实施方式】
[0025]图1是由金属板14覆盖的配备有根据本发明的传感器模块12的连续铸造轴承的轴承壳体10。该壳体10的孔16配置成容纳通过根据本发明的监测单元(未示出)监测的连续铸造轴承的外圈。
[0026]传感器模块12包括嵌入轴承壳体10的主体钢材的内嵌部分12a以及外侧部分12b，该外侧部分12b包括无线收发器19的天线18以及形成为用于从本地环境中采集能量的热电发电机的能量采集电路20。
[0027]图2是移除金属板14后图1的轴承壳体的细节图。在轴承壳体10的上表面的凹槽21连接了容纳圆柱形内嵌部分12a的孔22、外侧部分12b以及连接部分12a、部分12b的引导电缆24，其中电缆24由耐热护罩保护。
[0028]图3大致示出了根据倒置的本发明的传感器模块12的圆柱形嵌入部分12a，该嵌入部分的上部覆盖有塑料壳体26，同时置于靠近容纳内嵌部分12a的圆形孔22的底部的轴向较低部是钢夹紧环28的径向外表面，其中夹紧环28设置有允许夹紧环28弹性膨胀的间隙 28a。
[0029]塑料壳体26选择的材料要承受高温以及包括水和溶剂在内的液体。还需要能够承受穿过轴承壳体10传输的冲击以及振动。优选地，使用诸如PPSGF40的高性能塑料。
[0030]夹紧环28是产生作用在孔22的圆柱形内部侧面上的夹紧力的夹紧机构30的一部分，将在下文中对其进一步详细的说明。作为夹紧机构30的紧固结果的夹紧环28的径向膨胀导致传感器模块12的内嵌部分12a在孔22中的可靠且稳健的力学配合固定。孔22形成为通孔以便使用于紧固夹紧机构30的螺栓32可进入。
[0031]通过使用预加工孔22的模块12的安装允许一种简单廉价的检测钢连铸机或辊乳机壳体10/轴承的方法。其还允许在维修连铸机/辊乳机期间便于现场更换。通过将模块12插入轴承壳体10中，既从最坏的本地制造环境中保护了它并且还将其置于靠近感兴趣的信号源的位置。
[0032]图4示出了移除塑料壳体26后根据图3的传感器模块。内嵌部分12a包括多个传感器，多个传感器包括在下文中将进一步详细说明的应变传感器34a、34b，温度传感器36和/或振动或声发射传感器38。
[0033]此外，在提供信号采集能力的模块12中，提供具有电子子系统部件的印刷电路板40。在模拟和数字领域两者中处理来自压电传感器34a、34b的模拟信号以提供能够用于趋势分析、报警等的数值。信号处理可以在模块与高端计算机系统之间进行分割，更近一步可以在数据传输过程中进行分割。用于与电子处理系统交换数据的无线收发器19的敏感部位也设置在印刷电路板40上。
[0034]此外，超级电容器布置在传感器模块12的内嵌部分的塑料壳体26中。在印刷电路板40上执行的信号处理包括系统的能量管理，其与采集电路20耦合，以确保需要时有可用的能量，例如，处理钢铁时。
[0035]温度传感器36包括提供对润滑寿命至关重要的轴承状况的测量。
[0036]应变传感器34a、34b形成为压电应变桥，其直接结合至夹紧环28并连接，以便形成电阻桥。
[0037]图5是传感器模块12以及示出夹紧机构30的轴承壳体10的剖视图。夹紧机构30包括夹紧环28，其具有两个在相反方向开口的圆锥内表面并且与形成具有内螺纹的圆锥体44a以及具有通孔的圆锥体44b的两个圆锥内部部件相互作用。螺栓32与圆锥体44a的内螺纹接合，并且该螺栓设置成用于将圆锥体44a、44b —起轴向地压入夹紧环28以径向拓宽该夹紧环28的装置。
[0038]根据本发明的传感器模块12的整体配置允许一种能够在轴承操作时获得高质量数据的稳健产品。由于使用了低能耗、无线网格划分技术的无线收发器19，因此不必使用电缆，从而降低了安装成本，提高了系统的可靠性。低能耗技术还允许由本地环境中采集的能量运行本系统。在本发明优选的实施例中，使用无线HART技术。这是基于IEEE802.15.4标准的低功率、工业化的网状网络，其在工业环境中非常稳健。
【主权项】
1.一种用于在钢铁工业应用中监测轴承的传感器模块，包括用于安装在待监测轴承的轴承部件(10)的孔(22)中的内嵌部分(12a)，其中，该内嵌部分(12a)包括至少一个传感器(34a，34b，36，38)，其特征在于，所述内嵌部分(12a)还包括产生作用在孔(22)的至少两个相对的内部侧面上的夹紧力的夹紧机构(30)。2.根据权利要求1所述的传感器模块，其特征在于，所述夹紧机构(30)包括具有与至少一个圆锥形内部部件(44a，44b)相互作用的至少一个圆锥内表面的夹紧环(28)以及用于将圆锥形内部部件(44a，44b)压入夹紧环(28)以拓宽夹紧环(28)的装置(32)。3.根据权利要求2所述的感应器模块，其特征在于，所述至少一个感应器(34a，34b，36，38)结合至所述夹紧环(28)。4.根据权利要求3所述的感应器模块，其特征在于，该感应器模块包括结合至所述夹紧环(28)并连接以便形成电阻桥的至少两个应变桥(34a，34b)。5.根据前述权利要求中任一项所述的传感器模块，其特征在于，该传感器模块包括至少一个温度传感器(36)。6.根据前述权利要求中任一项所述的传感器模块，其特征在于，该传感器模块还包括用于与电子处理系统交换数据的无线收发器(19)。7.根据权利要求6所述的传感器模块，其特征在于，所述无线接收器(19)的至少一个天线布置在所述孔(22)夕卜。8.根据前述权利要求中任一项所述的传感器模块，其特征在于，该传感器模块还包括用于从本地环境中采集能量的能量采集电路(20)。9.根据权利要求8所述的传感器模块，其特征在于，所述能量采集电路(20)包括热电发电机。
【专利摘要】本发明涉及一种用于在钢铁工业应用中监测轴承的传感器模块，其包括用于安装在待监测轴承的轴承部件(10)的孔(22)中的内嵌部分(12a)，其中，该内嵌部分(12a)包括至少一个传感器(34a，34b，36，38)。本发明建议该内嵌部分(12a)还包括产生作用在孔(22)的至少两个相对的内部侧面上的夹紧力的夹紧机构(30)。
【IPC分类】G08C17/02, G01M13/04
【公开号】CN105136456
【申请号】CN201510185781
【发明人】A.坎普贝尔, B.默里, M.D.桑索姆
【申请人】Skf公司
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年4月20日
【公告号】EP2952870A1, US20150338326