DE4128807A1 - Vorrichtung zum ueberwachen von waelzlagern - Google Patents
Vorrichtung zum ueberwachen von waelzlagernInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Überwachen von Wälz
lagern nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Für verschiedene Einsatzfälle, insbesondere bei Großwälzlagern
zum Einsatz im Offshore-Bereich bei Kranen oder Bojen, ist es
sinnvoll, Prüfvorrichtungen vorzusehen, die zerstörungsfrei und
ohne Zerlegung des Lagers in der Lage sind, Fehler und Risse an
der Laufbahn bzw. an angrenzenden Bereichen der Lagerringe fest
zustellen.
Hierzu wird nach der DE 24 18 056 A1 vorgeschlagen, die Verlage
rung zwischen Außenring und Innenring eines Lagers zu messen. Bei
Verschleiß der Laufbahn oder der Wälzkörper tritt eine derartige
Verlagerung ein. Das Maß der Verlagerung ist ein Hinweis auf den
Grad der Laufbahn- bzw. Wälzkörperzerstörung. Risse in der Lauf
bahn bzw. im Übergang zwischen Laufbahn und Lagerring können nach
dieser Methode nicht festgestellt werden. Hierzu wird nach der
EP 02 28 731 A1 vorgeschlagen, in wenigstens einem Lagerring
wenigstens eine Öffnung anzuordnen, in die eine Ultraschallsonde
eingesetzt werden kann. Über eine Koppelfläche am anderen Lager
ring sollen dann Materialfehler in diesem erkannt werden. Nach
teilig bei dieser Ausbildung können die Oberflächenfehler nur
indirekt gemessen werden, d. h., der an eine Koppelfläche ange
koppelte Prüfkopf der Ultraschallmeßeinrichtung muß erst einen
Teil des Lagerringes durchstrahlen, um Oberflächenfehler im ge
fährdeten Bereich des Laufbahnsystems messen zu können. Dadurch
kann es durch Materialeinschlüsse oder Gefügeänderungen zu Fehl
anzeigen kommen. Darüber hinaus ist das Meßfeld derartig einge
schränkt, daß die Tiefe eines aufgetretenen Risses nicht genau
feststellbar ist. Weiterhin nachteilig werden bei allen bisher
bekannten Meßsystemen elektrische Verbindungen zu den Sensoren
bzw. Meßsonden benötigt, die durch Durchbrüche im Lagerring ver
laufen und über Steckerverbindungen mit den Auswertegeräten ver
bunden werden. Beim Einsatz im Offshore-Bereich, insbesondere
beim Einsatz von Großwälzlagern in Bojen, die zum Teil unter Was
ser liegen, ist eine derartige Ausbildung oft nur schwer anwend
bar, da es in diesen Fällen leicht zu Kurzschlüssen kommen kann
bzw. die Lagerringe nur schwer zugänglich sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum
Erkennen und Überwachen von Schäden an Laufbahnen von Wälzlagern
zu finden, die einerseits in der Lage ist, eine genaue Messung
von Rissen und Ausbrüchen in der Laufbahn bzw. im Übergangsbe
reich der Laufbahnen zum Lagerring festzustellen, und die ande
rerseits die Meßergebnisse ohne Durchbrüche im Lagerring mit
Stecker und Kabel an die Auswertegeräte weiterzugeben in der Lage
ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des An
spruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind in
den Ansprüchen 2 bis 6 beschrieben. Die Erfindung weist den Vor
teil auf, daß kein zusätzlicher Bauraum im Wälzlager für die
Überwachungsvorrichtung benötigt wird. Weiterhin kann die Überwa
chungseinrichtung unabhängig von der Lage und den Umgebungsein
flüssen des Lagers betrieben werden. Es ist kein besonders gear
teter Zugang zum Lagersystem erforderlich. Durch die Ausbildung
nach Anspruch 3 ist hinsichtlich der Energiezufuhr für die Über
wachungsvorrichtung keine Beschränkung in bezug auf die Lebens
dauer gegeben. Vorteilhaft gegenüber den bisher verwendeten Ul
traschallsensoren ist beim Einsatz von elektromagnetischen Hoch
frequenzspulen entsprechend Anspruch 5 eine kontinuierliche
Überwachung möglich. Diese Sensoren liegen im Gegensatz zu Ultra
schallsensoren nicht am zu prüfenden Lagerring an und damit tritt
kein Verschleiß durch Schleifvorgänge auf.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge
stellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen
Fig. 1: ein Meßsystem im Zusammenwirken mit den sie umgebenden
Lagerteilen,
Fig. 2: den systematischen Aufbau eines derartigen Meßsystems
mit elektromagnetischen Hochfrequenzspulen als Sensoren,
Fig. 3: die Anordnung eines induktiven Wegmeßsensors zum Messen
der axialen Verschiebung der Lagerringe gegeneinander
und
Fig. 4: der Aufbau nach Fig. 3 zur Messung der radialen Ver
schiebung.
Das Großwälzlager besteht aus einem Außenring 1 und einem Innen
ring 2, zwischen denen auf Laufbahnen 3, 4 Wälzkörper 5 angeord
net sind. Im Ausführungsbeispiel sind die Wälzkörper Zylinderrol
len. Zur Führung und Separierung der Wälzkörper 5 ist ein Käfig 6
vorgesehen, dessen Stege 12 zwischen die Wälzkörper 5 greifen.
Die Laufbahnen 3, 4 und zum Teil der Übergang 7 von der Lauf
bahn 3 zum Lagerring 2 ist einer Wärmebehandlung unterworfen, so
daß hier eine Härteschicht 8, 9 vorliegt. Zur Überwachung von
Ausbrüchen 10 in der Laufbahn 3 oder Rissen 11 im Übergang 7 zwi
schen Laufbahn und Lagerring sind in einem oder mehreren Ste
gen 12 zwei elektromagnetische Hochfrequenzspulen 13, 14 angeord
net. Die hochfrequenten elektromagnetischen Felder 15, 16 im ak
tiven Bereich dieser Spulen erzeugen in der lotrechten Ebene von
Laufbahn 3 oder Übergang 7 Wirbelströme. Diese magnetische Kopp
lung bewirkt eine von der Änderung des Luftspaltes abhängige
Dämpfung des Schwingungskreises. Die hieraus resultierende Ampli
tudenänderung bestimmt die Meßsignalgröße.
In Fig. 2 ist die Meßsignalaufbereitung systematisch dargestellt.
Zur Signalaufbereitung und -weiterleitung sind vorgesehen: Oszil
lator 17, Demodulator 18, Signalaufbereiter 19, Multiplexer 20,
Sender 21, Sendeantenne 22, Empfangsantenne 23, Empfänger 24,
Demodulator 25, Rückwandler 26, Filter 27 und Signalaufberei
ter 28. Diese Bauteile können zusammen oder als mehrere Bauteile
ebenfalls in weiteren Stegen 12 des Käfigs 6 untergebracht wer
den. Für die Betriebsenergie von Hochfrequenzspulen 13, 14 als
Sensoren und der zugehörigen Elektronik einschließlich des Sen
ders im Käfig des Lagers können Batterien 29 verwendet werden.
Dabei ist es sinnvoll, durch geeignete Maßnahmen sicherzustellen,
daß diese Bauteile durch elektrische Signale ein- und ausgeschal
tet werden können.
Im Ausführungsbeispiel wird die Betriebsenergie induktiv durch
das Lager von außen zugeführt. Dazu ist im Außenring 1 des Lagers
angrenzend an den Wälzkörperbauraum eine Induktionsspule 30 ange
ordnet. Die hier eingeleitete Energie wird induktiv zu einer am
Käfig 6 angebrachten Sekundärspule 31 übertragen und über einen
Gleichrichter 32 den hier angeordneten Bauteilen zugeführt.
Zur Ergänzung der Messungen im Wälzkörperbauraum kann über induk
tive Wegmeßsensoren 33, 34 die radiale und axiale Verlagerung der
Lagerringe 1, 2 gegeneinander gemessen werden. Die mögliche An
ordnung dieser Wegmeßsensoren 33, 34 ist prinzipiell in den Figu
ren 3 und 4 dargestellt. Die Sensoren können beispielsweise über
Halteböcke 35 oder Schellen 36 mit einem der Lagerringe, bei
spielsweise dem Innenring 2, verbunden sein und werden dann gegen
entsprechende Meßflächen 37, 38 eines Meßringes 39 des Außenrin
ges 1 gerichtet. Die Signalaufbereitung für diese Wegmeßsensoren
geschieht analog der Signalaufbereitung der Sensoren im Wälzkör
perbauraum durch Oszillator 17, Demodulator 18, Verstärker 40,
Linearisierer 41, Filter 27 und Signalaufbereiter 28.
Bezugszeichen
1 Außenring
2 Innenring
3 Laufbahn
4 Laufbahn
5 Wälzkörper
6 Käfig
7 Übergang
8 Härteschicht
9 Härteschicht
10 Ausbruch
11 Riß
12 Steg
13 Hochfrequenzspule
14 Hochfrequenzspule
15 Feld
16 Feld
17 Oszillator
18 Demodulator
19 Signalaufbereiter
20 Multiplexer
21 Sender
22 Sendeantenne
23 Empfangsantenne
24 Empfänger
25 Demodulator
26 Rückwandler
27 Filter
28 Signalaufbereiter
29 Batterie
30 Induktionsspule
31 Sekundärspule
32 Gleichrichter
33 Wegmeßsensor
34 Wegmeßsensor
35 Haltebock
36 Schelle
37 Meßfläche
38 Meßfläche
39 Meßring
40 Verstärker
41 Linearisierer
2 Innenring
3 Laufbahn
4 Laufbahn
5 Wälzkörper
6 Käfig
7 Übergang
8 Härteschicht
9 Härteschicht
10 Ausbruch
11 Riß
12 Steg
13 Hochfrequenzspule
14 Hochfrequenzspule
15 Feld
16 Feld
17 Oszillator
18 Demodulator
19 Signalaufbereiter
20 Multiplexer
21 Sender
22 Sendeantenne
23 Empfangsantenne
24 Empfänger
25 Demodulator
26 Rückwandler
27 Filter
28 Signalaufbereiter
29 Batterie
30 Induktionsspule
31 Sekundärspule
32 Gleichrichter
33 Wegmeßsensor
34 Wegmeßsensor
35 Haltebock
36 Schelle
37 Meßfläche
38 Meßfläche
39 Meßring
40 Verstärker
41 Linearisierer
Claims (6)
1. Vorrichtung zum Erkennen und Überwachen von Schäden an Lauf
bahnen oder angrenzenden Bereichen der Lagerringe bei Wälz
lagern, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Sensoren
im Wälzkörperbauraum zwischen den Wälzkörpern (5) angeordnet
sind, deren Meßsignale auf elektromagnetischem Wege einer An
tenne (23) außerhalb des Lagers zugeführt werden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Sensor und der zugehörige Sender (21) durch ebenfalls im Wälz
körperbauraum angeordnete Batterien (28) betrieben werden.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem
Sensor und dem zugehörigen Sender (21) die Betriebsenergie
induktiv durch das Lager von außen zugeführt wird.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in
einem der Lagerringe (1) angrenzend an den Wälzkörperbauraum
eine Induktionsspule (30) angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß als Sensor ein oder mehrere elek
tromagnetische Hochfrequenzspulen (13, 14) verwendet und an
den verschleiß- oder rißgefährdeten Laufbahnbereich angeordnet
werden.
6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche, außerhalb der Lager
ringe angeordnete induktive Wegmeßsensoren (33, 34) radiale
und/oder axiale Lagerspielveränderungen messen.
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE4128807A DE4128807A1 (de) | 1991-08-30 | 1991-08-30 | Vorrichtung zum ueberwachen von waelzlagern |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4128807A1 true DE4128807A1 (de) | 1993-03-04 |
Family
ID=6439471
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4128807A Withdrawn DE4128807A1 (de) | 1991-08-30 | 1991-08-30 | Vorrichtung zum ueberwachen von waelzlagern |
DE59200565T Expired - Lifetime DE59200565D1 (de) | 1991-08-30 | 1992-08-04 | Vorrichtung zum Überwachen von Wälzlagern. |
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DE59200565T Expired - Lifetime DE59200565D1 (de) | 1991-08-30 | 1992-08-04 | Vorrichtung zum Überwachen von Wälzlagern. |
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