專利名稱：模塊、裝配有該模塊的軸承箱及管理對(duì)模塊的供電的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)控接觸式導(dǎo)向構(gòu)件(contact guide member)的狀況的一物理量(特別是一特征物理量)的自動(dòng)模塊。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，術(shù)語(yǔ)接觸式導(dǎo)向構(gòu)件是指用于線性或旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向的任何滑動(dòng)或支承導(dǎo)向構(gòu)件。該術(shù)語(yǔ)特別是指光滑的滾珠(rotatingball)或滾柱軸承。該術(shù)語(yǔ)也指線性導(dǎo)向裝置，特別是這樣的類型，即，包括通過(guò)使裝備有輥的板在線性軌道上滑動(dòng)而在線性軌道上循環(huán)的板。該術(shù)語(yǔ)也指線性軸承、線性滾柱軸承和滾珠螺旋螺母。
背景技術(shù)：
在某些應(yīng)用中，特別是涉及公共運(yùn)輸、能源或工業(yè)生產(chǎn)，對(duì)設(shè)備的可靠性和可用性的要求很高。這些要求使得需要監(jiān)控這些設(shè)備的磨損部件，特別是旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的導(dǎo)向軸承，例如交流發(fā)電機(jī)軸或軌道軸軸承。 然而，這些軸承在故障出現(xiàn)前具有極長(zhǎng)的潛在服務(wù)壽命，這例如是滾柱軸承的幾十億次旋轉(zhuǎn)，然而在惡劣的操作條件下服務(wù)壽命將縮短。各種原因可導(dǎo)致滾柱軸承故障，特別是阻塞、磨損、斷裂、隔圈破裂、腐蝕或碎裂，其是由于材料疲勞引起的軌道或滾動(dòng)體的表面的一種損傷形式。在這種情況下，包括以定期的時(shí)間間隔拆卸軸承以檢測(cè)其狀況的系統(tǒng)的預(yù)防性維修涉及較高的固定成本和極其相關(guān)的效果，因?yàn)橐源朔N方式檢測(cè)的絕大部分軸承沒(méi)有故障。連續(xù)的軸承監(jiān)控因此代表設(shè)備的故障保護(hù)操作中的一主要因素，特別是在可用性和可靠性方面。文獻(xiàn)DE 10 20080 46202提出了一種用于監(jiān)控旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的狀況的自發(fā)模塊(autonomous module),其利用旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的熱的產(chǎn)生而通過(guò)熱電變換器為監(jiān)控模塊的電路供電。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，該熱電變換器和其相關(guān)的散熱片安裝在旋轉(zhuǎn)構(gòu)件上，構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)提供用于散熱片的冷卻氣流。根據(jù)第二實(shí)施例，熱電變換器和其散熱片是固定的，該裝置還包括與旋轉(zhuǎn)構(gòu)件相關(guān)的風(fēng)扇，以用于在散熱片處產(chǎn)生強(qiáng)迫氣流。然而，該裝置不適用于監(jiān)控容納在軸承箱(例如軸箱或齒輪箱)中的軸承，其中沒(méi)有觀察到足夠的熱梯度。文獻(xiàn)DE 10 2007 017 461描述了一種用于為電路供電的自發(fā)模塊，其包括利用可從電路的環(huán)境中獲得的熱流而通過(guò)塞貝克效應(yīng)產(chǎn)生電壓的熱電式發(fā)電機(jī)。該模塊還設(shè)置有電路，以用于穩(wěn)定熱電式發(fā)電機(jī)的輸出電壓。沒(méi)有進(jìn)行用于將該模塊整合到適合現(xiàn)場(chǎng)使用的殼體中的布置。因此該模塊不適用于在惡劣環(huán)境中使用。文獻(xiàn)DE 10 2007 056 150描述了一種用于測(cè)量存在于由具有一孔的壁限定的介質(zhì)中的一物理量的自發(fā)模塊，其包括傳感器，用于測(cè)量所討論的物理量；熱電傳感器，用于為傳感器供電；散熱片，與熱電變換器相關(guān)；以及螺釘，旨在穿過(guò)壁的孔以實(shí)現(xiàn)通過(guò)傳感器測(cè)量該物理量，該螺釘在介質(zhì)與外部之間通過(guò)熱電變換器和散熱片而用作熱導(dǎo)體。此外，設(shè)想了無(wú)線測(cè)量傳輸裝置。然而，該試驗(yàn)性裝置被證實(shí)不適用于在惡劣的工業(yè)環(huán)境中使用。
可關(guān)于線性導(dǎo)向構(gòu)件(特別是輥或滾珠襯底導(dǎo)向裝置)的狀況的監(jiān)控進(jìn)行相似的觀察。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于改進(jìn)以上確認(rèn)的現(xiàn)有技術(shù)的所有或部分缺點(diǎn)，并且特別是在于提供這樣一種裝置，即，該裝置用于以較小的能耗實(shí)現(xiàn)監(jiān)控接觸式導(dǎo)向構(gòu)件(特別是容納在軸承箱中的軸承)或線性導(dǎo)向裝置，且優(yōu)選地沒(méi)有外部有線接頭，并且不用對(duì)軸承箱或線性導(dǎo)向裝置進(jìn)行極大的修改。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明涉及一種軸承箱，其包括軸承箱體，限定用于容納用于對(duì)旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(特別是軸頸)進(jìn)行導(dǎo)向的軸承的腔體；軸承箱蓋，密封該腔體；以及聲發(fā)射傳感器，附接在軸承箱外部并具有聲耦合表面，該聲耦合表面與軸承箱的壁的外表面機(jī)械地耦合，從而使得聲發(fā)射傳感器適用于檢測(cè)由軸承內(nèi)部的局部微位移所引起的并傳播至壁的瞬時(shí)彈性波。
傳感器在軸箱的外壁上的定位使得能在現(xiàn)有的軸承箱上設(shè)想非侵入式裝配，使得能避免軸承箱的再次判定。應(yīng)注意的是，軸承箱的判定，特別是在設(shè)備安全很重要的技術(shù)領(lǐng)域中，例如對(duì)于軌道或電核應(yīng)用，需要較長(zhǎng)的和大量的裝載工作臺(tái)試驗(yàn)。傳感器的定位還使得可在預(yù)先存在的軸承箱上設(shè)想改型翻新。經(jīng)驗(yàn)已表明，出乎意料地，聲發(fā)射傳感器能夠提供代表軸承的狀況的信號(hào)，即使將聲發(fā)射傳感器定位在距離軸承一定距離處且位于軸承箱的與容納有軸承的腔體相對(duì)的一表面上。這種類型的傳感器能耗較低，因而特別適用于沒(méi)有外部有線接頭的軸承箱的儀器操作。對(duì)來(lái)自這種傳感器的信號(hào)的處理也可以是簡(jiǎn)單的，因而消耗低能量水平。在多個(gè)應(yīng)用中，觀察到軸承的固定元件(其剛性地連接至軸箱且在下文中一般被稱作固定環(huán))沒(méi)有受到圍繞軸承的旋轉(zhuǎn)軸線的均布載荷，而是，相反地，大部分載荷支承在圍繞軸承的旋轉(zhuǎn)軸線的有限的角形部分(angular sector)上，例如支承在小于180°且在實(shí)際中小于120°的部分上。一般而言，該觀察在軸承的旋轉(zhuǎn)軸線是水平的或更一般地相對(duì)于確定重力方向的豎直軸線傾斜時(shí)進(jìn)行。例如對(duì)于軸箱也是如此，在該情況中，角形部分一般向上開(kāi)口且對(duì)應(yīng)于其上支撐有車輛的大部分重量的軸承的外環(huán)的部分。對(duì)于主風(fēng)力發(fā)電機(jī)軸也是如此，在該情況中，角形部分適用于面向下且對(duì)應(yīng)于支承旋轉(zhuǎn)元件的大部分重量的區(qū)域，該旋轉(zhuǎn)元件由風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主軸和推進(jìn)器組成。在此情況下，設(shè)想聲耦合器壁位于與負(fù)載區(qū)相同的角形部分中將是有利的，如果有可能，則處于緊鄰固定環(huán)的對(duì)應(yīng)于負(fù)載區(qū)的部分中。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，聲發(fā)射傳感器包括特別適用于減小實(shí)際傳感器和隨后的信號(hào)處理中的耗電量的壓電式換能器。事實(shí)上，這些傳感器具有非常好的信噪比，可降低信號(hào)放大。該聲發(fā)射傳感器可整合在一監(jiān)控模塊中，該監(jiān)控模塊包括用于處理由聲發(fā)射傳感器發(fā)射的聲發(fā)射信號(hào)以將該聲發(fā)射信號(hào)與軸承的特征信號(hào)(signature)相比較并發(fā)射軸承診斷信號(hào)的電路。該模塊有利地包括用于保護(hù)聲發(fā)射傳感器和電路的密封的殼體，該殼體包括用于附接至軸承箱的至少一個(gè)機(jī)械界面(interface)。該監(jiān)控模塊還可包括連接至電處理回路的軸承的溫度傳感器和/或旋轉(zhuǎn)速度傳感器，軸承診斷信號(hào)取決于測(cè)得的溫度和/或速度。具體地，特征軸承信號(hào)取決于由溫度傳感器測(cè)得的溫度和/或由速度傳感器測(cè)度的速度。監(jiān)控模塊還包括連接至處理回路和傳輸回路的供電回路。這些電路有利地整合在密封的監(jiān)控模塊殼體中。根據(jù)利用通過(guò)軸承的旋轉(zhuǎn)來(lái)散熱的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，監(jiān)控模塊還可包括-熱電變換器，整合在供電回路中，-支承板，用于引導(dǎo)從軸承箱內(nèi)部運(yùn)輸至熱電變換器的熱流，-冷卻散熱片，定位成突出到軸承箱外部，以用于將通過(guò)熱傳導(dǎo)運(yùn)輸?shù)臒崃鲝臒犭娮儞Q器排放至外部， -至少一個(gè)隔熱密封件，用于將冷卻散熱片和支承板隔開(kāi)。因而產(chǎn)生軸承箱儀器的自發(fā)供電，即，沒(méi)有外部有線供電接頭。支承板將優(yōu)選地接觸軸承箱的熱耦合壁。聲發(fā)射傳感器可與支承板直接耦合，在該情況中，支承板具有雙重功能，即，用作聲發(fā)射傳感器與軸承箱的壁之間的機(jī)械耦合界面和用作熱傳導(dǎo)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，該儀器殼體用于容納聲發(fā)射傳感器、處理回路、熱電變換器、以及至少部分的傳輸回路(如果適用)。該儀器殼體可至少部分地由散熱片、支承板和熱密封件組成。如果使用熱電傳感器，可有利地將該熱電傳感器布置在支承板上。如適用，可設(shè)想軸承箱設(shè)置有管道，從而支承板進(jìn)入用于容納軸承的腔體的內(nèi)部。儀器殼體還可包括本體，該本體與支承板和冷卻散熱片形成一個(gè)或多個(gè)用于容納熱電變換器和聲發(fā)射傳感器的密封的腔體。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，聲發(fā)射傳感器稱合儀器殼體的本體，通過(guò)軸承箱的壁呈現(xiàn)聲耦合表面，以向聲發(fā)射傳感器發(fā)送由軸承內(nèi)部的局部微位移所引起的瞬時(shí)彈性波。關(guān)于其部件，支承板包括與軸承箱的熱分界壁，旨在接觸軸承箱的本體或蓋的熱外表面。該熱分界壁優(yōu)選地垂直于殼體本體的聲耦合表面。該布置使得能確保支承板與軸承箱之間的良好接觸以用于將熱傳輸至熱電變換器，以及確保軸承箱的壁與聲耦合表面之間的良好接觸。該軸承箱蓋可有利地包括通向外部的開(kāi)口殼體，其中容納有殼體的至少一部分，該殼體具有至少兩個(gè)垂直的表面，這兩個(gè)表面包括熱耦合壁的外表面和聲耦合壁的外表面。隔熱密封件優(yōu)選地布置在本體與冷卻散熱片之間或者本體與支承板之間。該本體可又由隔熱材料構(gòu)成，從而形成隔熱密封件的整個(gè)或部分。在該情況中，術(shù)語(yǔ)隔熱材料是指這樣一種材料，即，其中，導(dǎo)熱率比支承板和散熱片的組成材料的導(dǎo)熱率低至少五倍，并且優(yōu)選地低至少十倍。例如，所選的儀器殼體的本體的組成材料可以是導(dǎo)熱率在的范圍內(nèi)的不銹鋼，支承板由導(dǎo)熱率在39011^1!^的范圍內(nèi)的銅制成，并且散熱片由導(dǎo)熱率在23011^ -1的范圍內(nèi)的鋁制成。如果對(duì)于支承板選擇在設(shè)想的使用條件下受到氧化的材料，例如銅，則保護(hù)支承板完全地免受環(huán)境空氣影響或更一般地免受周圍環(huán)境影響將是有利的。因而可設(shè)想儀器殼體的本體包圍支承板的除了與用作熱源的軸承箱壁接觸的表面(例如耦合壁)之外的所有表面。此外，可設(shè)想密封件(如果可以是熱密封件)布置在儀器殼體與軸承箱之間，以保護(hù)支承板免受惡劣的外部環(huán)境影響。因此儀器殼體的本體在設(shè)想的使用環(huán)境條件下特別是在-40°C至+150°C之間的空氣中優(yōu)選地是不生銹的，或者至少在深度上是不生銹的。該模塊還可包括由可變形的導(dǎo)熱材料制成的至少一個(gè)緩沖器，該緩沖器布置在冷卻散熱片與熱電變換器之間或者布置在熱電變換器與支承板之間，或者該模塊還可包括位于熱電變換器的任一側(cè)上的兩個(gè)襯墊，從而以受控的接觸壓力夾緊夾在散熱片與支承板之間的熱電變換器，而不管與部件制造和裝配有關(guān)的任何尺寸容限怎樣。這些緩沖器的存在使得可在模塊的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)期間將用于在不利的振動(dòng)環(huán)境中提供機(jī)械強(qiáng)度的儀器殼體的部件的設(shè)計(jì)與用于提供令人滿意的熱和/或聲傳導(dǎo)的部件的設(shè)計(jì)分開(kāi)。對(duì)于緩沖器，選擇優(yōu)選地具有非常低的接觸熱阻的材料。假設(shè)支承板、支承板與熱 電變換器之間的可選的緩沖器、熱電變換器自身、熱電變換器與散熱片之間的可選的緩沖器熱串聯(lián)地布置在由軸承箱壁組成的熱源與由環(huán)境空氣組成的冷源之間，并假設(shè)這些元件中的每個(gè)具有一熱阻，則對(duì)于緩沖器將優(yōu)選地選擇這樣的材料，即，其中該熱阻小于散熱片的熱阻，并且優(yōu)選小于支承板的熱阻。具體地，對(duì)于緩沖器將選擇帶有金屬顆粒的柔性橡膠板。也可選擇帶有金屬顆粒的導(dǎo)熱油脂。優(yōu)選地，緩沖器適用于壓縮時(shí)的彈性和/或塑性變形，以吸收大于散熱片與支承板之間的最大定位容限的沖程和在熱起伏的情況下由不同的材料延伸率所引起的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。已通過(guò)楊氏模量在60 kPa至180 kPa之間的并且根據(jù)ASTM D2240-02標(biāo)準(zhǔn)測(cè)得的肖氏硬度為35的帶有玻璃纖維的O. 5mm至5_的板來(lái)獲得令人滿意的結(jié)果。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，該監(jiān)控模塊還包括無(wú)線電傳輸天線和連接至該天線的電傳輸回路。該天線可容納在由至少在對(duì)應(yīng)于最大天線增益的頻率范圍內(nèi)透射電磁波的材料制成的蓋密封的冷卻散熱片的腔體中。天線因而得到保護(hù)，特別是如果該模塊位于不利的環(huán)境(例如鐵路車輛轉(zhuǎn)向架)中。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)控軸承的磨損的方法，該軸承布置在一軸承箱中，該軸承箱包括其中容納有軸承的箱體以及密封該箱體的箱蓋，由此聲發(fā)射傳感器耦合箱的外壁，以測(cè)量由軸承內(nèi)部的局部微位移所引起的并傳播至外壁的瞬時(shí)彈性波。測(cè)得的彈性波可有利于與特征軸承信號(hào)相比較，以對(duì)軸承的狀況進(jìn)行故障測(cè)定(troubleshoot)。也可測(cè)量箱內(nèi)部的溫度，并且根據(jù)測(cè)得的彈性波和溫度對(duì)軸承的狀況進(jìn)行故障測(cè)定。也可測(cè)量軸承的旋轉(zhuǎn)速度，并且當(dāng)軸承的旋轉(zhuǎn)速度小于對(duì)于給定時(shí)間的預(yù)定閾值時(shí)，停止對(duì)軸承的狀況進(jìn)行故障測(cè)定。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，本發(fā)明的目的在于提供一種用于監(jiān)控導(dǎo)向構(gòu)件的狀況的自發(fā)監(jiān)控模塊，其專門使用可從諸如滾柱軸承或光滑軸承的旋轉(zhuǎn)或線性接觸式導(dǎo)向構(gòu)件、線性輥或滾珠絲杠或輥軸承導(dǎo)向裝置的直接環(huán)境中獲得的功率。更具體地，本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)控接觸式導(dǎo)向構(gòu)件的狀況的至少一個(gè)特征物理量的模塊，該模塊包括-至少一個(gè)狀況傳感器，用于提供用于測(cè)量該物理量的電信號(hào)，-電路，包括一用于詢問(wèn)狀況傳感器的連接至狀況傳感器的回路，—用于監(jiān)控裝置的供電回路，-熱電變換器，整合在供電回路中，-支承板，用于引導(dǎo)從軸承箱內(nèi)部運(yùn)輸至熱電變換器的熱流， -冷卻散熱片，用于將通過(guò)熱傳導(dǎo)運(yùn)輸?shù)臒崃鲝臒犭娮儞Q器排放至外部，-至少一個(gè)隔熱密封件，用于將冷卻散熱片和支承板隔開(kāi)。這樣，可使用由導(dǎo)向構(gòu)件產(chǎn)生的熱能；由支承板引導(dǎo)的熱通量所攜帶的該能量通過(guò)冷卻散熱片由設(shè)置有冷卻源的熱電變換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。優(yōu)選地，該模塊包括用于容納至少部分地由散熱片、支承板、和熱密封件組成的電路的儀器殼體，該儀器殼體包括用于附接于連接至導(dǎo)向構(gòu)件的一支撐構(gòu)件的至少一個(gè)機(jī)械界面。這提供了適用于安裝在連接至導(dǎo)向構(gòu)件的支撐構(gòu)件上的整體式組件。該支撐構(gòu)件例如可以是軸承箱，該軸承箱例如是軸箱、齒輪箱、曲柄箱或風(fēng)力發(fā)電機(jī)軸承箱。該支撐構(gòu)件也可由線性導(dǎo)向系統(tǒng)的移動(dòng)板構(gòu)成，所述板設(shè)置有輥或用于在固定的導(dǎo)軌中滾動(dòng)的滾珠的電路。如果支撐構(gòu)件是用于容納軸承的箱，可設(shè)想該支承板直接接觸所述箱的外壁，或者進(jìn)入該箱內(nèi)部。在通過(guò)該模塊進(jìn)行改型翻新的現(xiàn)有軸承箱的所有情形中，第一種解決方案是優(yōu)選的。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，該儀器殼體還包括本體，該本體插在支承板與散熱片之間并且與支承板和散熱片一起形成用于容納熱電變換器的腔體。隔熱密封件可布置在本體與冷卻散熱片之間和/或布置在本體與支承板之間。本體的組成材料可以是隔熱材料，使得本體用作隔熱密封件或其一部分。在如上面所提到的情況中，術(shù)語(yǔ)隔熱材料是指這樣一種材料，即，其中導(dǎo)熱率比支承板和散熱片的組成材料的導(dǎo)熱率低至少五倍并且優(yōu)選地低至少十倍。如果對(duì)于支承板選擇在設(shè)想的使用條件下受到氧化的材料，例如銅，則保護(hù)支承板完全地免受環(huán)境空氣影響或更一般地免受周圍環(huán)境影響將是有利的。因而可設(shè)想儀器殼體的本體包圍支承板的除了與用作熱源的軸承箱壁接觸的表面(例如耦合壁)之外的所有表面。此外，可設(shè)想密封件(如果可以是熱密封件)布置在儀器殼體與軸承箱之間，以保護(hù)支承板免受惡劣的外部環(huán)境影響。熱電變換器夾在散熱片與支承板之間。為提供這些元件之間的令人滿意的接觸壓力且有利于該模塊的裝配，所述模塊可有利地設(shè)置有至少一個(gè)緩沖器，該緩沖器由可變形的導(dǎo)熱材料制成，并且布置在冷卻散熱片與熱電變換器之間和/或布置在熱電變換器與支承板之間。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，電路包括連接至電傳輸回路的無(wú)線電傳輸天線。為在不利環(huán)境中進(jìn)行保護(hù)，天線可特別地容納在由至少在對(duì)應(yīng)于最大天線增益的頻率范圍內(nèi)透射電磁波的材料制成的蓋密封的冷卻散熱片的腔體中。
有利地，電路可包括節(jié)能回路，該節(jié)能回路連接至導(dǎo)向構(gòu)件位移傳感器，并適用于當(dāng)軸承旋轉(zhuǎn)傳感器信號(hào)超過(guò)對(duì)于給定時(shí)間的預(yù)定閾值時(shí)重新激活(reactivate)詢問(wèn)回路。該位移或移動(dòng)傳感器適用于測(cè)量導(dǎo)向構(gòu)件位移速度或代表導(dǎo)向構(gòu)件移動(dòng)的任何其他物理量，例如由加速器測(cè)得的振動(dòng)、由高頻壓電傳感器測(cè)得的聲發(fā)射、溫度。在任何情況下，當(dāng)使用來(lái)自旋轉(zhuǎn)傳感器所發(fā)射的信號(hào)的電能來(lái)為節(jié)能回路供電并激活供電回路時(shí)，都應(yīng)該特別注意。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，熱電變換器具有面向支承板的熱表面以及與熱表面相對(duì)的且面向冷卻散熱片的冷表面。熱因而在支承板與散熱片之間通過(guò)傳導(dǎo)經(jīng)由熱電變換器傳送。如果需要多個(gè)熱電變換器，則它們可在支承板與散熱片之間彼此熱串聯(lián)地或并聯(lián)地布置。該冷卻散熱片優(yōu)選地由金屬材料制成，例如鋁合金。支承板也優(yōu)選地由金屬材料制成，例如銅合金。本體可由不銹鋼制成。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，供電回路包括由熱電變換器再充電的電化電池。該電化電池優(yōu)選地布置在冷卻散熱片上或布置在由柔性材料制成的緩沖器上，該柔性材料是良好的隔熱體，目的在于使電化電池的冷卻最大化，其中性能在過(guò)高溫度的情況下可能受損。物理量至少包括軸承的聲發(fā)射、軸承的溫度或軸承的振動(dòng)。優(yōu)選地，溫度與其他兩個(gè)物理量結(jié)合使用，以確定軸承的狀況。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明涉及一種軸承箱，該軸承箱包括-箱體，限定用于容納用于對(duì)旋轉(zhuǎn)構(gòu)件進(jìn)行導(dǎo)向的軸承的腔體；以及-箱蓋，密封該腔體；-如上所述的監(jiān)控模塊，用于監(jiān)控軸承的狀況的至少一個(gè)特征物理量，監(jiān)控模塊的支承板接觸并抵靠箱體或箱蓋的壁或者穿過(guò)此壁的一開(kāi)口。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體應(yīng)用，軸承箱是容納軸頸的軸箱，該冷卻散熱片包括與垂直于軸承的旋轉(zhuǎn)軸線的水平軸線平行的平的散熱片。根據(jù)另一個(gè)應(yīng)用，該軸承箱是容納風(fēng)力發(fā)電機(jī)推進(jìn)器軸的風(fēng)力發(fā)電機(jī)軸承箱，冷卻散熱片優(yōu)選地包括與氣流的方向平行地布置的平的散熱片。 軸承可具體地是滾柱軸承或光滑軸承。有利地可設(shè)想，箱體或箱蓋具有通向箱的外部且用作監(jiān)控模塊的座的腔體，散熱片突出到該腔體外部。優(yōu)選地，該腔體具有垂直于軸承的旋轉(zhuǎn)軸線且用作熱耦合壁的側(cè)壁。該熱耦合壁優(yōu)選地是軸承的負(fù)載區(qū)，其也對(duì)應(yīng)于最大散熱區(qū)。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明涉及一種用于為用于監(jiān)控容納在軸承箱中的軸承的狀況的至少一個(gè)特征物理量的模塊供電的方法，由此-通過(guò)熱傳導(dǎo)將熱從軸承箱內(nèi)部傳送至位于軸承箱外部的熱電變換器的熱表面；-通過(guò)熱傳導(dǎo)將熱從熱電變換器的冷表面?zhèn)魉椭廖挥趶?qiáng)迫環(huán)境氣流中的相對(duì)于軸承箱隔熱的冷卻散熱片；-通過(guò)熱電變換器為電化電池充電；-通過(guò)熱電變換器和/或電化電池為用于詢問(wèn)用于測(cè)量物理量的傳感器的電路供電。電壓適配器可插在熱電變換器與電池之間。優(yōu)選地，連接至無(wú)線電天線的傳輸回路由熱電變換器和/或電化電池供電。
為限制能耗，可設(shè)想當(dāng)軸承的旋轉(zhuǎn)速度在一預(yù)定時(shí)間低于預(yù)定閾值時(shí)停止至少對(duì)詢問(wèn)回路的供電。本發(fā)明的另一方面涉及一種用于監(jiān)控接觸式導(dǎo)向構(gòu)件的狀況的至少一個(gè)特征物理量的模塊，該模塊包括-至少一個(gè)狀況傳感器，用于提供用于測(cè)量該物理量的一電信號(hào)，-電路，包括-用于詢問(wèn)狀況傳感器的連接至狀況傳感器的電路，-用于監(jiān)控裝置的供電回路，以及-節(jié)能回路，連接至導(dǎo)向構(gòu)件位移傳感器，并適用于當(dāng)由接觸式導(dǎo)向構(gòu)件位移傳感器測(cè)得的接觸式導(dǎo)向構(gòu)件的特征物理量在一預(yù)定時(shí)間超過(guò)預(yù)定閾值時(shí)重新激活詢問(wèn)回路。 節(jié)能回路使得可定義一種使該模塊所需的功率最小化的用于詢問(wèn)狀況傳感器的電路的最佳供電策略，使得可導(dǎo)致模塊是自發(fā)的(如果適用)，因?yàn)槠錈o(wú)需外部供電。該監(jiān)控模塊特別適用于監(jiān)控軸承。軸承的旋轉(zhuǎn)的特征物理量可以是通常由速度傳感器測(cè)得的軸承轉(zhuǎn)速、由溫度傳感器測(cè)得的軸承箱或軸承箱外壁的溫度、由對(duì)小于20kHz并優(yōu)選地小于IOOHz的頻率范圍特別敏感的加速傳感器測(cè)得的軸承箱或軸承的振動(dòng)或聲發(fā)射。相似地，為監(jiān)控線性導(dǎo)向構(gòu)件，線性運(yùn)動(dòng)的特征物理量可以是通常由速度傳感器測(cè)得的線性導(dǎo)向系統(tǒng)的板的速度、由溫度傳感器測(cè)測(cè)得的板或板在其中移動(dòng)的導(dǎo)軌的溫度、由對(duì)小于20kHz并優(yōu)選地小于IOOHz的頻率范圍特別敏感的加速傳感器測(cè)得的板的振動(dòng)或聲發(fā)射。一旦已超過(guò)閾值，可選擇詢問(wèn)回路的中間激活，在該情況下，等待時(shí)間是零。在測(cè)量循環(huán)結(jié)束時(shí)，或者當(dāng)由狀況傳感器測(cè)得的導(dǎo)向構(gòu)件的狀況的特征物理量降低到預(yù)定閾值以下時(shí)，或者當(dāng)由導(dǎo)向構(gòu)件運(yùn)動(dòng)傳感器測(cè)得的導(dǎo)向構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)的特征物理量在一預(yù)定時(shí)間降低到預(yù)定閾值以下時(shí)，該電路可自動(dòng)處于備用狀態(tài)。 根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，供電回路包括電化電池。供電回路可包括適用于將導(dǎo)向構(gòu)件發(fā)出的動(dòng)能和/或熱能轉(zhuǎn)換成電能的至少一個(gè)換能器。該換能器可具體地包括如以上結(jié)合本發(fā)明的其他方面所描述的熱電變換器、以及例如這樣的熱電變換器，即，該熱電變換器具有熱表面以及冷表面，該熱表面通過(guò)熱傳導(dǎo)連接至模塊的與導(dǎo)向構(gòu)件的壁接觸或穿過(guò)導(dǎo)向構(gòu)件殼體的壁的支承板，該冷表面通過(guò)熱傳導(dǎo)連接至優(yōu)選地定位在氣流中的冷卻散熱片。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，接觸式導(dǎo)向構(gòu)件是容納在軸承箱中的軸承。換能器包括至少一個(gè)熱電變換器，該熱電變換器具有熱表面以及冷表面，該熱表面通過(guò)熱傳導(dǎo)連接至監(jiān)控模塊的接觸軸承箱的壁或穿過(guò)軸承箱的壁并進(jìn)入軸承箱內(nèi)部的支承板，該冷表面通過(guò)熱傳導(dǎo)連接至冷卻散熱片。也可設(shè)想，導(dǎo)向構(gòu)件運(yùn)動(dòng)傳感器連接至供電回路，從而當(dāng)導(dǎo)向構(gòu)件旋轉(zhuǎn)時(shí)，導(dǎo)向構(gòu)件運(yùn)動(dòng)傳感器產(chǎn)生為供電回路供電的信號(hào)。這提供了一種適用于主要或輔助使用的能源，例如除了熱電變換器以外。對(duì)于線圈式極化無(wú)源電磁速度傳感器和發(fā)音輪或磁編碼器，這是特別可能的。該監(jiān)控模塊還可包括無(wú)線電傳輸天線和連接至天線的傳輸回路。還為了能量控制，可設(shè)想傳輸回路適用于當(dāng)所述天線設(shè)置在遠(yuǎn)程發(fā)射接收機(jī)裝置的電磁場(chǎng)中時(shí)通過(guò)天線供電。在此設(shè)計(jì)中，傳輸回路可限制供電回路在傳輸階段的使用，如果傳輸階段出現(xiàn)在停車期間，例如出現(xiàn)在維修階段(其中軸承不發(fā)熱也不旋轉(zhuǎn))，這是特別有利的。此外，還為使能量需求最小化且使監(jiān)控模塊的自發(fā)最大化，可設(shè)想狀況傳感器是適用于檢測(cè)由導(dǎo)向構(gòu)件內(nèi)部的局部微位移所引起的瞬時(shí)彈性波的聲發(fā)射傳感器。實(shí)際上，此傳感器具有較低的能耗且無(wú)需也消耗能量的復(fù)雜信號(hào)處理。然而，可設(shè)想其他狀況傳感器，例如溫度傳感器或加速傳感器。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明涉及一種軸承箱，特別是一種軸箱，該軸箱包括-軸承箱體，限定用于容納用于對(duì)特別是軸頸的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件進(jìn)行導(dǎo)向的軸承的腔體，以及-軸承箱蓋，密封該腔體，-如上所述的監(jiān)控模塊，用于監(jiān)控軸承的狀況的至少一個(gè)特征物理量。該狀況傳感器優(yōu)選地布置在軸承箱外部，優(yōu)選地布置在附接至軸承箱的特定殼體中。軸承旋轉(zhuǎn)傳感器可布置在軸承箱外部(例如，對(duì)于測(cè)溫或加速傳感器)。其也可通過(guò)軸承箱體或軸承箱蓋的壁的一開(kāi)口進(jìn)入腔體內(nèi)部。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明涉及一種軸承箱，特別是軸箱，包括-用于附接至軸承箱體的裝置；以及-如上所述的監(jiān)控模塊，用于監(jiān)控軸承的狀況的至少一個(gè)特征物理量，監(jiān)控模塊的支承板接觸并抵靠軸承箱蓋的熱和/或聲耦合壁，或穿過(guò)該軸承箱蓋的壁的一開(kāi)口。該解決方案特別適用于現(xiàn)有設(shè)備的翻新，并且僅部分的軸承箱被改變?yōu)樯w，這無(wú)需整個(gè)軸承箱的再次判定。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明涉及一種用于管理對(duì)模塊的供電的方法，該模塊用于監(jiān)控容納在軸承箱中的軸承的狀況的至少一個(gè)特征物理量，由此-通過(guò)至少一個(gè)熱電變換器為電化電池充電；-當(dāng)軸承的旋轉(zhuǎn)速度大于第一預(yù)定閾值時(shí)，為用于詢問(wèn)用于測(cè)量物理量的狀況傳感器的電路供電；-當(dāng)軸承的旋轉(zhuǎn)速度小于對(duì)于給定時(shí)間的第二預(yù)定閾值時(shí)，至少停止為詢問(wèn)回路供電。如以上所論述的，該節(jié)能測(cè)量實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控模塊的更大自發(fā)性。


在閱讀了以下參考附圖的描述之后，本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見(jiàn)，附圖示出了-圖I是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的監(jiān)控模塊的方框圖；-圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的監(jiān)控模塊的截面圖；-圖3是沿與圖2中的截面平面平行的一截面平面的圖2中的監(jiān)控模塊的截面圖；-圖4是圖2中的監(jiān)控模塊的分解圖；-圖5是結(jié)合有圖2中的監(jiān)控模塊的軸承箱(在該情況下為軸箱)的截面圖；-圖6是根據(jù)一個(gè)可替代實(shí)施例的截面圖。
為了更簡(jiǎn)潔，在所有圖中用相同的參考標(biāo)號(hào)指代相同或相似的元件。
具體實(shí)施例方式圖I示意性地示出了旋轉(zhuǎn)軸承監(jiān)控模塊10，其由多個(gè)技術(shù)塊組成，S卩，一個(gè)用于從環(huán)境中回收能量的塊12 ;—個(gè)用于管理并存儲(chǔ)該能量的塊14 ;一個(gè)由一個(gè)或多個(gè)傳感器組成的用于測(cè)量軸承的狀況的一個(gè)或多個(gè)特征物理量的測(cè)量塊16 個(gè)信號(hào)處理塊18 ;以及一個(gè)用于發(fā)送對(duì)軸承的狀況的診斷的塊20。在下文中，為了說(shuō)明的目的，將假設(shè)所討論的軸承是容納在軌道軸箱中的滾柱軸承，但無(wú)需限制其具體應(yīng)用。能量回收可利用在傳感器的直接環(huán)境中得到的各種能量源，特別是由軸承導(dǎo)向的軸的旋轉(zhuǎn)或軸承附近的溫度。理論上可設(shè)想其他可用的能量源，例如任何軸承環(huán)的變形或太陽(yáng)能。應(yīng)考慮到所選的機(jī)械一體化和結(jié)合有軸承所需儀器的系統(tǒng)而做出選擇。在圖2至圖5更詳細(xì)地示出的實(shí)施例中，能源回收塊實(shí)現(xiàn)為至少一個(gè)熱電變換器，在該情況下為平行地定位在熱流中的兩個(gè)熱電變換器22、24，如圖2中示意性地示出。以已 知的方式，這些熱電變換器22、24每個(gè)均包括適用于放置在熱流中以獲得期望的熱電效應(yīng)的加表面和冷表面。由于還需要機(jī)械地保護(hù)這些熱電變換器免受其潛在的不利環(huán)境影響，它們插入到允許所述熱流的儀器殼體26中。該殼體包括金屬支承板28，該支承板例如由銅或銅基合金制成，具有暴露于熱源的側(cè)外熱耦合表面30以及接觸并抵靠也由銅制成的適配器34的內(nèi)表面32，所述適配器直接接觸熱電變換器的熱表面。優(yōu)選地，適配器34由螺釘35附接至支承板28。該殼體還包括由鋁合金制成的散熱片36，該散熱片旨在定位在冷卻氣流中，或者定位在至少相對(duì)于熱源的相對(duì)較冷的氣流中。熱通路通過(guò)銅適配器38和緩沖器40形成在熱電變換器22、24的冷表面與冷卻的散熱片36之間。散熱片36和支承板28相互不直接接觸，而是相反地，由殼體的本體41分隔開(kāi)，該本體與支承板28和散熱片36形成用于容納熱電變換器22、24的腔體42，該腔體在一側(cè)上由散熱片36密封并在另一側(cè)上由支承板28密封。優(yōu)選地，本體41由隔熱材料組成并形成將支承板與散熱片隔開(kāi)的熱密封件。該本體也可由導(dǎo)熱材料組成，在該情況下，必須在本體41與散熱片36之間設(shè)置特定的熱密封件，和/或在本體41與支承板28之間設(shè)置特定的熱密封件。支承板28優(yōu)選地通過(guò)附接螺釘47附接至本體41，如圖4中示出。散熱片36優(yōu)選地使用附接螺釘48安裝在本體上。在一個(gè)實(shí)施例的實(shí)例中，考慮到所設(shè)想的用于安裝軌道軸箱的應(yīng)用的極大機(jī)械載荷，設(shè)置有不銹鋼本體，支承板由銅制成并且散熱片由鋁制成。密封件43、44設(shè)置在支承板28與本體41之間，并設(shè)置在本體41與散熱片36之間。由隔熱材料制成的剛性板46也設(shè)置在本體與散熱片之間，以在其中形成熱密封。為防止支承板28的任何氧化，不銹鋼本體41包圍并完全覆蓋支承板28的除了熱耦合表面之外的所有表面。在儀器殼體26的裝配期間，熱電變換器夾在適配器34、3 8之間，并且最終夾在支承板28與散熱片36之間。布置在散熱片36與適配器38之間的緩沖器40可變形，并且能完全控制熱電變換器與適配器之間的界面的接觸壓力。在圖中示出的實(shí)例中，該緩沖器40布置在散熱片36與位于熱電變換器22、24的冷表面?zhèn)壬系倪m配器38之間，但根據(jù)一個(gè)可替代實(shí)施例，該緩沖器可替代地可定位在位于熱電變換器的熱表面?zhèn)壬系倪m配器34與支承板28之間?？稍O(shè)想在熱電變換器22、24的每側(cè)上有兩個(gè)緩沖器，以保護(hù)熱電變換器22、24的冷表面和熱表面。這些緩沖器由良好的隔熱可變形材料制成，并且具有適用于其間所插入的部件的表面特性，以使接觸面積最大化并使每個(gè)界面處的接觸熱阻最小化。該儀器殼體26不僅適用于容納熱電變換器22、24，還適用于容納監(jiān)控模塊10的電路，該電路由使用螺釘51附接至本體的一個(gè)或多個(gè)印刷電路50表示，并結(jié)合有能量管理和存儲(chǔ)塊14、測(cè)量塊16、信號(hào)處理塊18和傳輸塊20。該電路特別地包括用于管理供電的電路，該電路連接于熱電變換器22、24并連接于電化電池52。電化電池52有利地與支承板隔熱且熱連接于散熱片，以確保電池在足夠低的溫度范圍內(nèi)操作。該供電管理電路有利地可包括用于確定電化電池的充電水平的電路。該電路還包括詢問(wèn)軸承的狀況的電路，該電路連接于軸承的狀況的特征物理量的一個(gè)或多個(gè)傳感器，在該情況下，連接于聲發(fā)射傳感器54、溫度傳感器以及速度傳感器58(如果適用)、或其他傳感器(例如在文獻(xiàn)FR 2 944 875中設(shè)想的那些傳感器)，將其描述通過(guò)引證結(jié)合于此。 聲發(fā)射是由于在帶有不可逆損傷的材料中以瞬時(shí)彈性波的形式釋放能量所導(dǎo)致的。來(lái)自旋轉(zhuǎn)期間的光滑軸承或滾柱軸承部件的聲發(fā)射使得能確定損傷，例如部件上的裂縫或缺口，對(duì)于光滑軸承，能確定潤(rùn)滑狀態(tài)或可能的層壓?？赏ㄟ^(guò)試驗(yàn)確定該損傷的特定信號(hào)。聲發(fā)射傳感器54包括壓電式換能器，該壓電式換能器具有帶有待監(jiān)控的部件的耦合表面，并且對(duì)超聲波范圍中(特別是高于20 kHz的振動(dòng)范圍中)的振動(dòng)敏感。該聲發(fā)射傳感器54布置在監(jiān)控模塊10的儀器殼體26中并機(jī)械地直接耦合支承板28或直接耦合儀器殼體的本體41。在圖中示出的實(shí)施例中，聲發(fā)射傳感器54更具體地附接并耦合殼體的本體41、壓在旨在直接接觸軸承箱的壁的薄壁60。設(shè)置有電磁屏蔽蓋62，以使聲發(fā)射傳感器54免受任何干擾。測(cè)溫傳感器接觸支承板的熱表面、直接靠近熱電變換器的熱表面而設(shè)置。詢問(wèn)回路對(duì)測(cè)溫傳感器和聲發(fā)射傳感器54進(jìn)行詢問(wèn)，并將數(shù)據(jù)發(fā)送至信號(hào)處理回路?？紤]到系統(tǒng)的能量平衡，這自動(dòng)地并不復(fù)雜。實(shí)際上，該過(guò)程的簡(jiǎn)化是優(yōu)選的，以實(shí)現(xiàn)更大的測(cè)量頻率。處理回路還包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。根據(jù)測(cè)得的聲發(fā)射水平，軸承的操作條件由潛在地采用三種狀態(tài)的指示器表示-綠色軸承是完好的-橙色檢測(cè)到破裂的開(kāi)始。有必要安排維修操作，以替換該軸承。這可在與下一預(yù)定的維修間隔相同的時(shí)間執(zhí)行。紅色破裂發(fā)展。急需替換該軸承，以防止任何潛在的過(guò)熱和任何斷裂。根據(jù)指示器的狀態(tài)，可讀取為了更深入的分析而記錄的測(cè)量結(jié)果。最后，該電路包括連接于傳輸天線64的低能耗射頻傳輸回路。天線64容納在散熱片中所設(shè)置的腔體66中。該腔體面向外并由透射電磁波的材料制成的防護(hù)罩68密封。由于構(gòu)成散熱片36的金屬質(zhì)量，因此天線64的設(shè)計(jì)是特定的并考慮到材料的電磁特征。導(dǎo)電的金屬板70插在天線與散熱片之間，以形成適用于提高天線的性能的布局。所限定的監(jiān)控模塊適用于安裝在軸承箱中，該軸承箱例如為鐵路車輛軸箱72，如圖5中示出，包括由箱蓋76密封的箱體78，限定用于容納用于對(duì)軸頸82進(jìn)行導(dǎo)向的軸承80的密封腔體78。在該情況下，并非任何形式的限制，軸承80是滾柱軸承，包括帶有兩個(gè)傾斜的軸承軌道的固定的外環(huán)84、帶有傾斜的軸承軌道的兩個(gè)內(nèi)環(huán)86以及滾動(dòng)體88 (在該情況下為保持在罩90中的錐形輥)。固定的外環(huán)84剛性地連接于軸箱的本體74，而內(nèi)環(huán)84安裝在軸頸82上并由軸頸蓋92保持在位。如圖中示出，監(jiān)控模塊10定位在蓋76的凹槽94中，并且側(cè)熱耦合壁30壓在直接處于軸承80、94的負(fù)載區(qū)中的側(cè)壁96上，以使通過(guò)形成熱耦合壁的該壁96的傳熱最大化。監(jiān)控模塊10的儀器殼體26的本體41通過(guò)四個(gè)螺釘98 (圖4)附接于蓋的凹槽94，從而在儀器殼體的本體41與軸箱72的蓋76之間在凹槽94 (其也形成聲耦合壁)處形成的令人滿意的接觸壓力。密封件I 00設(shè)置在儀器殼體的本體41與軸承箱72之間，包圍支承板28，以保護(hù)支承板28。明顯地，凹槽94的聲耦合壁和熱耦合壁96相互垂直，從而可在本體41與聲耦合壁94之間以及支承板與熱耦合壁96之間觀察到尺寸鏈，而無(wú)論本體41與支承板28之間的裝配容限如何。速度傳感器58通過(guò)一孔穿過(guò)凹槽的壁，以進(jìn)入軸箱的內(nèi)部78，面向編碼器104且位于距離該編碼器一間隙處，該編碼器剛性地連接于旋轉(zhuǎn)元件，例如，軸頸蓋92，或軸承的 一個(gè)旋轉(zhuǎn)內(nèi)環(huán)86。所討論的編碼器104是所謂的“頂部巡視(top tour)”編碼器，適用于檢測(cè)每次旋轉(zhuǎn)的一種或兩種狀態(tài)變化。該信息是足夠的，因?yàn)樗俣葌鞲衅?8基本用于管理電路的能量從而使能耗最小化，并且用于對(duì)軸承的狀況進(jìn)行故障測(cè)定，其無(wú)需精確地知道速度。當(dāng)軸的速度小于備用速度閾值時(shí)，例如在所討論的鐵軌應(yīng)用中，對(duì)于所討論的鐵路車輛，等于處于80千米/小時(shí)的區(qū)域中的速度，電路保持在深度睡眠模式中，從而使耗電量非常低或?yàn)榱恪．?dāng)軸82的速度超過(guò)給定的閾值時(shí)，速度傳感器58的終端處的電壓使得電路離開(kāi)備用模式，從而可起動(dòng)監(jiān)控循環(huán)。相反地，當(dāng)軸82的速度降到可選地等于第一閾值的第二預(yù)定閾值以下并且在長(zhǎng)于預(yù)定時(shí)間的時(shí)間段內(nèi)保持時(shí)，電路進(jìn)入到深度睡眠模式中。當(dāng)然，可設(shè)想各種可替代實(shí)施例。圖6代表沒(méi)有速度傳感器的一個(gè)可替代實(shí)施例。于是可以設(shè)想用于使該模塊所消耗的能量最小化的各種策略-可僅設(shè)想以時(shí)間間隔(例如每天一次)進(jìn)行詢問(wèn)；-如果該模塊中找到其他傳感器，也可根據(jù)由這些傳感器中的任一個(gè)輸出的具有足夠的能量的信號(hào)和軸承旋轉(zhuǎn)特征(例如溫度信號(hào)或測(cè)得的振動(dòng)RMS值)來(lái)設(shè)想致動(dòng)電路。在可觀察到足夠的軸承過(guò)熱和軸承箱的內(nèi)部與外部環(huán)境之間的極大溫差的應(yīng)用中，監(jiān)控模塊10不僅能適用于軸箱，也可適用于其他類型的滾柱軸承或光滑軸承箱，特別是適用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)或工業(yè)機(jī)器。該殼體可形成為沒(méi)有本體，在該情況下附接至支承板的散熱片插入有熱密封件。速度傳感器58可用作監(jiān)控模塊10的輔助能量源或主要能量源。為此，速度傳感器58應(yīng)通過(guò)多個(gè)極與多極編碼器環(huán)相關(guān)聯(lián)，例如每次旋轉(zhuǎn)32個(gè)極，以產(chǎn)生用于為電路和電池52供電的交流電?？墒∪ミm配器34、38或它們中的至少一個(gè)。熱變換器的數(shù)量和其熱串聯(lián)和/或并聯(lián)、以及電串聯(lián)和/或并聯(lián)的布置對(duì)于每個(gè)應(yīng)用可所有不同地確定，特別是根據(jù)體積限制，熱源和冷源處可提供的熱差和/或待產(chǎn)生以可與電化電池兼容的電壓范圍。傳輸回路可以是完全無(wú)源的，從而天線64也用于獲得由遠(yuǎn)程掃描天線發(fā)射的電磁能，所述能量用于傳輸回路，以發(fā)送關(guān)于正在監(jiān)控的軸承的狀況的信息。 以上描述也可用于線性導(dǎo)向系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種用于監(jiān)控接觸式導(dǎo)向構(gòu)件(80)的狀況的至少一個(gè)特征物理量的模塊(10)，所述模塊包括 -用于提供用于測(cè)量所述物理量的電信號(hào)的至少一個(gè)狀況傳感器(54、58); -電路，所述電路包括 -用于詢問(wèn)所述狀況傳感器的連接至所述狀況傳感器的回路； 以及 一用于所述監(jiān)控裝置的回路， 其特征在于，所述電路包括節(jié)能回路，所述節(jié)能回路連接至導(dǎo)向構(gòu)件(80)位移傳感器(58)并適于當(dāng)由所述位移傳感器(58)測(cè)得的所述導(dǎo)向構(gòu)件(80)的運(yùn)動(dòng)的特征物理量在一預(yù)定時(shí)間大于預(yù)定閾值時(shí)重新激活所述詢問(wèn)回路。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的監(jiān)控模塊(10)，其特征在于，所述供電回路包括電化電池(52)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的監(jiān)控模塊(10)，其特征在于，所述供電回路包括適于將由所述導(dǎo)向構(gòu)件(80)發(fā)出的動(dòng)能和/或熱能轉(zhuǎn)換成電能的至少一個(gè)換能器(22、24、58)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的監(jiān)控模塊(10)，其特征在于，所述換能器包括至少一個(gè)熱電變換器(22、24)，所述熱電變換器具有熱表面以及冷表面，所述熱表面通過(guò)熱傳導(dǎo)連接至所述監(jiān)控模塊(10)的與所述導(dǎo)向構(gòu)件(80)的壁(96)接觸或穿過(guò)所述導(dǎo)向構(gòu)件的壁的支承板(28),所述冷表面通過(guò)熱傳導(dǎo)連接至冷卻散熱片(36)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項(xiàng)所述的監(jiān)控模塊(10)，其特征在于，所述接觸式導(dǎo)向構(gòu)件(80 )是容納在軸承箱(72 )中的軸承(80 )。
6.根據(jù)權(quán)利要求5或3所述的監(jiān)控模塊(10)，其特征在于，所述換能器包括至少一個(gè)熱電變換器(22、24 )，所述熱電變換器具有熱表面以及冷表面，所述熱表面通過(guò)熱傳導(dǎo)連接至所述監(jiān)控模塊(10)的與所述導(dǎo)向構(gòu)件(80)的壁(96)接觸或穿過(guò)所述軸承的壁且進(jìn)入所述軸承箱內(nèi)部的支承板(28 )，所述冷表面通過(guò)熱傳導(dǎo)連接至冷卻散熱片(36 )。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的監(jiān)控模塊(10)，其特征在于，所述位移傳感器(58)連接至所述供電回路，從而當(dāng)所述導(dǎo)向構(gòu)件(80)旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述位移傳感器(58)產(chǎn)生用于為所述供電回路供電的信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至7中任一項(xiàng)所述的監(jiān)控模塊(10)，其特征在于，由所述位移傳感器(58)測(cè)得的所述導(dǎo)向構(gòu)件(80)的運(yùn)動(dòng)的特征物理量是溫度、振動(dòng)、聲發(fā)射或速度。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的監(jiān)控模塊(10)，其特征在于，所述監(jiān)控模塊(10)還包括無(wú)線電傳輸天線(64 )以及連接至所述天線的電傳輸回路。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的監(jiān)控模塊(10)，其特征在于，所述電傳輸回路適于通過(guò)設(shè)置在遠(yuǎn)程發(fā)射接收機(jī)裝置的電磁場(chǎng)中的所述天線(64)來(lái)供電。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的監(jiān)控模塊(10)，其特征在于，所述狀況傳感器包括適于檢測(cè)由所述導(dǎo)向構(gòu)件(80)內(nèi)部的局部微位移所引起的瞬時(shí)彈性波的聲發(fā)射傳感器(54)。
12.—種軸承箱(72)，特別是軸箱，包括 -軸承箱體(74)，限定用于容納用于對(duì)特別是軸頸的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(82)進(jìn)行導(dǎo)向的軸承(80)的腔體(78);以及-軸承箱蓋(76),密封所述腔體(78)， 其特征在于，所述軸承箱裝配有根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的用于監(jiān)控所述軸承(80)的狀況的至少一個(gè)特征物理量的監(jiān)控模塊(10)，所述狀況傳感器(54)布置在所述軸承箱(72 )外部，所述軸承位移傳感器(58 )經(jīng)由所述軸承箱體(74)或所述軸承箱蓋(76 )的壁的一開(kāi)口進(jìn)入所述腔體(78 )。
13.一種用于管理對(duì)模塊(10)的供電的方法，所述模塊用于監(jiān)控容納在軸承箱(72)中的軸承(80)的狀況的至少一個(gè)特征物理量，其特征在于 -通過(guò)至少一個(gè)熱電變換器(22、24)為電化電池(52)充電， -當(dāng)所述軸承的旋轉(zhuǎn)速度在一預(yù)定時(shí)間大于第一預(yù)定閾值時(shí)，為用于詢問(wèn)用于測(cè)量所述物理量的狀況傳感器(54、58)的回路供電， -當(dāng)所述軸承的旋轉(zhuǎn)速度在一給定時(shí)間小于第二預(yù)定閾值時(shí)，至少停止為所述詢問(wèn)回路供電。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)控容納在軸承箱(72)中的軸承(80)的狀況的至少一個(gè)特征物理量的模塊(10)、裝配有該模塊的軸承箱及用于管理對(duì)該模塊的供電的方法。該模塊包括用于提供用于測(cè)量物理量的電信號(hào)的至少一個(gè)狀況傳感器(54、58)以及電路，該電路包括用于詢問(wèn)狀況傳感器的連接至狀況傳感器的電路；用于監(jiān)控裝置的供電回路；以及節(jié)能回路，該節(jié)能回路連接至導(dǎo)向構(gòu)件(80)位移傳感器(58)并適于當(dāng)由位移傳感器(58)測(cè)得的導(dǎo)向器構(gòu)件(80)的運(yùn)動(dòng)的特征物理量在一預(yù)定時(shí)間大于預(yù)定閾值時(shí)重新激活詢問(wèn)回路。
文檔編號(hào)H02N11/00GK102865309SQ20121023114
公開(kāi)日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月4日
發(fā)明者帕斯卡爾·德比奧勒, 塞巴斯蒂安·紀(jì)堯姆 申請(qǐng)人:Ntn-Snr 軸承公司