DE60127751T2

DE60127751T2 - Vorrichtung zur Temperaturüberwachung

Info

Publication number: DE60127751T2
Application number: DE60127751T
Authority: DE
Inventors: Sture Östling; Uno Axelsson
Original assignee: SKF Mekan AB; SKF Mekanprodukter AB
Current assignee: SKF Mekan AB; SKF Mekanprodukter AB
Priority date: 2000-05-03
Filing date: 2001-04-27
Publication date: 2008-01-24
Anticipated expiration: 2021-04-28
Also published as: US20010050617A1; EP1152233A1; CN1223831C; DE60127751D1; JP2002013985A; EP1152233B1; CN1321878A; US6549134B2; SE515375C2; SE0001625D0; SE0001625L

Description

Die vorliegende Erfindung befasst sich mit einer Vorrichtung zur Temperaturüberwachung zum kontinuierlichen Kontrollieren der Temperatur eines Objektes und insbesondere zum Anzeigen und/oder Aufzeichnen abnormaler Temperaturänderungen. Eine solche Vorrichtung kann vorzugsweise dazu eingesetzt werden, die Temperaturzustände eines Lagers im Betrieb zu beobachten, obgleich ihre Verwendung nicht auf eine solche Anwendung beschränkt ist.
In der modernen Lagertechnologie ist es eine wohlbekannte Tatsache, dass Lager innerhalb bestimmter Temperaturbereiche am besten arbeiten, die für verschiedene Arten von Lagern und/oder Lageranwendungen unterschiedlich sein können. Während des Betriebes wird die Temperatur dann als Folge von Veränderungen unterschiedlicher Parameter wie z. B. Last, Drehzahl oder Mangel an Schmiermittel variieren. Falls die Lagertemperatur über ein bestimmtes Niveau ansteigen sollte, ist dies ein Anzeichen dafür, dass Risiken bestehen, dass die Lagervorrichtung beginnt auszufallen, wodurch sie eine Beschädigung der Maschinenanlage oder weiterer Bauteile verursachen könnte, mit welchen sie verknüpft ist.
Es sind daher bereits früher unterschiedliche Temperaturüberwachungsvorrichtungen entwickelt worden, die oft recht kompliziert und teuer waren und die beispielsweise einen Bimetallschalter umfassten und die als Folge eines Temperaturanstieges, der einen bestimmten Zahlenwert überschritt, ein Ventil öffneten, um das Einspritzen einer kleiner Menge an Schmiermittel in das Lager zu erlauben. Es gibt auch einfache mechanische Temperaturüberwachungsvorrichtungen, die z. B. ein Federelement mit einem Formerinnerungseffekt verwenden, der visuell anzeigt, dass die Temperatur ein bestimmtes kritisches Temperaturniveau überschritten hat. Ein großes Problem bei solchen vorbekannten Vorrichtungen zur Temperaturüberwachung, wie sie z. B. in der US 4,448,147 beschrieben sind, besteht darin, dass sie vor der Verwendung sorgfältig kalibriert werden müssen und sie üblicherweise auch nur die Fähigkeit haben zu reagieren, wenn ein bestimmter numerischer Temperaturwert überschritten worden ist, während sie unempfindlich gegenüber Temperaturänderungen auch über große Bereiche sind, solange die Bereiche nicht mit dem spezifischen Temperaturwert überlappen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine solche Vorrichtung zur Temperaturüberwachung zu schaffen, die in ihrer Ausführung und hinsichtlich des Einbaus sehr einfach und dennoch sehr wirksam ist, und dies ist dadurch erreicht worden, dass die Temperaturüberwachungsvorrichtung mit Merkmalen versehen worden ist, wie sie in dem kennzeichnenden Teil des beigefügten Anspruches 1 definiert sind.
Nachfolgend wird die Erfindung mit Bezug auf eine nicht einschränkende Ausführungsform näher beschrieben, die in der beigefügten Abbildung gezeigt ist.
Die einzige Zeichnungsfigur 1 zeigt schematisch eine perspektivische Explosionsansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die ein stangenförmiges Gehäuse 1 aufweist, das an seinem einen axialen Ende mit einem Anschlussstück 2 mit einem Gewindeabschnitt 3 versehen ist, um das Anschlussstück und die Vorrichtung in einer Gewindebohrung (nicht gezeigt) in dem zu überwachenden Objekt anzubringen. Das gegenüberliegende axiale Ende des stangenförmigen Gehäuses 1 trägt eine transparente Abdeckung 4 oder eine Abdeckung mit transparenten Fenstern.
Wie ersichtlich ist, ist das Gehäuse 1 eine im wesentlichen zylindrische Röhre, die an einem axialen Ende eine Buchse 5 aufweist, die zur Aufnahme der Abdeckung 4 vorgesehen ist. In der inneren Hüllfläche des Gehäuses sind zwei sich diametral gegenüberliegende Längsnuten 6 vorgesehen, die sich durch das Innere des Gehäuses erstrecken. In dem röhrenförmigen Inneren des Gehäuses ist ein Rahmen 7 einfügbar, wobei dieser mit seinen Seitenflanken in den Nuten 6 in dem Gehäuse geführt ist. Dieser Rahmen trägt eine Batterie 8, zwei Leuchtdioden 9, 10, einen Prozessor 11, ein Schaltelement 12 und einen Thermistor 13, der in der gezeigten Ausführungsform als ein Schenkel ausgebildet ist, der von dem Rahmen 7 selbst weg ragt. Wenn der Rahmen 7 vollständig in das Gehäuse 1 eingefügt ist, liegen die Leuchtdioden 9, 10 gerade unterhalb der Abdeckung 4, so dass sie von der Außenseite durch die transparente Abdeckung oder die transparenten Fenster in dieser sichtbar sind. In dieser Stellung liegt der Rahmen 7 mit der Batterie 8, dem Prozessor 11, dem Schaltelement 12 und dem Thermistor 13 innerhalb des Gehäuses 1, die dadurch durch die Vorzüge des Gehäuses geschützt sind.
Das Anschlussstück 2 besitzt einen bolzenförmigen Bereich 14, der sich axial in einer Richtung weg von dem Gewindebereich 3 des Anschlussstückes erstreckt. Dieser bolzenförmige Bereich 14 besitzt eine unrunde Form und ist dazu vorgesehen, in einer entsprechend unrunden Ausnehmung in dem Ende des Gehäuses aufgenommen zu werden.
Im Inneren des Gehäuses 1 sind weiterhin zwei sich diametral gegenüberliegende kurze Umfangsnuten 15 (von denen nur eine in der Abbildung sichtbar ist) vorgesehen, die in der gezeigten Ausführungsform um ungefähr 90° in Bezug auf die inneren Nuten 6 in dem Gehäuse verlagert sind.
Wenn das solchermaßen beschriebene Gehäuse montiert wird, wird der Rahmen 7 mit seiner Batterie 8, den Leuchtdioden 9, 10, dem Prozessor 11 und dem Schaltelement 12 in das Gehäuse 1 gedrückt, wobei seine Kanten in den inneren, sich in Längsrichtung erstreckenden Nuten 6 des Gehäuses aufgenommen und durch diese geführt werden. Die Leuchtdioden 9, 10 sind, wie vorstehend erwähnt, in dieser montierten Stellung unterhalb des transparenten Bereiches oder der Fenster der Abdeckung 4 angeordnet. Wenn der Rahmen 7 in seiner vollständig in das Gehäuse 1 eingeschobenen Stellung liegt, befindet sich der Thermistor 13 in Wärme übertragender Anlage an dem bolzenförmigen Bereich 14 in dem Anschlussstück 2.
An ihrer dem Gehäuse 1 zugewandten Seite ist die Abdeckung 4 mit sich axial erstreckenden Absätzen 16 versehen, von welchen nur einer in der Zeichnung sichtbar ist. Diese Absätze sind so angeordnet, dass sie in den Nuten 15 in dem Inneren des Gehäuses geführt werden, so dass die Abdeckung 4, wenn sie sich in Position befindet, um ein kurzes Wegstück gedreht werden kann. Die Abdeckung besitzt auch eine innere Noppe 17, die sich axial erstreckt und derart angeordnet ist, dass sie in einer Drehstellung der Abdeckung 4 den Schalter 12 auf dem Rahmen drückt und dadurch den Thermistor, den Prozessor und die Leuchtdioden mit der Batterie 8 verbindet, um diese Stromverbraucher mit Energie zu versorgen, während sie sich in der anderen Drehstellung der Abdeckung außerhalb des Kontakts mit dem Schalter 12 befindet. Die Drehbewegung der Abdeckung, die zum Ein- und Ausschalten der Vorrichtung erforderlich ist, kann beispielsweise 90° oder weniger betragen. Eine O-Ring Dichtung 18 ist zwischen dem Gehäuse 1 und der Abdeckung 4 angeordnet, um das Innere des Gehäuses vor Feuchtigkeit und Schmutz zu schützen.
Nach dem Einschalten fährt die Batterie 8 dann fort, Versorgungsstrom an die Verbraucher zu liefern, solange der Schalter in dieser Stellung gehalten wird. Der Schalter ist jedoch durch eine Federlast oder dergleichen in seiner geschlossenen Stellung vorbelastet und wird daher die Stromversorgung zu den Verbrauchern abschalten, falls die Abdeckung 4 dann in entgegengesetzter Richtung gedreht wird, so dass die Noppe 17 an der Abdeckung von dem Schalter 12 wegbewegt wird.
Es ist daher möglich, die Vorrichtung einfach durch Drehen im wesentlichen beliebig Anzahl anzuschalten und auszuschalten.
Die Funktion der Vorrichtung wird nun näher beschrieben. Das Anschlussstück 2 der gezeigten Vorrichtung soll im Betrieb an einem Objekt angebracht werden, dessen Temperatur überwacht werden soll, d. h. ein Lagergehäuse, wobei der Gewindebereich 3 des Anschlussstückes in eine Gewindebohrung in dem Objekt eingeschraubt wird, so dass das Anschlussstück in Wärme leitendem Kontakt mit dem Objekt steht. Wenn die Überwachungsarbeit beginnen soll, wird, wie vorstehend erläutert, die Abdeckung 4 um beispielsweise 90° im Uhrzeigersinn gedreht, wodurch die Abdeckung zum Ende dieser Drehung hin mit ihrer Noppe 17 auf den Schalter 12 drückt und die Verbraucher mit Energie versorgt.
Die Stromversorgung von der Batterie 8 ist nun geöffnet und bringt den Thermistor dazu, mit dem Messen der Temperatur des bolzenförmigen Bereiches 14 zu beginnen. Der Prozessor bringt die Leuchtdioden dazu zu blinken, um zu zeigen, dass die Vorrichtung aktiv ist. Dies kann beispielsweise als zweimaliges kurzes Blinken der grünen LED gefolgt von einem kurzen Blinken des roten Lichtes angezeigt werden.
Der Thermistor beginnt nun damit, die Temperatur zu messen und dies kann dadurch gezeigt werden, dass das grüne Licht z. B. einmal pro 60 Sekunden blinkt.
Die Temperatur in dem Objekt wird nun über eine längere Zeitdauer erfasst, beispielsweise 2 Stunden, wenn von dem Objekt angenommen wird, dass es seine Dauerzustandstemperatur erreicht hat, woraufhin der Prozessor die momentane Temperatur des Objektes speichert.
Der Prozessor veranlasst daraufhin die grüne Leuchtdiode zu blinken, beispielsweise ein Blinken alle 30 Sekunden. Dies ist der normale Betriebszustand für die Vorrichtung und dieser Zustand wird beibehalten, solange die Temperatur des Objektes innerhalb eines bestimmten Bereiches um die als Normalzustandstemperatur gespeicherte Temperatur verbleibt.
Falls jedoch die Temperatur ansteigen sollte, beispielsweise 10° C über diese Normalzustandstemperatur, veranlasst der Prozessor die rote Leuchtdiode, mit einem Blinken zu beginnen, beispielsweise 3 mal alle 30 Sekunden, um dadurch einen Fehlerzustand anzuzeigen.
Eine Bedienperson kontrolliert dann den Grund für den Fehlerzustand und tätigt die notwendigen Schritte, um den Fehler zu beseitigen. Wenn dies erfolgreich bewerkstelligt worden ist und die Temperatur wiederum auf den Normalzustand fällt, wird die rote LED abgeschaltet und die gründe LED kehrt wieder zu ihrem einmaligen Blinken alle 30 Sekunden zurück, um dadurch einen normalen Temperaturzustand für das überwachte Objekt anzuzeigen.
Falls die Normalzustandstemperatur für das Objekt aus irgendeinem Grund erhöht wird, beispielsweise wegen Austauschs von in dem Objekt aufgenommenen Bauelementen, wie z. B. Lagern oder dergleichen, wird die Abdeckung 1 in der entgegengesetzten Richtung gedreht, wodurch die Abdeckungsnoppe 17 von dem Schalter 12 wegbewegt wird, so dass die Stromversorgung von der Batterie 8 zu den Verbrauchern unterbrochen wird, was die Temperaturüberwachungsvorrichtung veranlasst, inaktiv zu werden.
Nach einer Ruheperiode, z. B. 30 Minuten, wird die Abdeckung 4 wiederum im Uhrzeigersinn gedreht, woraufhin die gleiche Prozedur wie vorstehend beschrieben durchgeführt wird. Nach der ersten „normalisierenden" Zeitdauer von beispielsweise 2 Stunden beginnt die Vorrichtung im Normalzustand zu arbeiten, jedoch bei einer höheren Ausgangstemperatur.
Auf diese Weise ist es möglich, die gleiche oder exakt ähnliche erfindungsgemäße Vorrichtung für Objekte zu verwenden, wo Veränderungen der Normaltemperaturzustände auftreten und auch bei Anwendungen, die recht unterschiedliche grundlegende Normaltemperaturbereiche haben, da die Vorrichtung tatsächlich nicht kontrolliert, ob das überwachte Objekt einen bestimmten numerischen Temperaturwert überschreitet sondern stattdessen kontrolliert und anzeigt, ob das Objekt einem Temperaturanstieg von einem willkürlichen Temperaturniveau, der einen bestimmten Temperaturbereich, z. B. 10° C übersteigt, unterliegt.
Das Anschlussstück 2 mit seinem Gewindeabschnitt 3 und seinem bolzenförmigen Bereich 14 wird vorzugsweise aus Messing oder einem anderen geeigneten Material hergestellt, das gute Wärme leitende Fähigkeiten hat, während der Rahmen 7 und das Gehäuse 1 aus jeglichem Material hergestellt sein können, das ausreichend robust ist, um einer rauhen Handhabung im Betrieb zu widerstehen. Solche Materialien können Kunststoffmaterialien wie z. B. Polycarbonat sein.
Obgleich die Erfindung mit Bezug auf eine spezifische und detaillierte Ausführungsform dargestellt und beschrieben worden ist, versteht es sich, dass die Erfindung nicht darauf beschränkt ist, sondern Modifikationen und Abwandlungen innerhalb des Schutzumfanges der beigefügten Ansprüche möglich sind.

Claims

Vorrichtung zur Temperaturüberwachung zum kontinuierlichen Kontrollieren der Temperatur eines Objektes und insbesondere zum Anzeigen und/oder Aufzeichnen abnormaler Temperaturänderungen, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein Gehäuse (1) umfasst, in welchem Mittel (2) vorgesehen sind, die in Wärme übertragendem Kontakt mit dem zu kontrollierenden Objekt stehen, ein Sensorelement (13) an einer Stelle positioniert ist, an welcher es in Wärme übertragendem Kontakt mit den Mitteln (2) steht, wobei das Sensorelement (13) zur Ausgabe von Signalen vorgesehen ist, die repräsentativ für die momentane Temperatur des Objektes sind, eine Steuervorrichtung (11) mit dem Sensorelement (13) verbunden ist, um Signale von dem Sensorelement (13) zu empfangen, wobei sie dazu vorgesehen ist, Signale an Anzeigemittel (9, 10) auszugeben, die Zustände im Einklang mit den Signalen der Steuervorrichtung (11) anzeigt, Mittel zur Stromversorgung der Steuervorrichtung (11), des Sensorelements (13) und der Anzeigemittel (9, 10) vorgesehen sind und Schaltmittel (12) in einem ersten Zustand vorbelastet sind, der die Stromversorgung von den Mitteln (8) zur Stromversorgung zu der Steuervorrichtung (11), dem Sensorelement (13) und den Anzeigemitteln (9, 10) unterbricht, wobei ein Teil (17) des Gehäuses zwischen einer ersten Stellung, in welcher die Schaltmittel (12) unbeeinflusst in ihrem ersten Zustand vorbelastet sind, und einer zweiten Stellung beweglich ist, in welcher der Teil (17) des Gehäuses die Schaltmittel zum Aufheben der Vorbelastungswirkung kontaktiert und die Mittel (8) zur Stromversorgung dazu bringt, die Steuervorrichtung (11), das Sensorelement (13) und die Anzeigemittel (9, 10) mit Energie zu versorgen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (13) und die Schaltmittel (12) fest miteinander verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein gemeinsamer Rahmen (7) vorgesehen ist, um das Sensorelement (13), die Steuervorrichtung (11), die Anzeigemittel (9, 10), die Mittel (8) zur Stromversorgung und die Schaltmittel (12) zu halten.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der gemeinsame Rahmen (7) in dem Gehäuse (1) eingeschlossen ist, das als eine längliche Röhre ausgebildet ist, die an einem axialen Ende mit den Mitteln (2) in Wärme übertragendem Kontakt mit dem zu kontrollierenden Objekt verbunden ist, wobei der Rahmen (7) die Anzeigemittel (9, 10) an einer Stelle trägt, die mit wenigstens einem transparenten Bereich (4) des Gehäuses (1) zusammenfällt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Teil (17) des Gehäuses, der zur Beeinflussung der Schaltmittel (12) vorgesehen ist, ein Teil eines Deckelelements (4) ist, das wenigstens teilweise transparent ist und zum Verschließen einer Öffnung in dem Gehäuse entfernt von den Mitteln (2) in Wärme übertragendem Kontakt mit dem zu kontrollierenden Objekt vorgesehen ist, wobei das Deckelelement (4) in seiner die Öffnung verschließenden Stel lung zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung drehbar ist und mit Mitteln versehen ist, die die Vorbelastungswirkung der Schaltmittel (2) aufheben, wenn sich das Deckelelement in seiner zweiten Drehstellung in der Gehäuseöffnung befindet.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (11) dazu vorgesehen ist, ein Signal zum Aktivieren der Anzeigemittel (9, 10) auszugeben, wenn die Überwachungsperiode folgend einer Axialbewegung des Sensorelements (13) zu seiner ersten Stellung und des Schaltelements (12) zu seiner energieversorgenden zweiten Stellung gestartet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung eine Verzögerungsfunktion besitzt, die eine Selbsteinstellung eines grundlegenden, normalen Temperaturniveaus während einer erweiterten Zeitdauer erlaubt und so ausgebildet ist, dass sie daraufhin an die Anzeigevorrichtung ein zweites Signal ausgibt, das die Anzeigemittel dazu bringt, einen dauerhaften Temperaturzustand anzuzeigen, wobei die Steuervorrichtung (11) dazu vorgesehen ist, nach einem möglichen Temperaturanstieg an dem zu kontrollierenden Objekt, der ein bestimmtes Niveau oberhalb des dauerhaften Temperaturniveauzustandes übersteigt, ein drittes Signal auszugeben, das die Anzeigemittel (9, 10) dazu bringt, einen abnormalen Temperaturanstieg anzuzeigen.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (11) ein Prozessor ist, der derart programmiert ist, dass er das zweite Signal nach einer Zeitverzögerung ausgibt und das dritte Signal nach einem Temperaturanstieg ausgibt, der einen vorbestimmten Temperaturbereich übersteigt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigemittel (9, 10) Leuchtdioden sind, die vorzugsweise zwei unterschiedliche Farben haben, beispielsweise Rot und Grün.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Stromversorgung eine Batterie (8) sind, die an dem Rahmen (7) vorgesehen ist und über das Schaltelement (12) mit dem Sensorelement (13) der Steuervorrichtung (11) und den Anzeigemitteln (9, 20) über auf dem Rahmen (7) aufgedruckte Leiter verbindbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (13) ein Thermistor ist.