ITTO20010441A1

ITTO20010441A1 - DETECTION DEVICE FOR THE OPERATING PARAMETERS FOR RAILWAY BEARINGS.

Info

Publication number: ITTO20010441A1
Application number: IT2001TO000441A
Authority: IT
Inventors: Roberto Moretti; Matteo Genero; Silvano Sema; Enrico Rolih
Original assignee: Skf Ind Spa
Priority date: 2001-05-09
Filing date: 2001-05-09
Publication date: 2002-11-10
Also published as: ITTO20010441A0

Description

Descrizione a corredo di una domanda di brevetto per invenzione industriale dal titolo: DISPOSITIVO DI RILEVAMENTO DEI PARAMETRI DI FUNZIONAMENTO PER CUSCINETTI AD USO FERROVIARIO. Description accompanying a patent application for industrial invention entitled: DEVICE FOR DETECTION OF THE OPERATING PARAMETERS FOR BEARINGS FOR RAILWAY USE.

DESCRIZIONE DESCRIPTION

La presente invenzione è relativa ad un dispositivo di rilevamento dei parametri di funzionamento per cuscinetti ad uso ferroviario. The present invention relates to a device for detecting the operating parameters for bearings for railway use.

La domanda di brevetto italiana No. T096A000752 descrive un dispositivo di rilevamento della velocità di rotazione applicato su un cuscinetto per assili ferroviari, e comprendente una ruota magnetica generatrice di impulsi; un sensore affacciato alla ruota magnetica per la ricezione degli impulsi; due schermi di tenuta montati su di un anello rotante e su di un anello non rotante del cuscinetto, e supportanti, rispettivamente, la ruota magnetica ed il sensore. Italian patent application No. T096A000752 describes a rotation speed detection device applied to a bearing for railway axles, and comprising a magnetic wheel generating pulses; a sensor facing the magnetic wheel for receiving the impulses; two sealing shields mounted on a rotating ring and on a non-rotating ring of the bearing, and supporting, respectively, the magnetic wheel and the sensor.

Scopo della presente invenzione è quello di realizzare un dispositivo di rilevamento dei parametri di funzionamento per cuscinetti ad uso ferroviario, il quale oltre a presentare delle qualità di tenuta superiori a quelle presentante dal dispositivo descritto nella domanda di brevetto sopra menzionata, sia anche definito da un ridotto numero di componenti consentendone una semplice ed economica realizzazione. The purpose of the present invention is to provide a device for detecting the operating parameters for bearings for railway use, which in addition to having sealing qualities superior to those of the device described in the aforementioned patent application, is also defined by a reduced number of components allowing a simple and economical realization.

Secondo la presente invenzione viene realizzato un dispositivo di rilevamento dei parametri di funzionamento per cuscinetti ad uso ferroviario provvisti di un anello rotante e di un anello non rotante coassiali ad un asse di rotazione del cuscinetto stesso, il dispositivo comprendendo: According to the present invention, a device for detecting the operating parameters is provided for bearings for railway use provided with a rotating ring and a non-rotating ring coaxial to a rotation axis of the bearing itself, the device comprising:

- uno schermo di tenuta montato sull'anello non rotante; - a sealing screen mounted on the non-rotating ring;

una guarnizione di tenuta solidale allo schermo e contattante una superficie di strisciamento solidale all'anello rotante; a sealing gasket integral with the screen and contacting a sliding surface integral with the rotating ring;

- un elemento generatore di un segnale solidale alla superficie di strisciamento stessa e disposto all'interno dello schermo; ed - a signal generating element integral with the sliding surface itself and arranged inside the screen; and

- un sensore, il quale è affacciato all'elemento generatore per la lettura del segnale stesso, ed è montato attraverso lo schermo. - a sensor, which faces the generator element for reading the signal itself, and is mounted across the screen.

L'invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui: The invention will now be described with reference to the attached drawings, which illustrate a non-limiting example of embodiment, in which:

- la figura 1 è una vista in sezione assiale con parti asportate per chiarezza, di una prima preferita forma di realizzazione di un dispositivo di rilevamento dei parametri di funzionamento per cuscinetti ad uso ferroviario realizzato secondo la presente innovazione; Figure 1 is an axial sectional view with parts removed for clarity, of a first preferred embodiment of a device for detecting the operating parameters for bearings for railway use made according to the present invention;

- la figura 2 è una vista in sezione assiale, con parti asportate per chiarezza, di una seconda preferita forma di realizzazione del dispositivo della figura 1; Figure 2 is an axial sectional view, with parts removed for clarity, of a second preferred embodiment of the device of Figure 1;

- la figura 3 è una vista in sezione assiale, con parti asportate per chiarezza, di una terza preferita forma di realizzazione del dispositivo della figura 1; e Figure 3 is an axial sectional view, with parts removed for clarity, of a third preferred embodiment of the device of Figure 1; And

- le figure 4 e 5 sono viste frontali, in scala diminuita, di rispettive possibili configurazioni di uno qualsiasi dei dispositivi delle figure 1, 2 e 3. - Figures 4 and 5 are front views, on a reduced scale, of respective possible configurations of any of the devices of Figures 1, 2 and 3.

Con riferimento alla figura 1, con 1 è indicato nel suo complesso un dispositivo di rilevamento dei parametri di funzionamento di un cuscinetto 2 ad uso ferroviario comprendente un anello 3 rotante ed un anello 4 non rotante coassiali tra loro e ad un asse A di rotazione (figura 3) del cuscinetto 2 stesso. With reference to Figure 1, 1 indicates as a whole a device for detecting the operating parameters of a bearing 2 for railway use comprising a rotating ring 3 and a non-rotating ring 4 coaxial to each other and to a rotation axis A ( figure 3) of bearing 2 itself.

Il dispositivo 1 comprende uno schermo 5 di tenuta montato sull'anello 4 non rotante, un elemento 6 anulare montato sull'anello 3 rotante, ed una guarnizione 7 di tenuta solidale allo schermo 5 e provvista di un labbro 8 rivolto verso l'elemento 6. The device 1 comprises a sealing screen 5 mounted on the non-rotating ring 4, an annular element 6 mounted on the rotating ring 3, and a sealing gasket 7 integral with the screen 5 and provided with a lip 8 facing the element 6 .

In particolare, in una sezione assiale intesa come una sezione realizzata mediante un piano passante per l'asse A e per un diametro qualsiasi del cuscinetto 2, lo schermo 5 presenta una forma sostanzialmente a L, e comprende una parete 9 cilindrica montata all'interno ed a contatto dell'anello 4 non rotante, ed un parete 10 anulare, la quale si estende trasversalmente all'asse A tra i due anelli 3 e 4 a partire della parete 9 verso l'anello 3. La parete 10 anulare è, inoltre, provvista di un foro lOf passante, e supporta la guarnizione 7 in corrispondenza di una propria estremità radiale interna libera. In particular, in an axial section intended as a section made by means of a plane passing through the axis A and for any diameter of the bearing 2, the shield 5 has a substantially L-shape, and comprises a cylindrical wall 9 mounted inside and in contact with the non-rotating ring 4, and an annular wall 10, which extends transversely to the axis A between the two rings 3 and 4 starting from the wall 9 towards the ring 3. The annular wall 10 is also , provided with a through hole 10f, and supports the gasket 7 at its own free internal radial end.

L'elemento 6 comprende una parete 11 cilindrica, la quale è calettata sull'anello 3, ed è radialmente delimitata verso l'interno da una superficie lls cilindrica disposta in contatto strisciante con il labbro 8. L'elemento 6 comprende, inoltre, una parete 12 anulare, la quale è trasversale all'asse A ed è assialmente sfalsata verso l'esterno del cuscinetto 2 rispetto alla parete 10, ed una appendice 13 radiale esterna di forma sostanzialmente troncoconica definente con il sensore 16 una intercapedine 13f aperta verso l'esterno del cuscinetto 2. The element 6 comprises a cylindrical wall 11, which is keyed onto the ring 3, and is radially delimited inwards by a cylindrical surface 11s arranged in sliding contact with the lip 8. The element 6 also comprises a annular wall 12, which is transverse to the axis A and is axially offset towards the outside of the bearing 2 with respect to the wall 10, and an external radial appendage 13 of substantially frusto-conical shape defining with the sensor 16 a gap 13f open towards the bearing outer 2.

II dispositivo 1 comprende, inoltre, un elemento generatore 15 di un segnale disposto all'interno dello schermo 5, ed un sensore 16 alloggiato all'interno del foro lOf ed affacciato all'elemento generatore 15 per la lettura del segnale stesso. The device 1 also comprises an element 15 for generating a signal arranged inside the screen 5, and a sensor 16 housed inside the hole 10f and facing the generator element 15 for reading the signal itself.

L'elemento generatore 15 comprende una parete 17 cilindrica calettata sull'anello rotante 3 ad una distanza determinata dalla parete 11 lungo l'asse A, ed una parete 18 troncoconica, la quale è unita alla parete 17, e si estende a partire dalla parete 17 stessa verso lo schermo 5 con la propria parte concava rivolta verso lo schermo 5 stesso. L'elemento generatore 15 comprende, inoltre, una ruota fonica 19, la quale è disposta ad una sommità radiale esterna della parete 18, ed è definita da una parete cilindrica estendentesi verso lo schermo 5 coassialmente all'asse A ed affacciata al sensore 16. The generator element 15 comprises a cylindrical wall 17 keyed onto the rotating ring 3 at a determined distance from the wall 11 along the axis A, and a frusto-conical wall 18, which is joined to the wall 17, and extends from the wall 17 itself towards the screen 5 with its concave part facing the screen 5 itself. The generator element 15 also comprises a phonic wheel 19, which is arranged at an external radial top of the wall 18, and is defined by a cylindrical wall extending towards the screen 5 coaxially to the axis A and facing the sensor 16.

La ruota fonica 19 comprende una pluralità di denti 20 ed una pluralità di incavi 21 tra loro alternati e la cui rotazione attorno all'asse A, unitamente all'anello 3 rotante causa l'emissione di un segnale che viene captato dal sensore 16. In alternativa ai denti 20 ed agli incavi 21, è possibile prevedere una pluralità di zone magnetizzate con campi magnetici alternati: l'effetto sul sensore 16 sarà comunque identico potendo, infatti, intendersi equivalenti a dei poli positivi sia i denti 20 che le zone magnetizzate con campo positivo, ed equivalenti a dei poli negativi sia gli incavi 21 che le zone magnetizzate con campo negativo o viceversa. The phonic wheel 19 comprises a plurality of teeth 20 and a plurality of grooves 21 alternating with each other and whose rotation around the axis A, together with the rotating ring 3, causes the emission of a signal which is picked up by the sensor 16. In As an alternative to the teeth 20 and the recesses 21, it is possible to provide a plurality of magnetized areas with alternating magnetic fields: the effect on the sensor 16 will in any case be identical since, in fact, both the teeth 20 and the magnetized areas can be considered equivalent to positive poles. positive field, and equivalent to negative poles both the recesses 21 and the magnetized areas with negative field or vice versa.

Il sensore 16 comprende un corpo 22 principale montato attraverso il foro lOf in modo tale da garantire comunque una rapida rimozione del sensore 16 stesso in caso di avaria, un cavo 23 di collegamento del sensore 16 stesso ad una unità periferica di decodifica (di tipo noto e non illustrato), ed un elemento sensibile 24 disposto trasversalmente all'asse A in posizione affacciata alla ruota fonica 19. The sensor 16 comprises a main body 22 mounted through the hole 10f in such a way as to ensure in any case a rapid removal of the sensor 16 itself in case of failure, a cable 23 for connecting the sensor 16 itself to a peripheral decoding unit (of known type and not shown), and a sensitive element 24 arranged transversely to the axis A in a position facing the phonic wheel 19.

A sua volta, il corpo 22 comprende una testa 25, la quale è disposta all'interno del cuscinetto 2 per alloggiare l'elemento sensibile 24, e presenta una superficie 26 di estremità trasversale all'asse A, ed un fianco 27 radiale interno parallelo all'asse A stesso ed impegnato direttamente nel foro lOf. In turn, the body 22 comprises a head 25, which is arranged inside the bearing 2 to house the sensitive element 24, and has an end surface 26 transversal to the axis A, and an internal radial flank 27 parallel axis A itself and directly engaged in the hole lOf.

L'elemento sensibile 24 è operativamente disposto lungo il fianco 27 e, così come è illustrato nella figura 4, il sensore 16 e l'elemento sensibile 24 stesso si estendono attorno all'asse A stesso per un arco di circonferenza di ampiezza determinata o pari, in alternativa, così come è illustrato nella figura 5, ad un angolo giro. The sensitive element 24 is operationally arranged along the side 27 and, as shown in Figure 4, the sensor 16 and the sensitive element 24 itself extend around the axis A itself for an arc of circumference of a given or equal width. alternatively, as shown in Figure 5, at a rounded angle.

Il dispositivo 1 di rilevamento testé descritto è particolarmente idoneo ad essere applicato su di un cuscinetto 2 per applicazioni ferroviarie, e, semplicemente inserendo una pluralità di trasduttori analoghi all'elemento sensibile 24 all'interno del sensore 16, può essere anche utilizzato per il rilevamento di una molteplicità di parametri, quali, ad esempio, la velocità ed il senso di rotazione, la temperatura, la vibrazione, l'umidità, o l'eventuale presenza di fumi. The detection device 1 just described is particularly suitable for being applied on a bearing 2 for railway applications, and, simply by inserting a plurality of transducers similar to the sensitive element 24 inside the sensor 16, it can also be used for detection. a multiplicity of parameters, such as, for example, the speed and direction of rotation, temperature, vibration, humidity, or the possible presence of fumes.

Le forme di attuazione illustrate nelle figure 2 e 3 sono relative, rispettivamente ad un dispositivo la, ed lb di rilevamento analoghi al dispositivo 1, dal quale: The embodiments illustrated in Figures 2 and 3 relate, respectively, to a detection device la, and lb similar to the device 1, from which:

- il dispositivo la differisce dal dispositivo 1 per il fatto che la ruota fonica 19 è realizzata sull'estremità radiale esterna libera di una parete anulare, la quale si estende a partire sempre dalla parete 18 parallelamente allo schermo 5 e trasversalmente all'asse A, ed è affacciata al sensore 16 lungo il fianco 27; e - the device differs from the device 1 in that the phonic wheel 19 is made on the free external radial end of an annular wall, which always extends starting from the wall 18 parallel to the screen 5 and transversely to the axis A, and faces the sensor 16 along the side 27; And

- il dispositivo lb differisce dal dispositivo 1 in primo luogo per il fatto che la ruota fonica 19 è realizzata sull'estremità radiale esterna libera di una parete anulare, la quale si estende a partire sempre dalla parete 18 parallelamente allo schermo 5 e trasversalmente all'asse A, ed è affacciata al sensore 16 lungo la superficie 26 di estremità. In secondo luogo, il dispositivo lb differisce dal dispositivo 1 per il fatto che l'elemento sensibile 24 è operativamente disposto lungo la superficie 26 anziché lungo il fianco 27. - the device 1b differs from the device 1 in the first place in that the phonic wheel 19 is made on the free external radial end of an annular wall, which always extends starting from the wall 18 parallel to the screen 5 and transversely to the axis A, and faces the sensor 16 along the end surface 26. Secondly, the device 1b differs from the device 1 in that the sensitive element 24 is operatively arranged along the surface 26 instead of along the side 27.

Inoltre, sia per il dispositivo la che per il dispositivo lb, i denti 20 giacciono su di un piano trasversale all'asse A anziché su di un piano cilindrico come nel caso del dispositivo 1. Furthermore, both for the device la and for the device 1b, the teeth 20 lie on a plane transversal to the axis A rather than on a cylindrical plane as in the case of the device 1.

Si intende che l'invenzione non è limitata alle forme di realizzazione qui descritte ed illustrate, che sono da considerarsi come esempi di attuazione del dispositivo di rilevamento dei parametri di funzionamento per cuscinetti ad uso ferroviario, che è invece suscettibile di ulteriori modifiche relative a forme e disposizioni di parti, dettagli costruttivi e di montaggio. It is understood that the invention is not limited to the embodiments described and illustrated here, which are to be considered as examples of embodiment of the device for detecting the operating parameters for bearings for railway use, which is instead susceptible of further modifications relating to forms and arrangements of parts, construction and assembly details.

Claims

CLAIMS 1. Device (1) (la) (lb) for measuring the operating parameters for bearings (2) for railway use provided with a rotating ring (3) and a non-rotating ring (4) coaxial to one axis (A) rotation of the bearing (2) itself, the device (1) (la) (lb) comprising: - a sealing screen (5) mounted on the non-rotating ring (4); - a sealing gasket (7) integral with the shield (5) and contacting a sliding surface (11s) integral with the rotating ring (3); - a generator element (19) of a signal integral with the sliding surface (11s) itself and arranged inside the screen (5); and a sensor (16), which faces the generator element (19) for reading the signal itself, and is mounted through the screen (5).

2. Detection device according to claim 1, characterized in that the generator element (19) comprises an annular element (17) keyed onto the rotating ring (3), and an emission wall (19) provided with an alternation of zones with opposite sign to each other.

3. Detection device according to claim 2, characterized in that the emission wall (19) defines a phonic wheel (19) provided with a plurality of solid areas and a plurality of empty areas alternating with each other.

4. Detection device according to claim 2, characterized in that the emission wall (19) defines a phonic wheel (19) provided with a plurality of positively magnetized zones and a plurality of negatively magnetized zones alternated with each other.

5. Detection device according to claim 3 or 4, characterized in that the emission wall (19) is arranged coaxially to said axis (A), and is oriented towards said screen (5).

6. Device according to claim 5, characterized in that said sensor (16) comprises a head portion (25) laterally limited inwards by a side (27) facing said phonic wheel (19), and an element sensitive (24) operatively arranged along the side (27) itself.

7. Detection device according to claim 3 or 4, characterized in that the emission wall (19) is arranged transversely to the rotation axis (A), and is oriented substantially parallel to said screen 5.

8. Device according to claim 7, characterized in that said sensor (16) comprises a head portion (25) axially limited by a head surface (26) facing said phonic wheel (19), and a sensitive element ( 24) operatively arranged along the surface (26) itself.

9. Detection device according to claim 1, characterized in that said sensor (16) extends around the rotation axis (A) for an arc (a) of circumference of determined width.

10. Detection device according to claim 9, characterized in that the width of said arc (a) of circumference is equal to a round angle.

11. Detection device according to claim 1, characterized in that said screen (5) comprises an annular wall (10) provided with a through hole (10f) for housing the said sensor (16).

12. Detection device according to claim 6 or 8, characterized in that it comprises a plurality of transducers similar to the sensitive element (24) arranged inside the sensor (16) for detecting specific quantities typical of each transducer.

13. Detection device according to claim 1, characterized in that it comprises an annular element (6) keyed on the rotating ring (3) and axially aligned to the generator element (19); the annular element (6) comprising a cylindrical wall (11) arranged in contact with the rotating ring (3) and defining said sliding surface (11s).

14. Detection device according to claim 13, characterized in that the annular element (6) comprises an outer radial appendage (13) of substantially frusto-conical shape defining with the sensor (16) an interspace (13f) open towards the outside bearing (2).