DE69329623T2

DE69329623T2 - Nagerüberwachung mit bandpass oder temperatur und zeitverzögerung

Info

Publication number: DE69329623T2
Application number: DE69329623T
Authority: DE
Inventors: T. Bonitz; C. Boyce; W. Hawman; A. Roncallo; L. Winslow; E. Zepke
Original assignee: United Technologies Corp
Current assignee: RTX Corp
Priority date: 1992-12-09
Filing date: 1993-12-03
Publication date: 2001-05-10
Anticipated expiration: 2013-12-04
Also published as: IL107864A0; DE69329623D1; US5381692A; EP0673476B1; IL107864A; EP0673476A1; WO1994013968A2; WO1994013968A3

Description

Die Erfindung betrifft Lageranordnungs-Überwachungssysteme, die für eine kontinuierliche Echtzeitüberwachung des Betriebszustands von Kraftstrang- Stützlagern sorgt und Echtzeit-Frühwarnungen einer Lagerverschlechterung oder einer anstehenden katastrophalen Störung der Lager liefert.
Die meisten Hubschrauber enthalten ein am Leitwerk montiertes Heckrotorsystem, um den Drehmomentwirkungen seitens des Hauptrotorsystems entgegenzuwirken. Der ordnungsgemäße Betrieb des Heckrotorsystems ist unerläßlich für sichere und effiziente Hubschrauber- Flugoperationen, insbesondere beim Schwebeflug.
Das Heckrotorsystem wird durch Kräfte angetrieben, die von dem Hubschrauber-Triebwerk abgeleitet werden, wobei die Antriebskraft zu dem Heckrotorsystem mittels eines Heckrotor-Antriebsstrangs übertragen wird. Der Heckrotor-Antriebsstrang beinhaltet eine Primär-Heckrotor-Antriebswelle, die sich zwischen dem Getriebe und einer Leitwerk-Drehmomentkupplungseinrichtung erstreckt, beispielsweise zwischen Getriebebox und Heckrotor-Getriebebox, und die die Kraftübertragung zu dem Heckrotorsystem erleichtert. Die Primär-Heckrotor-Antriebswelle wird typischerweise in dem Leitwerkträger des Hubschraubers aufgenommen. Aufgrund der Länge der meisten Primär-Heckrotor-Antriebswellen sind diese Wellen innerhalb der Leitwerkträgerstruktur drehbar durch eine oder mehrere Stützlageranordnungen gelagert, beispielsweise Hangar-Lager oder Duplex-Lager.
Derartige Stützlageranordnungen stellen entscheidende Betriebskomponenten des Antriebsstrangs dar, die direkten Einfluß haben auf den ordnungsgemäßen Betrieb des Heckrotorsystems. Mechanische Beeinträchtigung der Stützlageranordnungen aufgrund von Lagerdefekten haben direkten negativen Einfluß auf das Betriebsverhalten des Heckrotorsystems. Darüber hinaus können solche Lagerdefekte ebenso wie überhöhte Lager-Betriebstemperaturen zu einer katastrophalen Störung der betroffenen Stützlageranordnungen führen, was wiederum zu einem Betriebsausfall des Heckrotorsystems führt. Übermäßige Lagerbetriebstemperaturen sind möglicherweise das Ergebnis einer Reihe unterschiedlicher Ursachen, so zum Beispiel unangemessene Erwartungen, beispielsweise kontaminiertes Schmiermittel, beeinträchtigtes Schmiermittel, ungeeignete Schmiermittelmenge oder zu große Schmiermittelmenge, nicht korrekt gefertigte Lager, beispielsweise unrichtiger Spielraum zwischen Käfig und Kugel, nicht korrekter Spielraum zwischen Käfig und Laufbahn oder nicht korrekter Innenspielraum, außerdem übermäßige Lagerbeanspruchungen, beispielsweise nicht korrekte Montage von Komponenten des Antriebswellensystems (Fehlausrichtung, Unwucht) oder beschädigte Antriebswellensystem-Komponenten (verbogen; Unwucht).
Das Überwachen der Intaktheit von Stützlageranordnungen ist von ausschlaggebender Bedeutung für sicheren und effizienten Hubschrauberbetrieb. Bekannte Methoden zum Überwachen von Hubschrauber-Stützlageranordnungen waren im allgemeinen beschränkt auf periodische bauliche Inspektionen der einzelnen Antriebsstrangkomponenten. Allerdings sind periodische Inspektionen nicht notwendigerweise dem aktuellen Betriebszustand der Stützlageranordnungen angemessen. Darüber hinaus werden solche statischen Inspektionen im allgemeinen ohne den Vorteil normierter Inspektionskriterien durchgeführt, indem in einem nicht benötigten Ausmaß auf individuelles Können des Wartungspersonals abgestellt wird. Als Folge davon werden schnelle oder extrem langsame Fortschritte einer Verschlechterung möglicherweise nicht effektiv während dieser periodischen Inspektionen nachgewiesen.
Die baulichen Inspektionen wurden unterstützt durch die vorübergehende Anbringung von Meßeinrichtungen, um den Betriebszustand ausgewählter Komponenten zu überwachen, beispielsweise der Stützlageranordnungen. Der Einsatz vorübergehend installierter Meßeinrichtungen für periodische Inspektionen erfordert allerdings, daß die Verschlechterungszeiträume größer sind als die Meßperiode, damit die Maßnahmen effektiv sind. Die Nützlichkeit dieser Einrichtungen ist also beschränkt.
Aus der JP-A-62/5136 ist eine Überwachungseinrichtung für ein Lager bekannt, die aufweist: einen Kondensatormikrofon-Sensor zum Erfassen von Schall aus dem Lager; eine Signalverarbeitungsschaltung mit einem Verstärker zum Verstärker eines von dem Sensor erfaßten Signals, ein Filter zum Ausfiltern von Rauschen aus einem Ausgangssignal des Verstärkers, wobei das Rauschen Teil eines Bereichs der Eigenfrequenz des Lagers ist, und ein Gleichrichter zum Gleichrichten des Ausgangssignals nach dem Durchgang durch das Filter; eine Schaltung zum Feststellen, ob das Lager verschlechtert ist oder nicht, abhängig von dem von der Verarbeitungsschaltung kommenden Signal.
Aus der US-A-3 582 928 ist eine Anzeige für anstehende Störungen für Lager bekannt. Diese bekannte Überwachungseinrichtung besitzt ein Thermopaar, welches an das Lager angekoppelt ist, weiterhin einen Vergleicher, der mit dem Thermopaar über Verstärker verbunden ist, um die an dem Lager herrschende Temperaturdifferenz zu erfassen. Das zum Stand der Technik gehörige Gerät überwacht die Temperatur eines Schmieröls an zwei Stellen: Wenn das Öl in das Lagergehäuse strömt (vergleiche Position 18 in der Schrift) und wenn das Öl aus dem Lagergehäuse herausströmt (vergleiche Position 19 in der Schrift). Die bekannte Vorrichtung berechnet die Temperaturänderung des Öls und vergleicht den Wert mit einem vorgegebenen Temperaturbereich. Liegt der Wert oberhalb des vorbestimmten Temperaturbereichs, was auf einen abnormalen Zustand in dem Lager hinweist, so wird im Cockpit eine Warnleuchte eingeschaltet.
Aus der JP-A-57/54834 ist eine Lagerüberwachungseinrichtung bekannt, die zumindest eine der folgenden Größen erfaßt: Ölfilmdruck, Lagermetalltemperatur sowie ein akustisches Signal an mehreren Punkten des Lagers. Eine Abnormalität des Lagers wird ermittelt auf der Grundlage einer der folgenden Größen: Druckdifferenz eines Ölfilmdrucks, Temperaturdifferenz der Lagermetalltemperatur, Temperaturdifferenz zwischen Lagermetalltemperatur und Lageröltemperatur, akustisches Signal sowie Kombinationen mit einem Abnormalitäts-Ermittlungsergebnisses aus der Temperatur und dem Druck.
Bedarf besteht an einem Lageranordnungs-Überwachungssystem, welches für eine kontinuierliche Echtzeitüberwachung des Betriebszustands von Stützlageranordnungen sorgt, insbesondere Stützlageranordnungen, die Hubschrauber-Heckrotor-Antriebsstränge enthalten. Das System sollte so arbeiten, daß es Echtzeit-Warnungen von Lagerverschlechterungen und/oder anstehenden katastrophalen Störungen liefert. Das System sollte Fehlalarme wirksam ausschließen. Das System sollte Betriebsbedingungsparameter verwenden, die möglicherweise leicht korreliert und genormt werden können, um eine Lagerverschlechterung und/oder eine anstehende katastrophale Störung spezifischer Stützlageranordnungen zu signalisieren.
Ein Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Lageranordnungs-Überwachungssystems für eine kontinuierliche Echtzeitüberwachung des Betriebszustands von Antriebsstrang-Stützlagern.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Lageranordnungs- Überwachungssystems, welches eine Echtzeit-Meldung einer Lagerverschlechterung und/oder einer anstehenden katastrophalen Störung derartiger Antriebsstrang-Stützlager liefert.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Lageranordnungs- Überwachungssystems mit einer funktionellen Charakteristik, die wirksam Fehlalarmsignale bezüglich des Lagerbetriebszustands ausschließt.
Diese und weitere Ziele werden erfindungsgemäß durch ein Lageranordnungs-Überwachungssystem in Verbindung mit einer Stützlageranordnung für eine drehende Welle mit Hilfe der Merkmale des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 8 erreicht. Abhängige Ansprüche 2 bis 7 beinhalten weitere verbesserte Ausgestaltungen.
Das erfindungsgemäße Lageranordnungs-Überwachungssystem besitzt die besondere Fähigkeit, eine Echtzeit-Frühwarnung einer Lagerverschlechterung und/oder einer anstehenden katastrophalen Störung der Duplexlageranordnung und/oder von Hangar-Lageranordnungen eines Hubschrauber-Heckrotor-Antriebsstrangs zu liefern.
Ein Lageranordnungs-Überwachungssystem arbeitet so, daß es eine kontinuierliche Echtzeitüberwachung des Betriebszustands der Antriebsstrang-Stützlager liefert, und daß es Echtzeit-Alarmsignale liefert, welche eine Lagerverschlechterung und/oder eine anstehende katastrophale Störung signalisieren. Das Lageranordnungs-Überwachungssystem sorgt für eine kontinuierliche Echtzeitüberwachung ausgewählter komplexer Vibrationen und/oder Temperaturen einer Stützlageranordnung, und es liefert eine Echtzeit-Frühwamung einer Lagerbeeinträchtigung und/oder einer anstehenden katastrophalen Störung aufgrund von Lagerdefekten und/oder überhöhten Lagerbetriebstemperaturen. Die funktionellen Merkmale des Lageranordnungs-Überwachungssystems schließen Fehlalarmsignale wirksam aus.
Das Lageranordnungs-Überwachungssystem enthält eine Vibrationssensoreinrichtung sowie eine oder mehrere Primärtemperatursensoreinrichtungen, die in Verbindung mit der Stützlageranordnung angebracht sind, um für eine kontinuierliche Echtzeitüberwachung ihres Betriebszustands zu sorgen, ferner eine Umgebungstemperatur-Sensoreinrichtung individuelle Signalverarbeitungsschaltungen für Vibrations- und Temperaturparameter, und ein Alarmteilsystem, welches eine Echtzeit-Frühwarnung einer Lagerbeeinträchtigung und/oder einer drohenden katastrophalen Störung der Stützlageranordnung sorgt.
Die Vibrationssensoreinrichtung arbeitet so, daß sie komplexe Schwingungen oder Vibrationen erfaßt, die aus der Stützlageranordnung stammen, und dementsprechende Signale erzeugt. Die Vibrationssignal- Verarbeitungsschaltung wandelt eine vorbestimmte Bandbreite dieser komplexen Vibrationssignale in stabilisierte Gleichspannungssignale um, vergleicht diese stabilisierten Gleichspannungssignale mit einer oder mehreren Referenzspannungen, die repräsentativ sind für Vibrationspegel in der Stützlageranordnung, die höher als normal sind und/oder exzessiv hoch sind, und erzeugt entsprechende Vibrationsalarmsignale, kennzeichnend für eine Beeinträchtigung und/oder eine mögliche drohende katastrophale Störung der Stützlageranordnung, falls die stabilisierten Gleichspannungssignale diese Referenzspannungen übersteigen.
Jede Primär-Temperatursensoreinrichtung arbeitet so, daß sie die Betriebstemperatur eines individuellen Lagers der Stützlageranordnung erfaßt, während die Umgebungstemperatur-Sensoreinrichtung die Umgebungstemperatur in der Nachbarschaft der Lageranordnung ermittelt. Die Temperatursignal-Verarbeitungsschaltung arbeitet so, daß sie für jedes individuelle Lager ein Temperatur-Differenzsignal erzeugt, dieses Signal mit einer Referenzspannung vergleicht, die eine Temperaturdifferenz definiert, welche eine drohende katastrophale Störung der Stützlageranordnung signalisiert, und ein Temperaturalarmsignal erzeugt, welches eine drohende katastrophale Störung der Stützlageranordnung signalisiert, falls das Temperatur-Differenzsignal die Referenzspannung übersteigt.
Das Alarmteilsystem spricht an auf die Vibrations- und/oder Temperaturalarmsignale von den Vibrations- und/oder Temperatursignal-Verarbeitungsschaltungen, um eine oder mehrere entsprechende Anweisungsgeräte im Cockpit und/oder der Kabine zu aktivieren und dadurch eine Warnung über die Verschlechterung und/oder die drohende katastrophale Störung der Duplex-Lageranordnung zu vermitteln. Die Gesamt- Funktionscharakteristika des Lageranordnungs-Überwachungssystems beseitigt in effizienter Weise Fehl-Vibrations- und/oder -Temperaturalarmsignale und steigert damit die Zuverlässigkeit des Überwachungssystems.
Ein umfassenderes Verständnis der Erfindung und der dazugehörigen Merkmale und Vorteile läßt sich durch Bezugnahme auf die nachstehende detaillierte Beschreibung erlangen, wenn deren Lektüre in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen erfolgt. Es zeigen:
Fig. 1 eine Seiten-Draufsicht eines CH-53E-Hubschraubers;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des Heckrotor-Antriebsstrangs des in Fig. 1 gezeigten CH-53E-Hubschraubers;
Fig. 3A eine Front-Draufsicht der Duplex-Lageranordnung des CH-53E-Heckrotor-Antriebsstrangs;
Fig. 3B eine Seiten-Draufsicht der in Fig. 3A gezeigten Duplex- Lageranordnung;
Fig. 3C eine Querschnittansicht einer beispielhaften Hangar- Lageranordnung für den CH-53E-Heckrotor- Antriebsstrang;
Fig. 4 ein Blockdiagramm eines Lageranordnungs-Überwachungssystems gemäß der Erfindung;
Fig. 5 eine beispielhafte Darstellung des Vibrationsfrequenz- Spektrums des Gehäuses der Duplexlageranordnung nach Fig. 3A, 3B;
Fig. 6 ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform einer Vibrationssignal-Verarbeitungsschaltung für das erfindungsgemäße Lageranordnungs- Überwachungssystem;
Fig. 7A und 7B Schaltungsskizzen der Vibrations- und Temperatursignal- Verarbeitungsschaltungen der beschriebenen Ausführungsform des Lageranordnungs- Überwachungssystems;
Fig. 8 eine graphische Darstellung des Vibrationsverlaufs einer CH-53E-Duplex-Lageranordnung, die einer katastrophale Störung entgegenläuft;
Fig. 9 eine Halterung für eine Temperatursensoreinrichtung;
Fig. 10 ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform einer Temperatursignal-Verarbeitungsschaltung für das Lageranordnungs-Überwachungssystem gemäß der Erfindung;
Fig. 11 eine graphische Darstellung der Temperaturverläufe der CH-53E-Duplex-Lageranordnung, die einer katastrophalen Störung entgegenläuft;
Fig. 12 eine Ausführungsform eines Alarmteilsystems für das Lageranordnungs-Überwachungssystem;
Fig. 13 eine weitere Ausführungsform eines Alarmteilsystems für das Lageranordnungs-Überwachungssystem.

Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen

Nunmehr auf die Zeichnungen Bezug nehmend, in denen gleiche Bezugszeichen für identische oder gleichwertige Elemente in sämtlichen Ansichten stehen, zeigen Fig. 1 und 2 einen Sikorsky-CH-53E- Hubschrauber 100 und dessen Triebwerk 102 sowie dessen Heckrotor- Antriebsstrang 104. Leistung wird von dem zweiten Motor 106 für den Antrieb des (nicht dargestellten) Heckrotors abgeleitet, der die Gegendrehmomentkräfte aufbringt, die für den Betrieb des Hubschraubers 100 benötigt werden. Der Heckrotor-Antriebsstrang 104 überträgt Kraft von dem Motor 106 zu der Heckrotor-Getriebebox 108, die den Heckrotor antreibt, und zwar über eine Primär-Heckrotor-Antriebswelle 110, eine Zwischen-Getriebebox 112 und eine Sekundär-Heckrotor-Antriebswelle 114. Die Primär-Heckrotor-Antriebswelle 110 befindet sich in einem Flugwerktunnel 10IA innerhalb der Leitwerkträgerstruktur 101 des Hubschraubers 100. Aufgrund der Länge der Primär-Heckrotor- Antriebswelle 110 des CH-53E-Hubschraubers ist die Antriebswelle 110 mittels einer einzelnen Duplex-Lageranordnung 120 und mehrerer Hangar- Lageranordnungen 130 gelagert, wie in Fig. 2 dargestellt ist.
Solche Duplex- und Hangar-Lageranordnungen 120 und 130 sind zur Lagerung in Verbindung mit dem Flugwerk konfiguriert, beispielsweise den Querwänden des Flugwerktunnels 110A des Hubschraubers 100, um eine Drehabstützung für die Primär-Heckrotor-Antriebswelle 110 zu erhalten. In den Fig. 3A und 3B ist eine beispielhafte Duplex-Lageranordnung 120 dargestellt, sie enthält ein Lagergehäuse 122, ein vorderes und ein hinteres Lager 124 bzw. 126 (zum Beispiel Kugellager 124B, angeordnet in einem inneren und einem äußeren Laufring 1241 bzw. 1240), sowie Duplexlager- Distanzstücke 128. Eine beispielhafte Hangar-Lageranordnung 130 ist in Fig. 3C dargestellt, sie enthält ein Lagergehäuse 132 und ein Einzel-Lager 134.
Ein erfindungsgemäßes Lageranordnungs-Überwachungssystem, wie es schematisch und allgemein in den Fig. 1 und 2 sowie in größerer Einzelheit in den Fig. 4, 6, 7A, 7B, 9-10 und 12-13 dargestellt ist, ist für die Verwendung in Verbindung mit der einzelnen Duplexlageranordnung 120 und/oder den Hangar-Lageranordnungen 130 des Hubschraubers 100 strukturelle konfiguriert und funktionell für den Betrieb ausgelegt. Das Lageranordnungs-Überwachungssystem arbeitet so, daß es für eine kontinuierliche Echtzeitüberwachung des Betriebszustands der einzelnen Duplexlageranordnungen 120 und/oder der Hangar-Lageranordnungen 130 sorgt und Echtzeit-Warnsignale liefert, die eine Lagerverschlechterung und/oder eine drohende katastrophale Störung signalisieren. Die funktionellen Merkmale des Lageranordnungs-Überwachungssystems beseitigen in wirksamer Weise Fehl-Warnsignale.
Das Lageranordnungs-Überwachungssystem gemäß der Erfindung wird im folgenden anhand einer Ausführungsform beschrieben, die in betrieblicher Verbindung mit der einzelnen Duplexlageranordnung 120 des CH-53E- Hubschraubers 100 angeordnet ist. Der Fachmann sieht, daß das erfindungsgemäße Lageranordnungs-Überwachungssystem auch in betrieblicher Verbindung mit den Hängelageranordnungen 130 des CH- 53E-Hubschraubers 100 eingesetzt werden kann. Außerdem läßt sich das erfindungsgemäße Lageranordnungs-Überwachungssystem für den Einsatz in betrieblicher Verbindung mit anderen drehbar gelagerten Wellen einsetzen, so zum Beispiel der Eingangswelle des Motors Nr. 2 des CH-53- E-Hubschraubers 100, den Motor-Antriebswellen von Sikorsky-S-70- Hubschraubern (den unter den Handelsbezeichnungen der Sikorsky Aircraft Division der United Technologies Corporation BLACK HAWK® registrierten Hubschrauber), den Heckrotor-Antriebswellen-Hängelagern der S-70-Hubschrauber, den Ölkühlergebläsen der S-70-Hubschrauber, der lösbaren Klauenlager der JAYHAWK-Hubschrauber (der JAYHAWK- Hubschrauber ist die Küstenwachen-Variante des S-70-Hubschraubers) und der Motor-Antriebswellen der S-62-Hubschrauber.
Der Fachmann sieht außerdem, daß das Lageranordnungs- Überwachungssystem gemäß der Erfindung auch in Verbindung mit anderen Typen von Lageranordnungen eingesetzt werden kann, welche drehende Wellen abstützen. Dementsprechend erkennt der Fachmann, daß das im folgenden beschriebene erfindungsgemäße Lageranordnungs- Überwachungssystem auch anders in die Praxis umgesetzt werden kann, als es hier beschrieben ist. Es versteht sich folglich, daß das erfindungsgemäße Lageranordnungs-Überwachungssystem nicht durch die folgende Beschreibung beschränkt ist, sondern der Schutzumfang nur durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.
Die Ausführungsform des Lageranordnungs-Überwachungssystem 10 gemäß der Erfindung für die Duplexlageranordnung 120 des CH-53E-Hubschraubers 100 ist schematisch in Fig. 4 dargestellt; sie enthält eine Vibrationssensoreinrichtung 12, Primär- und Umgebungstemperatur- Sensoreinrichtungen 14, 16 und 18 (jeweils eine für die Lager 124 und 126 sowie eine für das Erfassen der Umgebungstemperatur innerhalb des Flugwerktunnels 101 A), eine Vibrationssignal-Verarbeitungsschaltung 20, eine Temperatursignal-Verarbeitungsschaltung 22 und ein Alarmteilsystem 24. Das Lageranordnungs-Überwachungssystem 10 gemäß der Erfindung arbeitet so, daß es eine kontinuierliche Echtzeitüberwachung ausgewählter komplexer Vibrationen vornimmt, die aus der Duplexlageranordnung 120 stammen und dementsprechende Signale mit Hilfe der Vibrationssensoreinrichtung 12 erzeugt und diese komplexen Vibrationssignale dazu verarbeitet, eine Echtzeit-Frühwarnung einer Verschlechterung und/oder einer möglichen drohenden katastrophalen Störung der Duplexlageranordnung 100 aufgrund von Ermüdungsverschleiß als Ergebnis von Lagerdefekten zu erzeugen. Das erfindungsgemäße Lageranordnungs-Überwachungssystem arbeitet weiterhin so, daß für eine kontinuierliche Echtzeitüberwachung der Lagerbetriebstemperatur und der Umgebungstemperatur in der Duplexlageranordnung 120 gesorgt wird und dementsprechende Signale generiert werden, was mit Hilfe der Temperatursensoreinrichtungen 14, 16 und 18 geschieht, um diese Temperatursignale zu verarbeiten und dadurch eine Echtzeit-Frühwarnung einer drohenden katastrophalen Störung der Duplexlageranordnung 120 durch dort herrschende exzessiv hohe Betriebstemperaturen bereitzustellen. Die Funktionsmerkmale des Lageranordnungs-Überwachungssystems schalten Fehlalarmsignale wirksam aus.
Die Vibrationssensoreinrichtung 12 des Lageranordnungs- Überwachungssystems 10 arbeitet so, daß es komplexe Vibrationen erfaßt, die von der Duplex-Lageranordnung 120 ausgehen und den Betriebszustand der Lager 124, 126 widerspiegeln, um dementsprechende Vibrationssignale bereitzustellen. Wenn die Kugellager der Lageranordnung 120 innerhalb ihrer inneren und äußeren Laufringe rollen oder gleiten, entstehen Vibrationen oder Schwingungen aufgrund mikroskopischer Oberflächen- Diskontinuitäten, beispielsweise Vertiefungen in den Kugellagern und/oder Laufringen. Solche Oberflächen-Diskontinuitäten gibt es bei sämtlichen Lageranordnungen, bedingt durch Fertigungsbeschränkungen. Wenn die Kugellager und/oder Laufflächen Oberflächenermüdung zeigen und/oder Korrosionserscheinungen aufgrund betriebsmäßigen Gebrauchs, nimmt das Ausmaß dieser Oberflächen-Diskontinuitäten zu. Die Größenzunahme der Oberflächen-Diskontinuitäten ist Ursache für eine damit einhergehende Vergrößerung der Amplituden der komplexen Vibrationen, die aus der Lageranordnung 120 kommen. Die Amplitudenzunahmen der komplexen Schwingungen stehen in direktem Zusammenhang mit dem Betriebszustand der Lageranordnung 120. Das erfindungsgemäße Lageranordnungs- Überwachungssystem 10 erfaßt diese Amplitudensteigerungen mit Hilfe der Vibrationssensoreinrichtung 12 und nutzt diese Amplitudenzunahmen, um eine Echtzeit-Frühwarnung bezüglich der Lageranordnungs- Verschlechterung und/oder möglicherweise drohender katastrophaler Störungen auszugeben.
Die Kraftausübung, die durch den Betrieb der Lageranordnung 120 hervorgerufen wird, d. h. das Aufschlagen der Kugellager auf die Laufflächen, induziert eine Anregung natürlicher Resonanzfrequenzen des Lagergehäuses 122, d. h. mechanische Resonanz. Eine beispielhafte Darstellung des Vibrationsfrequenz-Spektrums der Duplex- Lageranordnung 120 des CH-53E-Hubschraubers 100 ist in Fig. 5 dargestellt. Das Eigenresonanzfrequenzband der Duplex-Lageranordnung 120 liegt bei etwa 4-8 kHz. Allerdings haben die Erfinder herausgefunden, daß sich dieses Resonanzfrequenzband nicht für den Nachweis komplexer Vibrationen eignet, die stellvertretend sind für den Betriebszustand der Lager, insofern als jegliche lokale Schwingung ungeachtet ihrer Quelle durch die natürliche Resonanzerregung der Lageranordnung 120 verstärkt wird. Beispielsweise erzeugen benachbarte Komponenten wie Getriebe- Stirnräder empfindliche impulsförmige Vibrationen, die bei den natürlichen Resonanzfrequenzen des Lagergehäuses verstärkt werden. Verstärkte äußere lokale Schwingungen führen zu Falschanzeigen des Lagerbetriebszustands insofern, als diese Vibrationen in keinem Zusammenhang stehen mit dem Lagerbetriebszustand, sondern vielmehr Ergebnis sind von Antriebsvibrationen benachbarter Antriebssystem-Komponenten. Im Ergebnis haben die Erfinder herausgefunden, daß der mechanische Resonanzverlauf der 4-8 kHz betragenden Eigenresonanzfrequenzen des Lagergehäuses 122 nicht dazu eingesetzt werden kann, komplexe Vibrationen zu erfassen, welche den Betriebszustand der Lageranordnung 120 signalisieren.
Die Erfinder haben die Vibrationssignale in dem Bandbereich von 15- 20 kHz ausgewählt, um die komplexen Vibrationen nachzuweisen, die kennzeichnend sind für den Betriebszustand der Lageranordnung 120. Vibrationen in der Bandbreite von 15-20 kHz sind örtliche Vibrationen, d. h. Vibrationen, die nicht durch den Aufbau des Fluggeräts hindurch übertragen werden, sondern die vielmehr von Bolzen-/Niet-Verbindungen und dergleichen reflektiert werden. Im Ergebnis gewährleistet die Nutzung der 15-20-kHz-Bandbreite, daß die Auswirkungen externer lokaler Vibrationen derart minimiert werden, daß durch Vibrationssensoreinrichtung 12 nachgewiesene Vibrationen diejenigen komplexen Vibrationen sind, welche den Betriebszustand der Lageranordnung 120 widerspiegeln, nicht aber äußere Schwingungseinflüsse.
Die Vibrationssensoreinrichtung 12 für das Lageranordnungs- Überwachungssystem 10 ist vorzugsweise ein Beschleunigungsmesser, der in dem interessierenden Frequenzbereich arbeitet. Ein solcher Beschleunigungsmesser mit Eignung für das Überwachungssystem 10 gemäß der Erfindung ist der von Wilcoxon Research Inc. in Gaithersburg, MD erzeugte Beschleunigsmesser Modell 908T. Der Modell-908T- Beschleunigungsmesser enthält einen rauscharmen internen Verstärker und liefert ein breitbandiges Signal mit hoher Wiedergabetreue. Der 908T- Beschleunigungsmesser weist eine Beschleunigungsempfindlichkeit von etwa 10 Mv/g, einen Betriebstemperaturbereich von etwa -35ºC bis etwa 120ºC auf und arbeitet in einem Frequenzbereich von etwa 2 Hz bis etwa 20 kHz (±1,5 dB). Die Vibrationssensoreinrichtung 12 wird mit üblichen Methoden an dem Lagergehäuse 120 angebracht, wie es beispielhaft in den Fig. 3A, 3B dargestellt ist, um aus dem Lagergehäuse 112 kommende Vibrationen nachzuweisen.
Ein Beschleunigungsmesser, der in Verbindung mit dem Lagergehäuse 120 montiert ist, besitzt eine definierte Resonanzfrequenz bei angebrachtem Sensor. Bei dem 908T-Beschleunigungsmesser beträgt die Resonanzfrequenz mit Sensor etwa 38 kHz. Die die Montage berücksichtigende Resonanzfrequenz des Beschleunigungsmessers bewirkt außerdem, daß lokale Vibrationen ungeachtet der Anregungsquelle verstärkt werden, wie es oben diskutiert wurde. Die Nutzung der 15-20 kHz- Bandbreite als Betriebsfrequenzbereich für den Nachweis komplexer Vibrationen, die den Betriebszustand der Lageranordnung 120 widerspiegeln, minimiert in wirksamer Weise Falschanzeigen eines Lagerbetriebszustands als Ergebnis verstärkter äußerer Vibrationen, die auf die Eigenfrequenz des montierten Beschleunigungsmessers zurückzuführen sind.
Fig. 6 zeigt in Form eines schematischen Blockdiagramms eine beispielhafte Ausführungsform der Vibrationssignal-Verarbeitungsschaltung 20, in den Fig. 7A und 7B ist ein detailliertes Schaltungsdiagramm der Vibrationssignal-Verarbeitungsschaltung 20 für die beschriebene Ausführungsform des Lageranordnungs-Überwachungssystems 10 dargestellt. Die Verarbeitungsschaltung 20 enthält eine Strom-Teilschaltung 26, ein passives Bandpaßfilter 28, ein Effektivwert-Chip 30, eine Referenzspannungs-Teilschaltung 32, einen Komparator oder Vergleicher 34, eine Zeitverzögerungs-Teilschaltung 36 und eine Blockier- Teilschaltung 38. Die Verarbeitungsschaltung 20 wandelt die von der Vibrationssensoreinrichtung 12 kommenden komplexen Schwingungssignale um in Gleichspannungssignale und vergleicht diese Gleichspannungssignale mit einem oder mehreren Referenzspannungen. Das Überschreiten einer Referenzspannung aktiviert das Alarm-Teilsystem 24, wie es weiter unten näher erläutert wird.
Die Strom-Teilschaltung 26 arbeitet so, daß sie komplexe Vibrationsstromsignale 26S erzeugt, repräsentativ für die komplexen Vibrationen auf dem Lagergehäuse 122, wie sie von der Vibrationssensoreinrichtung 12 erfaßt werden. Das Bandpaßfilter 28 der beschriebenen Ausführungsform der Vibrationssignal- Verarbeitungsschaltung 20 läßt komplexe Vibrationssignale 28S innerhalb der vorbestimmten Bandbreite von 15-20 kHz (vgl. Fig. 5) durch und sperrt Signale mit niedrigerer und höherer Frequenz (oder deren Oberwellen) auf der Lageranordnung, beispielsweise die Kugelumlauf-Schwingungsfrequenz (etwa 460 kHz beim CH-53E-Hubschrauber), die natürlichen Resonanzfrequenzen von 4-8 kHz des Duplex--Lagergehäuses 120, die Hauptrotor-Schwingungsfrequenz (beim CH-53E-Hubschrauber etwa 2,98 Hz), die Heckrotor-Schwingungsfrequenz, die Antriebswellen- Schwingungsfrequenz (beim CH-53E-Hubschrauber etwa 72 Hz), und die Lagerresonanzfrequenz für den Beschleunigungsmesser (bei dem beschriebenen Vibrationssensorgerät 12 etwa 38 kHz). Das Bandpaßfilter 28 sorgt für eine Dämpfung in "Video"-Qualität (etwa 5 bis 7 Pole und > 80 dB pro Oktav) der außerhalb des Durchlaßbandes liegenden Signale, um ein Ausstreuen der Resonanzsignale gemäß obiger Beschreibung zu verringern und so die Fehlalarmrate der Vibrationsverarbeitungsschaltung 20 zu minimieren.
Die komplexen Vibrationssignale 28S, die von dem Bandpaßfilter 28 durchgelassen werden, werden von dem Effektivwert-Chip 30 in Gleichspannungssignale umgesetzt. Das Effektivwert-Chip 30 sorgt für eine Gleichrichtung und Glättung der komplexen Vibrationssignale 285, um stabilisierte Gleichspannungssignale 30S zu erhalten. Alternativ kann man von einer Kombination aus einer Gleichrichterdiode und einem Kondensator Gebrauch machen, um die Signalgleichrichtung und -glättung zu erreichen, wenngleich das Effektivwert-Chip gegenüber diskreten Bauteilen zur Erlangung von Stabilität bevorzugt wird. Die stabilisierten Gleichspannungssignale 30S von dem RMS-Chip 30 werden zu dem Komparator 34 übertragen (bei der beschriebenen Ausführungsform gibt es zwei Komparatoren 34-1 und 34-2, wie in Fig. 7A dargestellt ist). Jeder Komparator 34 arbeitet so, daß er die stabilisierten Gleichspannungssignale 30S mit einer durch die Referenzspannungs-Teilschaltung 32 gelieferten, entsprechenden Referenzspannung vergleicht.
Eine hier beschriebene Ausführungsform des Lageranordnungs-Überwachungssystems 10 besitzt zwei Referenzspannungs-Teilschaltungen 32-1 und 32-2, die so arbeiten, daß eine erste und eine zweite Referenzspannung 32V1 und 32V2 gemäß Fig. 6, 7A (vgl. auch Fig. 8) bereitgestellt werden. Für die hier beschriebene Ausführungsform des Überwachungssystems 10 zeigt die Fig. 8, daß die erste Referenzspannung 32V1 einen Wert von etwa 300 mV und die zweite Referenzspannung 32V2 einen Wert von etwa 800 mV hat. (Die Referenzspannungen von 300 mV und 800 mV basieren auf empirischen Prüfstanddaten für das Lageranordnungs-Überwachungssystem; zugehörige vorläufige "Feld"-Referenzspannungen für das Lageranordnungs-Überwachungssystem der Duplex-Lageranordnung 120 des CH-53E-Hubschraubers sind 150 mV ± 10 mV sowie 600 mV ± 10 mV.)
Die durch die Referenzspannungs-Teilschaltungen 32-1 und 32-2 gelieferten Referenzspannungen 32 V 1 und 32V2 können leicht geändert werden, indem der Metallschichtwiderstand in der betreffenden Teilschaltung ausgetauscht wird (in Fig. 7A sind die Metallschichtwiderstände mit R67, R73 bezeichnet). Potentiometer haben sich im Hinblick auf die ihnen eigene Selbsteinstellcharakteristik, welche die Gesamt-Systemzuverlässigkeit reduziert und die Fehlalarmrate des Systems heraufsetzt, als nicht akzeptierbar erwiesen.
Die erste Referenzspannung 32V1 definiert einen "Wartungs"-Zustand, wobei es sich um eine Anzeige dafür handelt, daß die Lageranordnung Vibrationspegel erleidet, die signifikant oberhalb der Pegel von neuen Lagern liegen (nicht kritische Beeinträchtigung) und durch Wartungspersonal bei nächster Gelegenheit inspiziert werden sollte. Die zweite Referenzspannung 32V2 definiert einen Zustand "starke Vibration", wobei es sich um eine Anzeige dafür handelt, daß die Lageranordnung exzessive Vibrationspegel erleidet (für die beschriebene Ausführungsform sind diese um ein Vierfaches und noch größer als die Vibrationspegel neuer Lager) kennzeichnend für abnormale Betriebsbedingungen. Wie Fig. 8 als Beispiel darstellt, kann der Zustand "starker Vibration" unter Umständen kennzeichnend sein für eine drohende katastrophale Störung der Lageranordnung.
Die Komparatoren 34-1 und 34-2 vergleichen die stabilisierten Gleichspannungssignale 30S aus dem Effektivwert-Chip 30 mit der ersten und der zweiten Referenzspannung 32 V 1 bzw. 32V2 und liefern entsprechende Signalimpulse 34SP1 und 34SP2 immer dann, wenn die Gleichspannungs-Ausgangssignale 30S die erste und/oder die zweite Referenzspannung 32V1 und 32V2 übersteigen. Um die Empfindlichkeit des Lageranordnungs-Überwachungssystems 10 gegenüber Antriebsstrang- Impulsen und Transienten zu verringern, d. h., um die Fehlalarmrate des Lageranordnungs-Überwachungssystems 10 zu verringern, wird jeder Signalimpulse 345P1, 34SP2 zu der zugehörigen Zeitverzögerungs- Teilschaltung 36-1, 36-2 übertragen, wie dies in Fig. 6 und 7B gezeigt ist.
Jede Zeitverzögerungs-Teilschaltung 36 arbeitet so, daß sie ein entsprechendes Alarmsignal 36AS 1, 36AS2 abgibt, wenn vorbestimmte Abtastkriterien erfüllt sind (überschritten werden), d. h. eine vorbestimmte Anzahl von Signalimpulsen 34SP während einer vorbestimmten Abtastzeitspanne auftreten. Beispielsweise wird bei dem Ausführungsbeispiel des Lageranordnungs-Überwachungssystems 10 für die Duplex-Lageranordnung 120 des CH-53E-Hubschraubers, wie sie hier beschrieben wird und in Fig. 7A, 7B dargestellt ist, das entsprechende Alarmsignal 36A51, 36AS2 dann erzeugt, wenn 10.000 Signalimpulse 34SP1 oder 34SP2 während einer Zeitspanne von zwanzig Sekunden auftreten. Entsprechende Alarmsignale 36AS1, 36AS2 werden an die Blockierschaltung 38 gegeben (vgl. die Zwischenspeicher an den Positionen 38-1, 38-2 in Fig. 7B), die ansprechend auf die Signale 36AS1 bzw. 36AS2 Vibrationsalarmsignale 38AS1, 38A52 "set" liefert. Die Vibrationsalarmsignale 38AS 1, 38AS2 bleiben solange gesetzt, bis ein Rücksetzsignal RSv übertragen wird (das Rücksetzsignal RSv setzt außerdem die betreffenden Binärzähler zurück, die in den Fig. 6 und 7B die Zeitverzögerungs-Teilschaltungen 36-1, 36-2 enthalten). Das erste und/oder das zweite Vibrationsalarmsignal 38AS 1, 38AS2 aktivieren das Alarm-Teilsystem 34, was weiter unten noch näher erläutert wird.
Die Primär-Temperaturfühleinrichtungen 14 und 16 detektieren die Betriebstemperaturen des vorderen bzw. des hinteren Lagers 124, 126 der Duplex-Lageranordnung 120. (Bei einer Ausführungsform des Lageranordnungs-Überwachungssystems für eine einzelne Lageranordnung, wie zum Beispiel das Hängelager 130 wird nur eine einzige Primär- Temperaturfühleinrichtung benötigt.). Das verbleibende Temperatursensorgerät 18 ist ein Umgebungstemperaturfühler, der die Umgebungstemperatur in der Nachbarschaft der Duplex-Lageranordnung 120 erfaßt, d. h. die Temperatur innerhalb des Flugwerktunnels 101A. Die Erfinder haben ermittelt, daß die Effizienz des Lageranordnungs- Überwachungssystems 10 dann in hohem Maß gesteigert wird, wenn seine Temperaturüberwachungsfunktion nicht auf absoluten Temperaturen, sondern auf Temperaturdifferenzen beruht. Die Erfinder haben herausgefunden, daß bei Verwendung von absoluten Temperaturen in dem Überwachungssystem dessen Funktionsweise klimaabhängig wäre, d. h. Lagerbetriebstemperaturen in einem arktischen Klima sind deutlich anders als Lagerbetriebstemperaturen in einem Wüstenklima. Ein Überwachungssystem, welches klimaabhängig arbeitet, würde eine Neukalibrierung der Temperatursignal-Verarbeitungsschaltung bei jeder deutlichen Klimaänderung erforderlich machen.
Durch Verwendung von Temperaturdifferenzen, d. h. der Differenz zwischen der Lagerbetriebstemperatur und der Umgebungstemperatur arbeitet das erfindungsgemäße Lageranordnungs-Überwachungssystem 10 klimaunabhängig. Eine einzelne vorbestimmte Temperaturdifferenz, wie sie weiter unten näher erläutert wird, läßt sich für jede spezielle Lageranordnung in der Weise einrichten, daß der Betrieb des Überwachungssystems 10 nicht durch Schwankungen der klimatischen Temperaturbedingungen beeinflußt wird, d. h. die Verwendung von Temperaturdifferenzen kompensiert eigenständig Änderungen der Lagerbetriebs- und Umgebungstemperaturen.
Die Temperatursensoreinrichtungen 14, 16 und 18 für das Lageranordnungs-Überwachungssystem 10 können beliebige konventionelle Temperatursensoreinrichtungen sein, beispielsweise Widerstands-Temperaturfühler (RTDs), Thermopaare, wobei RTDs bevorzugt werden. Ein RTD-Typ, der sich für das Überwachungssystem 10 gemäß der Erfindung eignet, ist die Omegafilm-Reihe F oder die Reihe von W-Platin-RTD-Elementen (z. B. Omega Engineering F3131-Dünnschicht- Platin-RTD) beziehbar von Minco Products, Minneapolis, MN (für die Ausführungsform des hier beschriebenen Überwachungssystems 10, das Minco-S261PG-RTD). Diese RTD-Elemente besitzen einen Temperaturbetriebsbereich von etwa -50ºC bis etwa 600ºC mit einer Widerstandstoleranz von 0,1%. Jedes der Primär-Temperatur-Sensorgeräte 14, 16 und 18 ist in Verbindung mit der Duplex-Lageranordnung 120 und dem Hubschrauber-Flugwerk unter Verwendung eines Temperatursondenlagers 26 montiert, wie es in Fig. 9 dargestellt ist. Die die Primär-Temperatursensoreinrichtungen 14 und 16 enthaltenden Sondenlager 26 werden im Verein mit dem Lagergehäuse 122 nach konventionellen Methoden in der Weise festgelegt, daß die Temperatursensoreinrichtungen 14 und 16 sich in der Nachbarschaft der äußeren Laufringe der Lager 124 bzw. 126 befinden, wie dies in Fig. 3A und 3B dargestellt ist.
Wegen der thermischen Masse des Lagergehäuses 122 der Duplex- Lageranordnung 120 müssen die Primär-Temperatursensoreinrichtungen 14, 16 mit Hilfe der Sondenlager 26 in unmittelbarer Nachbarschaft der äußeren Laufringe der Lager 124 und 126 angebracht werden, um eine exakte Echtzeit-Erfassung der Lager-Betriebstemperaturen zu erreichen. Testdaten haben gezeigt, daß wegen der thermischen Masse des Lagergehäuses 122 die gemeinsame Plazierung der Primär-Temperatursensoreinrichtungen 14 und 16 mit dem Vibrationssensorgerät 12 zu einer Temperaturmeldestreuung von etwa 20ºF und einer Zeitverzögerung von etwa 5 Minuten führt.
Bei Lageranordnungen wie der Hängelageranordnung 130, die ein Lagergehäuse 132 mit vernachlässigbarer thermischer Masse besitzt, kann allerdings die Primär-Temperatursensoreinrichtung an der gleichen Stelle angebracht werden wie die Vibrationssensoreinrichtung in Kombination mit dem Lagergehäuse 132 (d. h., die Temperatursensoreinrichtung befindet sich nicht unmittelbar benachbart zu dem Laufring des Lagers 134). Tests haben gezeigt, daß die thermische Masse des Lagergehäuses 132 zu keinen Temperaturmeldestreuungen oder Zeitverzögerungen führt. Die Anordnung von Temperatur- und Vibrationssensoreinrichtungen an gemeinsamer Stelle vereinfacht die Installation des Lageranordnungs-Überwachungssystems im Verein mit der Lageranordnung.
In Fig. 10 ist ein schematisches Blockdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform der Temperatursignal-Verarbeitungsschaltung 22 dargestellt, in den Fig. 7A und 7B ist ein detailliertes Schaltungsdiagramm der Temperatursignal-Verarbeitungsschaltung 22 für die beschriebene Ausführungsform des Lageranordnungs-Überwachungssystems 10 dargestellt. Die Verarbeitungsschaltung 22 enthält eine Präzisions-Strom- Teilschaltung 40 für jede Sensoreinrichtung, eine gemeinsame Differenztemperatur-Referenz-Teilschaltung 44, eine gemeinsame Zeitverzögerungs-Teilschaltung 48, eine gemeinsame Blockier- Teilschaltung 50 und Verarbeitungskanäle für jede Temperaturdifferenz, die von den Primär-Temperaturfühleinrichtungen 14 und 16 gewonnen wird. Jeder Verarbeitungskanal enthält einen Differenzverstärker 42 und einen Komparator 46. Die Temperatursignal-Verarbeitungsschaltung 22 arbeitet so, daß sie Betriebstemperatursignale von der Duplex-Lageranordnung 120 aus den jeweiligen Temperaturfühleinrichtungen 14, 16 und 18 in Gleichspannungssignale umsetzt (welche repräsentativ sind für die Temperaturdifferenz zwischen den jeweiligen Lagerbetriebstemperaturen und der Umgebungstemperatur), wobei diese Gleichspannungssignale dann mit einer Referenzspannung verglichen werden (diese ist repräsentativ für eine vorbestimmte Temperaturdifferenz, welche ihrerseits kennzeichnend ist für eine drohende katastrophale Störung der Duplex-Lageranordnung 120). Das Überschreiten der Referenzspannung, d. h. der vorbestimmten Temperaturdifferenz, führt zur Aktivierung des Alarm-Teilsystems 24, wie es weiter unten noch näher erläutert wird.
Jede Präzisions-Strom-Teilschaltung 40 arbeitet so, daß sie ein zugehöriges Temperaturstromsignal 40S1, 4052 bzw. 4053 erzeugt, repräsentativ für die Lagerbetriebstemperaturen bzw. die Umgebungstemperatur, wie sie von den Temperatursensoreinrichtungen 14, 16 und 18 erfaßt werden. Der Differenzverstärker 42 jedes Verarbeitungskanals (vgl. Bezugszeichen 42-1, 42-2 in Fig. 7B) spricht auf die Gleichspannungssignale 40S1, 40S2, 40S3 an, um Differenz-Gleichspannungssignale 42S1, 42S2 entsprechend den zwischen ihnen herrschenden Differenzen zu erzeugen, d. h. Signale 40S 1 und 40S2, 40S3 und 40S2.
Die Differenztemperatur-Referenz-Teilschaltung 44 stellt Referenz-Spannungssignale 44S bereit, die einer vorbestimmten Temperaturdifferenz entsprechen. Das Referenzspannungssignal 44S definiert eine kritische Betriebstemperaturdifferenz für die Lageranordnung, die kennzeichnend ist für eine drohende katastrophale Störung. Die vorbestimmte Temperaturdifferenz basiert auf pragmatischen Betrachtungen spezieller Lageranordnungen sowie Temperatur-Betriebsbedingungen, die einer katastrophalen Störung der Lageranordnungen vorausgehen. Die Temperaturdifferenz spiegelt möglicherweise exzessive Lagerbetriebstemperaturen wider, welche Ergebnis sind von einer unangemessenen Wartung, beispielsweise verschmutztem Schmiermittel, verschlechtertem Schmiermittel, falscher Schmiermittelmenge oder übermäßiger Schmiermittelmenge, unzulänglich gefertigter Lager, beispielsweise unpassendes Spiel zwischen Käfig und Kugeln, falsches Spiel zwischen Käfig und Kugellaufbahn oder falsches internes Spiel, und/oder unangemessener Montage der Komponenten des Antriebsstrangs (Fehlausrichtung; Unwucht) oder beschädigter Antriebsstrang-Komponenten (Durchbiegung, Unwucht).
Im allgemeinen besitzen die Lageranordnungen für den Heckrotor- Antriebsstrang des CH-53E-Hubschraubers eine Nenn- Betriebstemperaturdifferenz (Betriebstemperatur des Lagers bei laufendem Betrieb gegenüber Umgebungstemperatur) im Bereich von etwa 20ºF bis etwa 80ºF. Dementsprechend überschreitet der Wert der vorbestimmten Temperaturdifferenz für derartige Lageranordnungen den Wert des Nenn- Betriebstemperatur-Differenzbereichs, um einen beeinträchtigten Betrieb der Lageranordnung widerzuspiegeln, d. h. eine übermäßige Lagerbetriebstemperatur. Wie in Fig. 11 beispielsweise dargestellt ist, entspricht das Referenzspannungssignal 44S für die Duplex- Lageranordnung des CH-53E-Hubschraubers einer vorbestimmten Temperaturdifferenz von etwa 100ºF +15ºF/-5ºF (basierend auf dem Nenn- Betriebstemperatur-Differenzbereich von etwa 20ºF bis etwa 80ºF).
Die Vergleicher 46-1 und 46-2 vergleichen die Differenz- Gleichspannungssignale 42S l, 42S2 des betreffenden Verarbeitungskanals mit der Referenzspannung 44S, um jedesmal dann Signalimpulse 46SP1, 46SP2 zu erzeugen, wenn die Differenz-Gleichspannungssignale 42S 1 und 42S2 die Referenzspannung 44S überschreiten. Die Signalimpulse 46SP1, 46SP2 werden der gemeinsamen Verzögerungs-Teilschaltung 48 zugeleitet. Da eine übermäßige Betriebstemperatur in einem der Lager 124 und 126 eine drohende katastrophale Störung der Duplex-Lageranordnung 120 repräsentiert, wird nur eine einzige, gemeinsame Verzögerungs- Teilschaltung 48 für die Temperatursignal-Verarbeitungsschaltung 22 benötigt.
Die Zeitverzögerungs-Teilschaltung 48 reduziert die Empfindlichkeit des Überwachungssystems 10 auf kurzzeitige Temperaturtransienten hoher Amplitude, d. h. sie minimiert seine Fehlalarmrate. Die Verzögerungs-Teilschaltung 48 liefert ein Alarmsignal 48AS, wenn die Signalimpulse 46SP1, 46SP2 vorbestimmte Abtastkriterien erfüllen (oder überschreiten). Das Alarmsignal 48AS wird zu der Blockierschaltung 50 übertragen (vgl. den Zwischenspeicher in Position 50 in Fig. 7B), die so arbeitet, daß ein Temperaturalarmsignal 5OAS ansprechend auf das Alarmsignal 48AS "gesetzt" wird. Das Temperaturalarmsignal 50AS bleibt gesetzt, bis ein Rücksetzsignal RST gesendet wird (das Rücksetzsignal RST setzt außerdem den Binärzähler zurück, der gemäß den Fig. 10 und 7B die Zeitverzögerungs-Teilschaltung 48 bildet. Das Temperaturalarmsignal 50AS aktiviert das Alarm-Teilsystem 24, wie es im folgenden detailliert erläutert werden wird.
Das Alarm-Teilsystem 24 für das Lageranordnungs-Überwachungssystem 10 kann eine von mehreren alternativen Ausführungsformen annehmen. Die grundlegende Ausführungsform des Alarmsystems 24 ist schematisch in Fig. 12 dargestellt und enthält eine Signalkoppeleinrichtung 60 und einen Satz von Cockpit-Anweisungsgeräten 62. Diese Ausführungsform des Alarm- Teilsystems 24 spricht an auf das erste und/oder zweite Vibrationsalarmsignal 38AS1, 38AS2 und/oder das Temperaturalarmsignal 50AS, um die entsprechenden Cockpit-Anweisungsgeräte 42 zu aktivieren und damit den Piloten über den verschlechterten Betriebszustand und/oder eine drohende katastrophale Störung der Duplex-Lageranordung 120 zu unterrichten.
Die Signalkoppeleinrichtung 60 fungiert als Schnittstelle zwischen den Vibrations- und Temperatursignal-Verarbeitungsschaltungen 20 und 22 und den Cockpit-Anweisungsgeräten 62. Die Signalkoppeleinrichtung 60 koppelt das erste und das zweite Vibrationsalarmsignal 38AS1, 38AS2 und das Temperaturalarmsignal 50AS von den Vibrationssignal- und Temperatursignal-Verarbeitungsschaltungen 20 bzw. 22 auf das Cockpit des Hubschraubers 100, um die entsprechenden Cockpit-Anweisungsgeräte 62 zu aktivieren. Die Signalkoppeleinrichtung 60 kann jede konventionelle Einrichtung zum Transferieren von Signalen sein, beispielsweise elektrische Verdrahtung oder Lichtwellenleiter-Kabel.
Die Cockpit-Anweisungsgeräte 62 enthalten eine "Wartungs"- Anweisungsleuchte 64, eine Gefahrenleuchte "Starke Vibrationen" 66 und eine Warnleuchte "Hohe Temperatur" 68, wie dies schematisch in Fig. 12 dargestellt ist (vgl. auch Fig. 7B). Die Anweisungsleuchte "Wartung" 64 wird von dem ersten Vibrationsalarmsignal 38AS 1 aktiviert und setzt den Piloten darüber in Kenntnis, daß die Duplex-Lageranordnung 120 Nenn- Vibrationspegel überschreitet. Die Gefahrenleuchte 66 "Starke Vibrationen" wird von dem zweiten Vibrationsalarmsignal 38AS2 aktiviert und setzt den Piloten darüber in Kenntnis, daß die Duplex-Lageranordnung 120 exzessive Vibrationspegel erleidet und daß die damit einhergehende Möglichkeit einer drohenden katastrophalen Störung der Duplex-Lageranordnung 120 besteht. Die Warnleuchte "Hohe Temperatur" 68 wird von dem Temperaturalarmsignal 50AS aktiviert und unterrichtet den Piloten darüber, daß die Duplex-Lageranordnung 120 eine kritische Verschlechterung aufweist, d. h. daß eine katastrophale Störung ansteht.
Die Cockpit-Anweisungsgeräte 62, die im vorausgehenden Abschnitt erläutert wurden, können farblich codiert sein, um die Kritizität des Betriebszustands der Lageranordnung widerzuspiegeln. Beispielsweise kann die Warnleuchte 68 "Hohe Temperatur" rot sein, um einen kritischen Betriebszustand zu signalisieren, die Gefahrenleuchte 66 "Starke Vibrationen" könnte orange sein, um einen ernsthaften (kritisch auf niedrigem Niveau) Betriebszustand zu signalisieren, und die Gefahrenleuchte 64 "Wartung" könnte gelb sein, um einen nicht-kritischen Betriebszustand anzugeben. Optional können die Cockpit- Anweisungsgeräte 62 ein oder mehrere akustische Melder (nicht dargestellt) enthalten, die im Verein mit den oben beschriebenen Cockpit-Leuchten arbeiten, um zusätzlich zu den visuellen Signalen den Piloten mit Tonsignalen zu beschallen.
Eine ausgefeiltere Ausführungsform des Alarm-Teilsystems 24 ist in Fig. 13 dargestellt (vgl. auch die Fig. 7A, 7B), sie enthält ein Bedienfeld 70 zusätzlich zu der Signalkoppeleinrichtung 60 und den Cockpit- Anweisungsgeräten 62, die bereits erläutert wurden. Baulich befindet sich das Bedienfeld 70 im Inneren des Hubschraubers 10 in der Nähe der Duplex-Lageranordnung 120, wobei für die Hubschrauberbesatzung ebenso für Boden-Wartungspersonal einfacher Zugang zu dem Bedienfeld möglich ist. Die telefonischen Komponenten/Schaltungen der Vibrations- und Temperatursignal-Verarbeitungsschaltungen 20 und 22, wie sie oben beschrieben wurden, sind baulich in das Bedienfeld 70 integriert.
Das Bedienfeld 70 enthält eine Alarmleuchte 72 "Wartung", eine Alarmleuchte 74 "Starke Vibrationen" und eine Alarmleuchte 76 "Hohe Temperatur". Diese Alarmleuchten 72, 74 und 76 des Bedienfelds 70 sind funktionell äquivalent der Anweisungsleuchte 64 "Wartung", der Gefahrenleuchte 66 "Starke Vibrationen" bzw. der Warnleuchte 68 "Hohe Temperatur", die oben erläutert wurden, und sie fungieren in der Weise, daß sie der Hubschrauberbesatzung und/oder dem Bodenpersonal den Betriebszustand der Duplex-Lageranordnung 120 ansprechend auf das erste und das zweite Vibrationsalarmsignal 38AS1, 38AS2 bzw. das Temperaturalarmsignal 50AS signalisieren (vgl. Fig. 7B, wo die Alarmsignale ein Aktivieren sowohl der entsprechenden Cockpit- Anweisungseinrichtungen 62 als auch der entsprechenden Alarmleuchten des Bedienfelds 70 hervorrufen). Das Bedienfeld 70 kann außerdem einen Vierstellungs-Wählschalter 78 und ein angeschlossenes digitales Ablesefeld 80 für Diagnose-Anzeigezwecke enthalten. Der Vierstellungs-Wählschalter 78 ermöglicht es der Besatzung und/oder dem Bodenpersonal, selektiv eine Echtzeit-Überwachung über das digitale Auslesefeld 80 bezüglich des Vibrationspegels der Lageranordnung 120 ("Effektiv-Vibrationen"), der Betriebstemperatur des vorderen und des hinteren Lagers 124, 126 ("TEMP VORN", "TEMP HINTEN") und der Umgebungstemperatur "REF-TEMP") vorzunehmen (vgl. auch Fig. 7A).
Das Bedienfeld 70 kann außerdem Störungsnachweis-Teilschaltungen 82-20, 82-22 aufweisen, die eine Vibrations-Störungsleuchte 82 V und eine Temperatur-Störungsleuchte 82T enthalten (vgl. auch Fig. 6, 7B und 10). Die Fehlernachweis-Teilschaltungen 82 sind elektrisch gekoppelt mit den Vibrations- und Temperatursignal-Verarbeitungsschaltungen 20 und 22 (genauer gesagt, mit den Strom-Teilschaltungen 26 und 40-1, 40-2 bzw. 40-3), und sie liefern eine Anzeige bezüglich einer Fehlfunktion der entsprechenden Verarbeitungsschaltungen 20 und 22 (über die Vibrations- und/oder Temperatur-Störungsleuchten 82 V, 82T). Die Fehlernachweis- Teilschaltungen 82-20, 82-22 sind außerdem elektrisch mit den Signalverarbeitungsschaltungen 20, 22 verbunden (genauer gesagt, mit den Blockierschaltungen 38 bzw. 50) und sprechen auf einen Bedienfeldfehler an (was durch die Störungsleuchten 82 V, 82T signalisiert wird), um eine Sperrung in der entsprechenden Signalverarbeitungsschaltung 20, 22 zu bewirken, damit keine entsprechenden Vibrations- und/oder Temperaturalarmsignale 38AS1, 38AS2, 50AS erzeugt werden können.
Das Bedienfeld kann außerdem einen Beschleunigungsmesser- Ausgangsangschluß 84 und einen Temperatur-Ausgangsanschluß 86 aufweisen, die die Möglichkeit der Echtzeitaufzeichnung gepufferter Roh- Sensordaten von der Vibrations- und/oder Temperatursignal- Verarbeitungschaltung 20 und 22 zwecks Echtzeitanalyse und/oder Aufzeichnung für nachfolgende Spektralanalyse und/oder statistische Verarbeitung mittels externer Einrichtungen bieten. Eine Feldwartungseinrichtung, eingesetzt zur Durchführung der erforderlichen Wartungs-Prüfungen/Tests, die zu dem Betriebszustand der Lageranordnung in Beziehung stehen können oder nicht, können über die Anschlüsse 84 und 86 gespeist werden. Beispielsweise kann über den Ausgangsanschluß 84 ein Spektralanalysator angeschlossen werden, um die Antriebswellen-Auswuchtung nach einer erforderlichen periodischen Verlegung zu Inspektionszwecken und daran anschließender Wiederzusammensetzung zu messen.
Im Licht der obigen Lehre ist eine Vielfalt von Modifikationen und Abänderungen möglich. Beispielsweise enthält das oben beschriebene Lageranordnungs-Überwachungssystem Komponenten und Schaltungsteile zur kontinuierlichen Echtzeitüberwachung, sowohl von Vibrations- als auch Temperatursignalen der Duplex-Lageranordnung. Alternative Ausführungsformen des Lageranordnungs-Überwachungssystems können auch auf Komponenten und Schaltungsteilen basieren, die oben erläutert wurden und eine kontinuierliche Echtzeitüberwachung von ausschließlich Vibrationspegeln oder ausschließlich Temperaturen der Duplexlageranordnung bereitzustellen. Alternativ kann das Lageranordnungs-Überwachungssystem so arbeiten, daß es nur ein einziges Vibrationsalarmsignal für die Signalisierung über starker Vibrationspegel, d. h. starker Vibrationen innerhalb der Duplex-Lageranordnung aufgrund von Lagerdefekten liefert. Darüber hinaus kann das oben beschriebene Lageranordnungs-Überwachungssystem in Kombination mit einer Hängelageranordnung oder mit anderen Typen von Antriebsstrang- Stützlagern eingesetzt werden.
Darüber hinaus kann das oben beschriebene Lageranordnungs- Überwachungssystem so konfiguriert sein, daß es zusätzlich zu der Duplex- Lageranordnung ein oder mehrere Hängelager überwacht. Es können mehrere Lager durch Multiplexen zusätzlicher Sensoreinrichtungen in die oben beschriebenen Vibrations- und/oder Temperatursignal- Verarbeitungsschaltungen überwacht werden. Alternativ können mehrere Lager dadurch überwacht werden, daß man die oben beschriebenen Signalverarbeitungsschaltungen zur Verwendung mit zusätzlichen Sensoreinrichtungen kopiert, wobei auf einer einzigen Anzeigetafel eine kombinierte Ausgabe erfolgt. Die Anzeigetafel für diese Ausführungsformen läßt sich in der Weise modifizieren, daß sie einen zusätzlichen Wählschalter enthält (vgl. Position 90 in Fig. 13), mit dem selektiv die Anzeigedaten und/oder Signale von einer bestimmten Lageranordnung abrufbar sind.

Claims

1. Ein Lageranordungs-Überwachungssystem (10) in Verbindung mit einer Stützlageranordnung (120) für eine drehende Welle (110), wobei die Stützlageranordnung (120) mindestens ein Lager (124 oder 126) aufweist, umfassend:

a) eine Vibrationssensoreinrichtung (12) zum kontinuierlichen Überwachen komplexer Vibrationen, die von der Stützlageranordnung (120) ausgehen, und zum Liefern komplexer Vibrationsstromsignale (26S), die jenen Vibrationen entsprechen;

b) eine Vibrationssignal-Verarbeitungsschaltungseinrichtung (230), die ansprechend auf die komplexen Vibrationsstromsignale (26S) arbeitet, um mindestens ein Vibrationsalarmsignal (38AS1 oder 38AS2) zu liefern, welches anzeigt, daß die Stützlageranordnung (120) übermäßige Vibrationspegel erleidet, wobei die Vibrationssignal-Verarbeitungsschaltungseinrichtung (20) beinhaltet:

ba) eine Einrichtung (28) zum Filtern der komplexen Vibrationsstromsignale (26S), um komplexe Vibrationssignale (28S) zu liefern;

bb) eine Einrichtung zum Umsetzen der komplexen Vibrationssignale (28S) in Gleichspannungssignale (30S);

bc) eine Einrichtung (32) zum Erzeugen mindestens einer Referenzspannung (32V1 oder 32V2), kennzeichnend für übermäßige Vibrationspegel in der Stützlageranordnung (120), wobei die mindestens eine Referenzspannung (32V1 oder 32V2) der Verschlechterung der Stützlageranordnung (120) entspricht,

bd) eine Einrichtung (34) zum Vergleichen der mindestens einen Referenzspannung (32V1 oder 32V2) und der Gleichspannungssignale (30S), um Signalimpulse (34SP1 oder 34SP2) immer dann zu erzeugen, wenn die Gleichspannungssignale (30S) die mindestens eine Referenzspannung (32V1 oder 32V2) übersteigen;

be) eine Einrichtung (36, 38), die ansprechend auf die Signalimpulse (34SP1 oder 34SP2) arbeitet, um mindestens ein Vibrationsalarmsignal (38AS1 oder 38AS2) zu erzeugen; und

c) eine Alarmteilsystemeinrichtung (24), die ansprechend auf das mindestens eine Vibrationsalarmsignal (38AS1 oder 38AS2) anspricht, um eine Echtzeit-Frühwarnung bezüglich der Verschlechterung der Stützlageranordnung (120) als Ergebnis ihres Ermüdungsverschleißes aufgrund übermäßiger Vibrationspegel zu liefern;

dadurch gekennzeichnet, daß

d) die Filtereinrichtung (28) ein Bandpaßfilter ist, welches eine vorbestimmte Bandbreite der komplexen Vibrationsstromsignale (26S) durchläßt, um die komplexen Vibrationssignale (28S) zu liefern, und komplexe Vibrationsstromsignale (26S) mit Frequenzen oberhalb und unterhalb der vorbestimmten Bandbreite sperrt, weil die vorbestimmte Bandbreite derart gewählt ist, daß das Eigenresonanz-Frequenzband der Stützlageranordnung (120) und die hinzugefügte Resonanzfrequenz der Vibrationssensoreinrichtung (12) außerhalb der vorbestimmten Bandbreite liegen;

e) wobei die Erzeugungseinrichtung (36, 28) eine Zeitverzögerungs-Teilschaltungseinrichtung (36) enthält, die ansprechend auf die Signalimpulse (34SP1 oder 34SP2) arbeitet und das mindestens eine Vibrationsalarmsignal (38AS1 oder 38AS2) dann bereitstellt, wenn die Signalimpulse (34SP1 oder 34SP2) innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne eine vorbestimmte Anzahl übersteigen.

2. Die Kombination nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (36, 38) außerdem eine Blockierschaltungseinrichtung (38) aufweist, die ansprechend auf Alarmsignale (36AS 1 oder 36AS2) seitens der Zeitverzögerungs-Teilschaltungseinrichtung (36) das mindestens eine Vibrationsalarmsignal (38AS1 oder 38AS2) einstellt.

3. Die Kombination nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß a) die Vibrationssignal-Verarbeitungsschaltungseinrichtung (20) in der Weise arbeitet, daß sie ein erstes Vibrationsalarmsignal (38AS1), gemäß dem die Stützlageranordnung (120) Nenn-Vibrationspegel übersteigt, und ein zweites Vibrationsalarmsignal (38AS2), gemäß dem die Stützlageranordnung (120) übermäßige Vibrationspegel erleidet, liefert;

b) die Erzeugungseinrichtung (32) in der Weise arbeitet, daß sie eine erste Referenzspannung (32 V 1), gemäß dem die Stützlageranordnung (120) Nenn-Vibrationspegel überschreitet, und eine zweite Referenzspannung (32V2), gemäß der die Stützlageranordnung (120) übermäßige Vibrationspegel erleidet, erzeugt;

c) die Vergleichereinrichtung (34) die Gleichspannungssignale (30S) und die erste Referenzspannung (32 V 1) vergleicht und einen ersten Signalimpuls (34SP1) immer dann erzeugt, wenn die Gleichspannungssignale (30S) die erste Referenzspannung (32 V 1) übersteigen, und die Gleichspannungssignale (3305) und die zweite Referenzspannung (32V2) vergleicht, um einen zweiten Signalimpuls (34SP2) immer dann zu erzeugen; wenn die Gleichspannungssignale (30S) die zweite Referenzspannung (32V2) übersteigen; und

d) die Zeitverzögerungs-Teilschaltungseinrichtung (36) ansprechend auf die ersten Signalimpulse (34SP1) das erste Vibrationsalarmsignal (38A51) liefert, wenn die ersten Signalimpulse (34SP1) die vorbestimmte Anzahl innerhalb der vorbestimmten Zeitspanne übertragen, und ansprechend auf die zweiten Signalimpulse (34SP2) das zweite Vibrationsalarmsignal (38AS2) liefert, wenn die zweiten Signalimpulse (34SP2) die vorbestimmte Anzahl innerhalb der vorbestimmten Zeitspanne übersteigen.

4. Die Kombination nach Anspruch 1 mit dem Lageranordnungs-Überwachungssystem nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch

a) eine erste Temperatursensoreinrichtung (14 oder 16) zum dauernden Überwachen der Betriebstemperatur jedes Lagers (124 oder 126) der Stützlageranordnung (120) und zum Bereitstellen von Lagerbetriebstemperatur-Stromsignalen (40S 1 oder 40S3), die der Betriebstemperatur entsprechen;

b) eine zweite Temperatursensoreinrichtung (18) zum Bereitstellen von Temperaturstromsignalen (40S2); und

c) eine Temperatursignal-Verarbeitungsschaltungseinrichtung (22), die ansprechend auf die Lagerbetriebstemperatur-Stromsignale (40S 1 oder 40S3) und die Temperaturstromsignale (40S2) anspricht, um ein Temperaturalarmsignal (50AS) bereitzustellen;

d) wobei die Alarmteilsystemeinrichtung (24) ansprechend auf das Temperaturalarmsignal (50AS) eine Echtzeit-Frühwarnung bezüglich einer anstehenden katastrophalen Störung der Stützlageranordnung (120) aufgrund einer dort herrschenden übermäßigen Betriebstemperatur liefert;

e) wobei die von der zweiten Temperatursensoreinrichtung (18) gelieferten Temperaturstromsignale (40S2) Umgebungstemperaturstromsignale sind, kennzeichnend für die Umgebungslufttemperatur in der Nachbarschaft der Stützlageranordnung (120); und

die Temperatursignalverarbeitungseinrichtung (22) beinhaltet:

ea) eine Einrichtung zum Transformieren der Lagerbetriebstemperatur-Stromsignale (40S 1 oder 40S3) und der Umgebungstemperaturstromsignale (40S2) in entsprechende Differenztemperatursignale (42S1 oder 42S2),

eb) eine Einrichtung (44) zum Erzeugen einer Referenzspannung (44S) entsprechend einer vorbestimmten Temperaturdifferenz, welche kennzeichnend ist für eine anstehende katastrophale Störung der Stützlageranordnung (120) aufgrund übermäßiger Betriebstemperatur, und

ec) eine Einrichtung (46-1 oder 46-2) zum Vergleichen der Differenztemperatursignale (42S1 oder 42S2) und der Referenzspannung (45) und zum Erzeugen des Temperaturalarmsignals (50AS) immer dann, wenn die Differenztemperatursignale (42S 1 oder 42S2) die Referenzspannung (44S) überschreiten.

5. Die Kombination nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Vibrationssignal-Verarbeitungsschaltungseinrichtung ein erstes Vibrationsalarmsignal (38AS1) liefert, welches signalisiert, daß die Stützlageranordnung (120) Nenn-Vibrationspegel übersteigt, und ein zweites Vibrationsalarmsignal (38AS2) liefert, welches signalisiert, daß die Stützlageranordnung (120) übermäßige Vibrationspegel erleidet;

b) die Erzeugungseinrichtung (32) eine erste Referenzspannung (32V1) erzeugt, welche signalisiert, daß die Stützlageranordnung (120) Nenn-Vibrationspegel überschreitet, und eine zweite Referenzspannung (32V2) erzeugt, die signalisiert, daß die Stützlageranordnung (120) exzessive Vibrationspegel erleidet;

c) die Vergleichereinrichtung (34) die Gleichspannungssignale (30S) und die erste Referenzspannung (32V1) vergleicht und einen ersten Signalimpuls (34SP1) immer dann erzeugt, wenn die Gleichspannungssignale (30S) die erste Referenzspannung (32V1) überschreiten, und die Gleichspannungssignale (30S) mit der zweiten Referenzspannung (32V2) vergleicht und einen zweiten Signalimpuls (34SP2) immer dann erzeugt, wenn die Gleichspannungssignale (30S) die zweite Referenzspannung (32V1) überschreiten; und

d) die Zeitverzögerungs-Teilschaltungseinrichtung (36) ansprechend auf die ersten Signalimpulse (34SP1) das erste Vibrationsalarmsignal (38AS1) dann liefert, wenn die erste Signalimpulse (34SP1) die vorbestimmte Anzahl innerhalb der vorbestimmten Zeitspanne übersteigen, und ansprechend auf die zweiten Signalimpulse (34SP2) das zweite Vibrationsalarmsignal (38AS2) liefert, wenn die zweiten Signalimpulse (34SP2) die vorbestimmte Anzahl innerhalb der vorbestimmten Zeitspanne übersteigen.

6. Die Kombination nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Vergleichereinrichtung (46-1 oder 46-2) Signalimpulse (46SP1 oder 46SP2) immer dann liefert, wenn die Differenztemperatursignale (42S 1 oder 42S2) die Referenzspannung (44S) übersteigen, und

b) die Temperatursignal-Verarbeitungseinrichtung (24) eine Zeitverzögerungs-Teilschaltungseinrichtung (48) enthält, die ansprechend auf die Signalimpulse (46SP1 oder 46SP2) das Temperaturalarmsignal (50A5) dann liefert, wenn die Signalimpulse (46SP1 oder 46SP2) eine vorbestimmte Anzahl innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne übersteigen.

7. Die Kombination nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Alarmteilsystemeinrichtung (24) aufweist:

a) Cockpit-Anleitungsgeräte (42), die ansprechend auf das mindestens eine Vibrationsalarmsignal (38AS1 oder 38AS2) und das Temperaturalarmsignal (50AS) aktiviert werden, um die Echtzeit-Frühwarnung bezüglich der Verschlechterung der Stützlageranordnung (120) als Ergebnis von deren Ermüdungsverschleiß aufgrund exzessiver Vibrationspegel und bezüglich einer anstehenden katastrophalen Störung der Stützlageranordnung (120) aufgrund der dort herrschenden übermäßigen Betriebstemperatur zu liefern; und

b) eine Signalkoppeleinrichtung (60), die eine Schnittstelle bezüglich der Vibrationssignal-Verarbeitungsschaltungseinrichtung (20), der Temperatursignal-Verarbeitungsschaltungseinrichtung (22) und den Cockpit-Anleitungsgeräten (62) bildet, um das mindestens eine Vibrationsalarmsignal (38AS1 oder 38AS2) und das Temperaturalarmsignal (50AS) von der Vibrationssignal-Verarbeitungsschaltungseinrichtung (20) bzw. der Temperatursignal-Verarbeitungsschaltungseinrichtung (22) an das entsprechende Cockpit-Anleitungsgerät (62) zu legen.

8. Lageranordnungs-Überwachungssystem (10) in Verbindung mit einer Stützlageranordnung (120), die mindestens ein Lager (124 oder 126) für eine drehende Welle (120) enthält, umfassend:

a) eine erste Temperatursensoreinrichtung (14 oder 16) zum kontinuierlichen Überwachen der Betriebstemperatur jedes Lagers (124 oder 126) der Stützlageranordnung (120) und zum Bereitstellen von Lagerbetriebstemperatur-Stromsignalen (40S1 oder 40S3), die der Betriebstemperatur entsprechen,

b) eine zweite Temperatursensoreinrichtung (18) zum Bereitstellen von Temperaturstromsignalen (40S2);

c) eine Temperatursignal-Verarbeitungsschaltungseinrichtung (22), die ansprechend auf die Lagerbetriebstemperatur-Stromsignale (40S 1 oder 40S3) und die Temperaturstromsignale (40S2) ein Temperaturalarmsignal (40AS) liefert; und ·

d) eine Alarmteilsystemeinrichtung (24), die ansprechend auf das Temperaturalarmsignal (50AS) einer Echtzeit-Frühwarnung bezüglich einer anstehenden katastrophalen Störung der Stützlageranordnung (120) aufgrund dort herrschender übermäßiger Betriebstemperatur liefert; dadurch gekennzeichnet, daß

e) die Temperaturstromsignale (40S2) von der zweiten Temperatursensoreinrichtung (18) Umgebungstemperaturstromsignale sind, die kennzeichnend für eine Umgebungslufttemperatur in der Nachbarschaft der Stützlageranordnung (120) sind, wobei die Temperatursignal-Verarbeitungseinrichtung (22) enthält:

ea) eine Einrichtung (42) zum Transformieren der Lagerbetriebstemperatur-Stromsignale (40S1 oder 40S3) und der Umgebungstemperatur-Stromsignale (40S2) in entsprechende Differenztemperatursignale (42S 1 oder 42S2),

eb) eine Einrichtung (44) zum Erzeugen einer Referenzspannung (44S) entsprechend einer vorbestimmten Temperaturdifferenz, die auf eine anstehende katastrophale Störung der Stützlageranordnung (120) aufgrund übermäßig hoher Betriebstemperatur hinweist und

ec) eine Einrichtung (46-1 oder 46-2) zum Vergleichen der Differenztemperatursignale (42S 1 oder 42S2) und der Referenzspannung und zum Erzeugen des Temperaturalarmsignals (50AS) immer dann, wenn die Differenztemperatursignale (42S 1 oder 42S2) die Referenzspannung (44S) überschreiten;

ed) wobei die Vergleichereinrichtung (46-1 oder 46-2) Signalimpulse (46SP1 oder 46SP2) immer dann liefert, wenn die Differenztemperatursignale (42S 1 oder 42S2) die Referenzspannung (44S) überschreiten, und

ee) wobei die Temperatursignal-Verarbeitungseinrichtung (22) eine Zeitverzögerungs-Teilschaltungseinrichtung (48) enthält, die ansprechend auf die Signalimpulse (46SP1 oder 46SP2) das Temperaturalarmsignal (50AS) dann liefert, wenn die Signalimpulse (46SP1 oder 46SP2) innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne eine vorbestimmte Anzahl übersteigen.