DE69824212T2

DE69824212T2 - Einzelreihiges Lager mit Überwachungsvorrichtung

Info

Publication number: DE69824212T2
Application number: DE69824212T
Authority: DE
Inventors: Pierre Bourgeois-Jacquet; Godfrey Attleborough HANDS
Original assignee: SKF Engineering and Research Centre BV
Current assignee: SKF Engineering and Research Centre BV
Priority date: 1997-01-24
Filing date: 1998-01-21
Publication date: 2009-09-24
Anticipated expiration: 2018-01-22
Also published as: US5971619A; ES2219834T3; NL1005088C2; DE69824212D1

Description

Die Erfindung betrifft ein Lager mit zwei gegenüberliegenden Ringen und einer einzelnen Reihe von Rollkugeln, die in den Rollbahnen jedes Rings untergebracht sind. Ein solches Lager ist in EP-A-228732 offen gelegt.
Insbesondere stellen die harten Bedingungen, denen Kräne auf Öl- und Gasplattformen in der Nordsee ausgesetzt sind, ein hohes Risiko dar. Um katastrophale Ausfälle der Lager zu vermeiden, wurde von Behörden festgelegt, dass sie regelmäßig zu überprüfen sind. Dazu muss der Kran entfernt werden, so dass das Lager für die Inspektion zugänglich gemacht wird. Dieser Vorgang ist sehr zeitaufwändig und führt zu einer fast unakzeptablen Stillstandszeit des Krans. Darüber hinaus sind die bei einer derartigen Inspektion auftretenden Kosten hoch.
Die Kugeldrehverbindungen sind insbesondere im Hinblick auf das Entstehen von Rissen in kritischen Bereichen zu untersuchen. Gewöhnlich werden kleine Risse akzeptiert, besonders in Fällen, in denen die Rissausbreitung aufgrund der bei der Herstellung verwendeten Materialien und metallurgischen Prozesse recht langsam erfolgt. Allerdings ist eine regelmäßige Überprüfung notwendig, um zu gewährleisten, dass die Kugeldrehverbindung ausgewechselt wird, sobald die Risse zu groß werden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Verfahrens, welches das Erkennen von Oberflächenbeschädigungen und Schäden unterhalb der Oberfläche der Rollbahnen und von Rissen in Kugellagern mit einer einzelnen Reihe von Kugeln ermöglicht, ohne dass dazu die Demontage des Krans erforderlich wird.
Diese Aufgabe wird mithilfe eines Lagers gelöst, wie es in Anspruch 1 definiert ist. Wenigstens einer der Ringe trägt zwei Ultraschall-Abtastvorrichtungen, die sich auf den entgegengesetzten Seiten zu der Rollbahn des anderen Rings befinden, um spezielle Bereiche des anderen Rings nach einer relativen Drehung der Ringe abzutasten, wobei die Ultraschall-Abtastvorrichtungen so ausgerichtet sind, dass ihre Ultraschallwellen einander in einem Bereich schneiden, der außerhalb der Rollbahn des anderen Rings liegt.
Mithilfe der beiden Ultraschall-Abtastvorrichtungen kann ein zuverlässiges Abtasten des gesamten Querschnitts des fraglichen Rings ausgeführt werden. Dadurch sind speziell die stark belasteten Bereiche eines Kugellagers mit Kontakt an entfernten Punkten vollständig abgedeckt.
Dieses erfindungsgemäße Lager hat den Vorteil, dass es eine ununterbrochene Inspektion über 360° des untersuchten Rings ermöglicht.
Unter Zuhilfenahme der Ultraschall-Abtastvorrichtungen können die Ringe untersucht werden, ohne den Kran zu demontieren. Darüber hinaus sind die ermittelten Abtastergebnisse aufgrund der Tatsache, dass sowohl der Oberflächenbereich der Rollbahnen als auch der Innenaufbau des fraglichen Rings untersucht werden können, sehr zuverlässig.
Konkret können die Ultraschall-Abtastvorrichtungen gegenüber dem anderen Ring neben der Rollbahn dieses Rings angeordnet und so ausgerichtet sein, dass die erzeugten Ultraschallwellen in einem Winkel auf die Rollbahn des anderen Rings auftreffen. Durch diesen Vorgang des Auftreffens der Ultraschallwellen wird eine hohe Auflösung erreicht, durch die sich das Abtastvermögen der Sensoren weiter verbessert.
Vorzugsweise treffen die Ultraschallwellen in einem Winkel zwischen 35 und 70 Grad zu einer Radiallinie auf die Rollbahn auf; konkret können die Ultraschallwellen in einem Winkel zwischen 35 und 55 Grad auf die Rollbahn auftreffen. Sehr gute Ergebnisse werden in dem Fall erzielt, in dem die Ultraschallwellen in einem Winkel von etwa 45 Grad auf die Rollbahn auftreffen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer in der Figur abgebildeten Ausführungsform näher beschrieben.
Die Figur zeigt ein Vierpunkt-Kugellager, welches einen Außenring 1, einen Innenring 2 und eine Reihe von Kugeln aufweist, die diese Ringe 1 und 2 aneinander halten. Die Kugeln 3 befinden sich in der Rollbahn 4 des Außenrings und in der Rollbahn 5 des Innenrings.
Während des Betriebs ist der Außenring 1 mit einer Haltestruktur, zum Beispiel dem Fuß eines Krans, verbunden. Auf den Innenring 2 wird die Krankonstruktion an sich montiert. Dazu sind Löcher 6 in dem Innenring vorhanden, die Befestigungsbolzen aufnehmen können. Außerdem verfügt der Innenring auf seinem Innenumfang über eine Zahnstange 7, die mit einem Ritzel zusammenwirken kann, um die Krankonstruktion zu drehen.
Wie allgemein üblich, sind Dichtungen 8, 9 vorgesehen, um den Lagerzwischenraum zwischen den Ringen 1 und 2 abzudichten.
Erfindungsgemäß sind zwei Sensorvorrichtungen 10, 11 in radiale Löcher 12 im Außenring eingefügt worden. Die Sensorvorrichtungen 10, 11 umfassen ein Gehäuse 13, eine Welle 14 sowie eine Vorrichtung 15 zum Befestigen der Welle 14 in einer bestimmten Position innerhalb des Gehäuses 13. Das andere Ende der Welle 14 weist eine Einrichtung zum Andrücken der Ultraschall-Sensoren an den Außenumfang 18 des Innenrings 2 oder an den Innenumfang des Außenrings auf.
Die Sensoren sind so ausgerichtet worden, dass der Weg der emittierten Ultraschallwellen schräg ist, wie durch die Linien 19 angegeben. Diese Wege der Ultraschallwellen treffen auf die Rollbahn 5 des Innenrings 2 auf. Insbesondere treffen sie auf die Punkte 20, 21 auf, bei denen es sich um die am stärksten belasteten Bereiche eines Vierpunkt-Kugellagers handelt.
Mithilfe der Sensoren 17 ist es daher möglich, eine sehr genaue Einschätzung des Bereiches der Rollbahn 5 und der zugrunde liegenden Konstruktion des Innenrings 2 zu erhalten, die am stärksten beansprucht wird.
Die Wege 19 der Ultraschallwellen kreuzen einander an einem Punkt 22, der sich außerhalb der Rollbahn 5 befindet. Dadurch kann auch dieser stark beanspruchte Bereich genau abgetastet werden.
Die Figur zeigt zwei Sensorvorrichtungen 10, 11, die imstande sind, den Innenring abzutasten. Natürlich ist es ebenso möglich, Sensorvorrichtungen in den Innenring einzusetzen, um die entsprechenden Bereiche im Außenring abzutasten.
Zwar wird in der Beschreibung Bezug auf eine abgebildete Ausführungsform genommen, deren Außenring mit einer Haltestruktur verbunden ist, doch es ist auch eine alternative Ausführungsform möglich, deren Innenring mit der Haltestruktur verbunden ist. In jenem Fall befindet sich die Zahnstange auf dem Außenumfang des Außenrings. Weiterhin ist es möglich, dass die Zahnstange auf dem nicht rotierenden Ring angeordnet ist.

Claims

Lager mit zwei gegenüberliegenden Ringen (1, 2) und einer einzelnen Reihe von Rollkugeln (3), die in den Rollbahnen (4, 5) jedes Rings untergebracht sind, wobei wenigstens einer der Ringe (1, 2) zwei Ultraschall-Abtastvorrichtungen (10, 11) trägt, die sich auf den entgegengesetzten Seiten zu der Rollbahn (4, 5) des anderen Rings (1, 2) befinden, um spezielle Bereiche (20, 21) des anderen Rings nach einer relativen Drehung der Ringe abzutasten, und wobei die Ultraschall-Abtastvorrichtungen (10, 11) so ausgerichtet sind, dass ihre Ultraschallwellen einander in einem Bereich (22) schneiden, der außerhalb der Rollbahn (5) des anderen Rings liegt.
Lager nach Anspruch 1, wobei die Ultraschall-Abtastvorrichtung (10, 11) gegenüber dem anderen Ring (1, 2) neben der Rollbahn (4, 5) des Rings angeordnet und so ausgerichtet ist, dass erzeugte Ultraschallwellen seitlich auf die Rollbahn (4, 5) des anderen Rings (1, 2) auftreffen.
Lager nach Anspruch 2, wobei die Ultraschallwellen einen Winkel zwischen 35 und 70 Grad zu einer Radiallinie des Lagers aufweisen.
Lager nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Ultraschallwellen in einem Winkel zischen 35 und 55 Grad liegen.
Lager nach Anspruch 2, 3 oder 4, wobei die Ultraschallwellen einen Winkel von 45 Grad einnehmen.
Lager nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Ultraschall-Abtastvorrichtungen (10, 11) so ausgerichtet sind, dass ihre Ultraschallwellen auf gegenüberliegende Teile (20, 21) der Rollbahn (5) des anderen Rings (2) auftreffen.
Lager nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei jede Ultraschall-Abtastvorrichtung (10, 11) in einem Durchgangsloch (12) des Lagerrings (1) untergebracht ist.
Lager nach Anspruch 7, wobei jedes Loch (12) radial ausgerichtet ist.
Lager nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei jede Ultraschall-Abtastvorrichtung einen Sensor (17) umfasst, der gegen den anderen Ring (2) vorgespannt ist.
Lager nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Lager ein Vierpunkt-Kugellager ist.