. WALTER ANDREJEWSKl (-1996)
Diplom-Ingenieur
DR.-ING. MANFRED HONKE
Diplom-Physiker
DR. KARL GERHARD MASCH
Diplom-Ingenieur
DR.-ING. RAINER ALBRECHT
Diplom-Physiker
DR. JÖRG NUNNENKAMP
Diplom-Chemiker
DR. MICHAEL ROHMANN
Diplom-Physiker
DR. ANDREAS VON DEM BORNE
D 45127 Essen, Theaterplatz 3 D 45002 Essen, P.O. Box 10 02 54
30. September 2002
Gebrauchsmusteranmeldung
perma-tec GmbH & Co. KG
Hammelburger Straße 21
97717 Euerdorf
Messvorrichtung zur frühzeitigen Erfassung eines Schadens an einem Maschinenteil
Andrej ewski, Honke & Sozien, Patentanwälte in Essen
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zur frühzeitigen Erfassung eines Schadens an einem Maschinenteil, das von einem dezentralen elektromechanischen Schmierstoffspender mit Schmierstoff versorgt wird, bestehend aus Messsensor und einem Messinstrument, das eine Leiterplatte mit integrierten Schaltungen, Schnittstellen für den Messsensor und zum Anschluss an eine elektronische Steuerung des Schmierstoffspenders sowie eine Batterie aufweist.
Eine Messvorrichtung mit den eingangs beschriebenen Merkmalen ist aus WO 01/25678 Al bekannt. Die bekannte Messvorrichtung erlaubt eine zustandsorientierte Instandhaltung eines Wälzlagers ohne Anschluss an ein zentrales Wälzlagerüberwachungssystem. Zu diesem Zweck erkennt die Messvorrichtung einen beginnenden Lagereffekt oder einen Mangelschmierungszustand. Der Schmierstoffspender, an den die Messvorrichtung angeschlossen ist, verzögert durch geeignete, von der elektronischen Steuerung vorgegebene Zusatzschmierungen den Schadensverlauf. Ein erforderlicher Lagerwechsel kann daher im Rahmen langfristig geplanter Instandhaltungsarbeiten durchgeführt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Messvorrichtung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, die autark und stromsparend arbeitet. Darüber hinaus soll die Messvorrichtung in explosionsgeschützten Bereichen einsetzbar sein.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Messsensor eine von dem Messinstrument mit Strom versorgte Einrichtung für die Aufnahme analoger Messsignale aufweist, dass die integrierten Schaltungen die Stromversorgung des Messsensors in vorgegebenen Intervallen lediglich kurzzeitig freigeben und die Stromversorgung nach Erfassung aktueller Messwerte wieder unterbrechen und dass die Batterie zur Vermeidung von Spannungsabfällen auf der Leiterplatine aufgelötet ist. Die Batterie erlaubt eine autarke Stromversorgung von Messsensor und Messinstrument. Durch die lediglich kurzzeitige Freigabe der Stromversorgung des Messsensors wird eine deutliche Reduzierung des Stromverbrauchs erzielt.
Die Auflötung der Batterie auf die Leiterplatine vermeidet Spannungsabfälle und verhindert die Entstehung von Funken an den Kontaktstellen zwischen Leiterplatine und Batterie, so dass die Messvorrichtung auch in explosionsgeschützten Bereichen einsetzbar ist. Erfindungsgemäß können ohne Batterieaustausch lange Standzeiten von bis zu einigen Jahren erreicht werden.
Die Batterie kann aus einer Lithiumbatterie mit druckdicht verschweißtem Batteriegehäuse bestehen. Lithiumbatterien zeichnen sich durch sehr lange Betriebszeiten aus. Das druckdicht verschweißte Batteriegehäuse verhindert das Eindringen von Luftfeuchtigkeit, die die Funktion der Batterie beeinträchtigen kann.
Ein beginnender Schaden des Maschinenteils kann sich sowohl durch eine erhöhte Reibung zwischen feststehenden und
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bewegten Komponenten des Maschinenteils als auch durch eine erhöhte Vibration des Maschinenteils äußern. Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung enthält der Messsensor daher einen Halbleiterbaustein für Temperaturmessungen und/oder einen zweiachsigen Sensor für die Aufnahme von Beschleunigungswerten.
Der Messsensor kann mit einem Analog/Digital-Wandler ausgerüstet sein. Dies führt zu einer weiteren Reduzierung des Stromverbrauchs, da die Übertragung digitaler Signale vom Messsensor zum Messinstrument nur einen äußerst geringen Energiebedarf verursacht.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung weist der Messsensor einen IC-Baustein zur Mittelwertbildung der Messsignale auf. Hierdurch wird der Einfluss von kurzzeitigen Extremwerten sowie von Fehlmessungen auf die Schmierstoffversorgung des Maschinenteils reduziert.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlich erläutert. Die einzige Figur zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Schmierung eines Wälzlagers. Die Vorrichtung besteht aus einem dezentralen elektromechanischen Schmier-Stoffspender 1, der ein Wälzlager 2 mit Schmierstoff versorgt, und einer Messvorrichtung 3 zur frühzeitigen Erfassung eines Schadens an dem Wälzlager 2. Die Messvorrichtung 3 besteht aus einem Messsensor 4 und einem Messinstrument 5, das eine nicht dargestellte Leiterplatte mit integrierten Schaltungen, Schnittstellen 6, 7 für den Messsensor und zum Anschluss an eine elektrische Steuerung des Schmier-
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stoffspenders 1 sowie eine nicht dargestellte Batterie aufweist. Der Messsensor 4 weist eine von dem Messinstrument 5 mit Strom versorgte Einrichtung für die Aufnahme analoger Messsignale auf. Die integrierten Schaltungen geben die Stromversorgung des Messsensors 4 in vorgegebenen Intervallen lediglich kurzzeitig frei, beispielsweise in Intervallen von bis zu einer Stunde für wenige Sekunden. Nach Erfassung aktueller Messwerte unterbrechen die integrierten Schaltungen wieder die Stromversorgung. Diese Maßnahme erlaubt eine deutliche Reduzierung des Stromverbrauches der Messvorrichtung 3. Zur Vermeidung von Spannungsabfällen ist die Batterie auf der Leiterplatine aufgelötet. Dies führt zu einer weiteren Energieeinsparung. Die Messvorrichtung 3 kann durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen bis zu mehrere Jahre ohne Batterieaustausch betrieben werden. Aufgrund der Auflötung wird die Gefahr von Funkenbildung an den Kontaktstellen zwischen Batterie und Leiterplatine vermieden, so dass die Messvorrichtung 3 auch in explosionsgeschützten Bereichen einsetzbar ist. Die Batterie besteht aus einer Lithiumbatterie mit druckdicht verschweißtem Batteriegehäuse. Lithiumbatterien sind sogenannte Langzeitbatterien und ermöglichen eine sehr lange Betriebsdauer der Messvorrichtung 3, bevor ein Wechsel der Batterie erforderlich wird. Das druckdicht verschweißte Batteriegehäuse verhindert das Eindringen von Luftfeuchtigkeit, die die Funktion der Batterie beeinträchtigen kann.
Der Messsensor 4 enthält einen Halbleiterbaustein für Temperaturmessungen und einen zweiachsigen Sensor für die Aufnahme von Beschleunigungswerten. Hierdurch können beginnende Lagerschäden frühzeitig erfasst werden, die sich
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stets durch eine erhöhte Lagerreibung bzw. durch eine erhöhte Vibration des Wälzlagers 2 äußern. Der Messsensor ist mit einem nicht dargestellten Analog/Digital-Wandler ausgerüstet. Der äußerst stromsparende Transport der digitalen Messsignale vom Messsensor 4 zum Messinstrument 5 führt zu einer weiteren Verlängerung der Batterielebensdauer. Der Messsensor 4 weist einen IC-Baustein zur Mittelwertbildung der Messsignale auf. Die Bedeutung von Fehlmessungen bzw. von kurzzeitigen Extremwerten auf die SchmierstoffVersorgung wird hierdurch reduziert.

Claims (5)

1. Messvorrichtung (3) zur frühzeitigen Erfassung eines Schadens an einem Maschinenteil (2), das von einem dezentralen elektromechanischen Schmierstoffspender (1) mit Schmierstoff versorgt wird, bestehend aus Messsensor (4) und einem Messinstrument (5), das eine Leiterplatine mit integrierten Schaltungen, Schnittstellen (6, 7) für den Messsensor (4) und zum Anschluss an eine elektronische Steuerung des Schmierstoffspenders (1) sowie eine Batterie aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Messsensor (4) eine von dem Messinstrument (5) mit Strom versorgte Einrichtung für die Aufnahme analoger Messsignale aufweist, dass die integrierten Schaltungen die Stromversorgung des Messsensors (4) in vorgegebenen Intervallen lediglich kurzzeitig freigeben und die Stromversorgung nach Erfassung aktueller Messwerte wieder unterbrechen und dass die Batterie zur Vermeidung von Spannungsabfällen auf der Leiterplatine aufgelötet ist.
2. Messvorrichtung (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie aus einer Lithiumbatterie mit druckdicht verschweißtem Batteriegehäuse besteht.
3. Messvorrichtung (3) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Messsensor (4) einen Halbleiterbaustein für Temperaturmessungen und/oder einen zweiachsigen Sensor für die Aufnahme von Beschleunigungswerten enthält.
4. Messvorrichtung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Messsensor (4) mit einem Analog/Digital-Wandler ausgerüstet ist.
5. Messvorrichtung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Messsensor (4) einen IC- Baustein zur Mittelwertbildung der Messsignale aufweist.
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