专利名称：轴承报警系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种报警系统，适用于滚子或其它转动机械的报警，这些转动机械具有与轴承相对转动的部分。
本发明尤其涉及到这样的设备它能指示出轴承过热，并因此而提前指示出轴承有可能毁坏。当由于污物或水份污染轴承时，和/或轴承在缺少润滑剂或有过量的润滑剂转动时，和/或超负荷运转时，通常，轴承的温度会逐渐升高，直到最后，轴承在比它的正常工作温度高的状况下工作。温度这样增加通常有一个轴承即将毁坏或卡住的征兆，它可能导致毁坏机器中的其它部件。另外，当轴承过热时，可能会达到使周围的物质着火的温度，因此，这就更需要提前报警。
用维护人员或用仪器的常规的滚柱轴承的监视，通常是既不实用，又价格昂贵。
使用受热而松脱的装置，以前已经提出过申请(GB-A-2155678)，当温度超过控制温度时，热松脱装置就自动松脱，用一个传感装置检测这个热松脱装置的位置，并且把信号传送给中央监控单元。在这种情况下，热松脱装置被安装于轴承的直径方向上。在许多场合，这存在有许多实际安装上的困难(例如在输送机滚柱的情况下)，并且实际困难还存在于对该设备自动松脱的监视，因为，在轴承和热松脱装置周围的环形区域，经常有其他物体妨碍(例如外部的滚子的盖子、支撑在那的输送带、装载在输送带上的大量物料等等)。本发明的一个目的是要避免或减少上述的缺点。
本发明提供了一种报警系统，它适用于可转动轴承中的过热报警，轴承由第一和第二部分组成，所说的报警系统包括报警信号发生装置，信号发生装置具有热启动接合元件(engagementelement)，该接合元件安装在第一轴承部分或与之连接的轴承壳体上，使得与所说的轴承部分是热连接，并且被设置成在所说的第一和第二轴承部分之间进行相对转动期间，当到达预定的高温时，该热启动接合元件从第一原始收缩位置被驱动到第二展开的报警位置，与安装在第二轴承部分或连接的壳体上的一个接合部分(engagingportion)相接触，当接触时，一起产生一个特殊的报警信号，指示出所说的轴承已经超出所说的预定温度，其中，所说的接合元件被安装成在它的收缩和展开位置之间移动，通常是在可转动轴承的轴向方向上移动。
最好，所说的接合元件和接合部分中至少有一个具有发声元件，发声元件设置在轴承部分和任何所说的相连接的壳体的基本上外边的部分，以便当接合元件与接合部分接触时产生的特殊的声音报警信号能传送到所说的轴承部分和任何相连接的壳体的外部。
因此，接合元件被安装成，在一个方向上，在它的收缩和展开位置之间移动，它通常平行于轴承的旋转轴，与所说的旋转轴或多或少有实际的偏移是可以允许的。
各种形式的报警发生装置可以被用于本发明中。因此，可以使用具有接合部分的信号发生装置，接合部分是在所说的第二轴承部分或相连接的壳体上，有一个或多个通常是轴向伸张的凸出部分，当轴承部分相对转动时，展开的接合元件周期性地撞击凸出部分，产生一种或多或少可听到的“卡搭”声，接合元件和凸出部分中的一个最好是有弹性可偏移的，以使得在接合元件伸张期间能产生连续的报警信号，而不破坏零件。
在本发明的另一替换形式中，可以使用以这样一种形式的接合部分至少部分是尖角状伸张的表面，以提供一个伸展的周期或摩擦的相互接合的周期，所说的接合元件和接合部分被设置成使得所说的摩擦的相互接合直接产生一种声音信号，例如尖叫声。
正如在这里所使用的，术语“发声元件”是指任何这样的元件，当接合元件接触接合部分时，该元件有助于以一个较大的或较小的程度，将所说的接触所消耗的能量转换为声音信号。因此，例如，在周期地撞击接触的情况下，发声元件可以是通常的铃形部件，铃形部件具有一个或多个轴向伸张的凸出部分，构成所说的接合部分。
报警系统最好被设置成直接产生声音报警信号，通过使用其它装置，而不是使用传感装置，来检测接合元件与接合部分的接触，例如，可以用压电传感器来检测周期性的撞击接触，所说的传感器被做成把在那里生成的电信号传送到一个适当的电路，直接或间接地驱动合适的可听到的和/或可见的报警装置，例如，警铃、警笛等和/或闪光灯。但是通常具有直接声音报警信号发生装置的本发明的报警系统是优选的，因为，一方面它的结构较简单且较经济，另一方面运行比较可靠，并且容易从一组轴承中确定单个过热轴承，不需要有到达中央控制系统的延伸的通讯连接。
因此，当系统中的轴承过热时，本发明的报警系统可以以一种特别简单、有效和经济的方式产生一种特殊的报警信号，使得所说的过热轴承可以被容易的检测到和替换掉，因此，使得由于继续过热而引起的火灾等等事故减少到最低限度。此外，通过使用一个通常在轴向操作结构的报警装置，发声元件可以被容易地安置在的转动轴承装置的实际上外面的部分，因此，使得传播到周围区域的声音报警信号最大，并因此使得检测更容易更快速。尽管如此，如果需要，附加的声音传送、调制、放大和/或延迟装置可以被依序使用，进一步增加人们的注意-提高由所说的接触而直接产生的声音报警信号的质量。轴向的操作配置和所允许的实际的外部安装的一个显著的优点是很容易将本发明应用到现存的转动轴承装置(即所谓的改型的装置)中，这将在下面进一步说明。
因此，进一步地，本发明提供了一种适用于本发明的报警系统中的报警信号发生装置，该报警信号发生装置包括热启动接合元件，接合元件被设置成当达到一个预定的高温时，从第一原始的收缩位置被驱动变成第二伸张的报警位置，还包括接合元件的支撑装置，支撑装置设置成将所说的元件安装在所说的第一轴承部分或相连接的壳体上，在信号发生装置的使用中，使得所说的接合元件从它的收缩位置到它的伸展位置是可以移动的，通常是在可转动轴承的轴向移动，而所说的支撑装置被限制于对着移动的相反方向，所说的报警信号发生装置也包括一个接合部分，该接合部分具有接合部分的支撑装置，支撑装置设置成在信号发生装置使用时，将所说的接合部分支撑在所说的第二轴承部分或相连接的壳体上，通过接合元件处于其伸展位置时与接合部分实现可靠的接触。
本发明的一个特别有用的应用是皮带输送机的滚子，它既包括托辊，也包括传动辊，尤其可用在有潜在危险的环境中，例如，地下煤矿或类似的地方。但是本发明的报警系统还有许多其它的应用，它可以在下列工业的机械的转动轴承中应用石油化学工业、汽车、电梯、起重机、机床、轧机、码头、制糖、粮食加工、制造、印刷、煤气工业等等。
很显然，可以采用不同的形式和方法来启动和驱动所说的热启动接合元件。因此，例如可以使用一个双金属片，一个双金属弹簧或其它的至少用二种材料元件的组合物，这二种材料具有不同的膨胀系数，而且，一个记忆金属，一个记忆片或弹簧或其它的具有形状记忆特性的材料可以被使用，其中所说的接合元件启动和驱动被综合为一个单一的部件。在另一种形式中，可以用分离的装置完成所说的接合元件的启动和驱动，例如，接合元件的驱动可以使用一个有预应力的弹性的偏动装置，例如一个螺旋形线圈弹簧，这种装置用低熔点合金插塞保持就位，所说的合金插塞的熔点对应于所说的预定高温，以致于当所说的合金插塞熔化时，它释放弹性的偏动装置。以便将所说的接合元件驱动到展开的报警位置。
接合元件热启动装置可以被设置成有任何合适的温度时启动，通常，温度的范围从60℃到130℃，例如温度大约在70℃。
通过使用特殊的声音报警信号，过热的轴承可以容易地被任何经过的作业人员检测到，不需要任何特殊的步骤，因此，实际上简化和加快了对输送机系统的过热轴承的监视，并且的确实际上增加了由任何经过那里的操作人员(包括从事其它工作的人员)发现故障的可能性。尽管如此，如果需要，也可以配备合适的声音信号监视设备，用于启动(通常是在远处设置的)合适的报警装置，例如警铃、警笛、电喇叭和/或警灯例如闪光灯，l.e.d.s等等。
这将会明白正常使用中的轴承将引起一定量的背景噪音(它可能是实际的声音和/或周期性的机械应变的声音)，然而，根据本发明，出故障的轴承将以一个一般地逐步递增并高于任何背景噪声的方式产生一个特殊的报警信号，因此可以被容易地检测到。
也应该明白本发明也可以与整体构成轴承装置的任何形式的转动轴承一起使用，这种轴承装置简单地包括二个相对转动物体的互补的凸的和凹的圆柱形表面部分，例如一个圆柱形的轴和普通的环状轮子或直接安装在其上的滚子，对于分开的转动的轴承系统，它被设置成安装在二个需要相对转动的物体之间。相应地，每一个报警元件可以被安装在所说的物体上或安装在各自的分开的轴承部件上。
本发明的另外的优选特征和优点将在下面详细说明，通过一些优选的实施例并参考附图来进一步加以说明
图1是一个输送带支持滚轮的一端的横截面图，它表示本发明的轴承报警系统的第一个实施例;
图1A是图1的热启动接合元件以及它的安装着的零件的详图，它是一个放大了的视图;
图2是图1的滚子的端部的正视图;图3是类似于图1的输送装置的滚筒的视图，它是本发明的第二个实施例。
图1显示了一个以无驱动力的托辊形式的一般地由参考数字1表示的转动机械，例如它被用于支撑皮带输送机的运送带(图中未示出)。滚子1包括一个管状部件2，部件2具有一个阶梯状的环状的端部支撑物3，支撑物3通过转动轴承4可转动地安装在一个固定轴5上。在支撑物3的轴向和径向的外边部分7处，安装有一个热启动接合元件8，接合元件8呈螺栓状，它具有一个短的普通圆柱体8a，在它的一端8c处有一延长的心轴8b，在它的另一端8e处有一个半球形的头部8d，端部8d被设置在管状外壳8f的外面。半球形头部8d的轴向向里面的部分是圆柱体8a，用环形凹槽8h将8a和头部8d分隔开，以便在所说的圆柱体8a上形成一个台肩8i，在所说的外壳8f的开口处用一个唇部8i约束住，以将圆柱体部分8a可屈服地保持在所说的外壳8f的里面，这构成元件8的原始状况。通过支撑物3，接合元件8被安装成与轴承4有比较好的热接触。更细致地，可以看到元件8被一个部件8k的端部固定在一个小金属帽7a中，7a被推压配合在支撑物3的轴向的外面部分7中的孔7b的里面。
紧靠轴承4的轴向的外边安装有一个环形的用合适的天然或合成的聚合物(例如，橡胶或聚链烯)制成的密封装置9，用来防止污染物质进入轴承4。在密封装置9的轴向的外边，在轴5上，安装有发出声音的元件，其形式呈圆环状、部分碟状或铃状、平板状10，它具有轴向的向里伸张的凹陷凸台11。
在滚子1正常运行的情况下，接合元件8被保持在它的原始的收缩位置，圆柱体部分8g在壳体8f的里面。螺栓8的心轴8b设置成与环绕着它的记忆螺旋形弹簧16同轴，弹簧16有一端部16a，端部16a与壳体8f的底面8l接合，并且，它的另一端部16b对着螺栓体8a的一端8c。假定轴承4开始出故障，则会发热，热量通过支撑物3被传送到帽7a，并因此而到达安装在帽7a里面的接合元件8。记忆弹簧16被设置成这样当达到类似于轴承损坏和/或其周围可能发生火灾的高温时，弹簧16伸张到它原来的尺寸。弹簧16伸张并朝着壳体8f的唇部8j驱动接合元件的圆柱体台阶8i，使壳体8f张开并推动元件头部8d从帽7a中出来，与凸台11相接触，每运行一次就撞击它一次，因此，产生可以容易地被附近的操作人员听到的特殊的声音信号。如在附图1中所看到的，帽7a有一个向外翻的唇部7c，在它的轴向的外边7d处环绕着孔7b，与支撑部分7接合，由此，当接合元件8的头部8d撞击发声板10上的凹陷凸台11时，限制帽7a通过孔7b。
显然，一些铃形的发生板，当用接合元件的头部8d撞击它时，能使得产生的声音的幅度最大。此外，在轴5的轴向的外端5a与密封的滚子1内部的外面的发声板10的位置，有助于避免减弱声音(如果它被裹在滚子和任何支撑皮带的里面，就会减弱声音)，因此有助于最大限度地使得声音传播到附近地区，使得任何经过的操作人员都能容易快速地检测到报警情况。
图3表示本发明的报警系统的类似的形式，它应用于环形输送带装置的托带轮或滚筒20，而且，对应于图1和2中的相似的部件，用相似的参考数字表示。也应注意到在这种情况下，在滚筒20的管状部件2和径向的外部的轴承部分4a之间的支撑物3，已经固定了一个密封环21，环绕着轴5安装柔性的环状密封装置9，以便防止外面的东西进入轴承4。密封环21用多个螺栓22固定于支撑物3，而这些螺栓中的一个方便地用一个热启动元件8代替，当受热而启动时，它的头部按轴向向外的方向被驱动并撞向发声平板10(在这里不是碟状)，周期性地与一个相对的凸台11相接触。
图4是对应于图1A的热启动元件的另一种形式的详细的截面图，其中，与图1A相对应的部件，用相似的参考标记表示。在这种情况下，帽7a的外面7c具有多个圆锥截体的环状物7d，形成一个锯齿形的表面，它使得容易用力将7a装入滚子1的端部支撑物3中的孔7b里，而且防止从那里退出来。延长的心轴8b的末端8m具有环状的凹槽8n，用夹持开口簧环8o嵌入凹槽，夹持开口簧环与环状垫片24的一端23邻接，垫片24的另一端25与帽底7f的外侧7e邻接，帽底7f有一个中心孔7g，心轴8b延伸通过该中心孔。压缩弹簧26环绕着心轴8b设置，在螺栓的主体8a的一端8c与帽7a的底7f之间产生作用力，以致趋向于把主螺栓体8a的头部8c推向帽7a的外边。
环形垫片24用低溶点(例如80℃)合金制成，以致于当轴承过热时，垫片24熔化并且从夹持开口簧环8o与帽底7f之间排出，允许前者接近后者，而由于压缩弹簧26的伸张螺栓体8a被驱动向离开帽底7f的方向移动。
也将明白热启动接合元件的各种不同形式也可以被用在不同的实施例中。此外，在危险的情况下和/或特别是较大部件的情况下(例如输送装置的终端滚筒)，可以设置两个或多个接合元件用以在不同的、逐渐升高的、几个温度时启动，以便发出不同级别的信号，例如早期报警和急迫的危险情况的报警。
如前面所述，热启动接合元件可以被配备在固定的或移动的轴承上，接合部分被安装在其他轴承部分上，即分别是移动或固定的轴承部分，图5和图6显示了配备有本发明的一个过热报警系统的托架轴承。
图5较详细地显示了牢固地安装在由托架轴承29(仅画出一个轴承)支撑的可旋转的轴28上面的滚筒27。而且，牢固地安装在轴28上的、在滚筒27外边的、是环形的发声平板30，它构成报警系统的接合部分。托架轴承29的固定主体31具有牢固地安装在它里面的伸出的热启动接合元件32(类似于图4中的)，接合元件32在托架轴承壳体31的轴向向外朝着发声平板30的方向伸出。接合元件32被设置成在它的原始收缩位置时与平板不接触并且它们之间无障碍，然后，在接合元件32的松开的伸展情况发生时，与在平板30上的凹陷凸台11相接触。
权利要求
1.一种适用于可转动轴承中的过热报警的报警系统，它包括第一和第二轴承部分(4a，4b)，所说的报警系统包括一个报警信号发生装置(8，12)，它具有一个热启动接合元件(8)，该接合元件设置在第一轴承部分(4a)和连接的壳体(2)中的至少一个部件上，以便与所说的轴承部分(4a)是处于热接触状态，并制造成当达到预定的高温时，由第一原始的收缩位置被驱动变成第二展开的报警位置，产生一个特殊的报警信号，其中，所说的第二轴承部分(4b)和连接的壳体(5)中，至少有一个设置有一个接合部分(12)，并且，所说的接合元件(8)被设置成使得在所说的第一和第二轴承部分(4a，4b)之间的相对转动期间，在它的展开的报警位置时，接合元件(8)与所说的接合部分(12)至少断续地接触，而不是阻止所说的轴承部分(4a，4b)继续相对的转动，并且被设置成它与接合部分(12)接触时产生一个所说的特殊的报警信号，表示所说的轴承已经超过所说的预定温度，其特征在于所说的接合元件(8)被安装成在它的收缩和伸张位置之间移动，通常是在可移动轴承的轴向上移动。
2.一种根据权利要求1所述的报警系统，其特征在于，所说的热启动接合元件(8)配备有驱动装置，驱动装置包括有弹性的偏动装置(16)，它被设置成使得接合元件(8)从所说的原始位置向前驱动到所说的报警位置。
3.一种根据权利要求2所述的报警系统，其特征在于，所说的热启动接合元件配备有一个呈可熔化元件形式的热驱动装置，可熔化元件被设置成保持所说的接合元件在所说的原始位置，所说的可熔化元件在达到预定的高温时熔化，从而松开所说的接合元件，以致伸展到所说的报警位置。
4.一种根据权利要求2所述的报警系统，其特征在于，所说的热启动接合元件配备有热驱动装置，热驱动装置呈锁闩形式，并由具有形状记忆特性的材料制成，并且被设置成将所说的接合元件保持在所说的原始位置，当到达所说的预定的高温时就改变形状，使得元件伸张到它的报警位置。
5.一种根据权利要求1所述的报警系统，其特征在于，所说的热启动接合元件包括一个受热可变化结构的部件，在正常的轴承运行温度时，具有第一结构形状，而在所说的预定高温时，具有明显不同的第二结构形状，所说的可变化结构的部件具有一个末端部分，在所说的第一结构形状时所说的接合元件与所说的接合部分相分离，而在所说的第二结构形状时必定接触所说的接合部分。
6.一种根据权利要求5所述的报警系统，其特征在于，所说的受热可变化结构的部件具有第一部分和第二部分，第一部分的材料具有第一膨胀系数，与之结合的第二部分的材料具有不同的第二膨胀系数，以致于当温度超过预定的高温时，所说的部件的形状就发生变化。
7.一种根据权利要求6所述的报警系统，其特征在于，所说的受热可变化结构的部件是一个双金属片。
8.一种根据权利要求5所述的报警系统，其特征在于，所说的受热可变化结构的部件是由具有形状记忆特性的材料制成的。
9.一种根据权利要求8所述的报警系统，其特征在于，所说的热启动接合元件是由具有形状记忆特性的塑性材料制成的。
10.一种根据权利要求1至9中的任何一个权利要求所述的报警系统，其特征在于，所说的接合部分的形式是至少有一径向伸张的凸出部分，当轴承部分相对转动时，系统使用中的热启动接合元件通过其伸展周期性地撞击该凸出部分，以致于产生所说的特殊的报警信号。
11.一种根据权利要求10所述的报警系统，其特征在于，所说的接合元件和所说的凸出部分中的至少一个是弹性的可偏移的，当撞击时以便减少损耗。
12.一种根据权利要求1至9中的任何一个权利要求所述的报警系统，其特征在于，所说的接合部分的形式是这样的，至少有部分圆环形的凸出表面，当与所说的接合元件摩擦撞击时产生特殊的尖叫声。
13.一种根据权利要求1至12中的任何一个权利要求所述的报警系统，其特征在于，包括报警信号检测装置、发送装置、以及至少是放大装置和继电器装置中之一。
14.一种根据权利要求3所述的报警系统，其特征在于，所说的接合部分包括一个一般地径向伸出的凸出部分，而所说的接合元件包括安装在一个孔中的带有弹性偏移装置的螺栓装置，弹性偏移装置是轴向的可压缩弹簧，它被设置在所说的孔中，在所说的孔和螺栓装置之间动作，以便在所说的孔的向外的方向上推动螺栓装置，所说的螺栓装置具有一个弹性的末端部分，以致于，当由于可熔化的连接熔化而松开螺栓装置时，螺栓装置的所说的弹性的末端部分凸出所说的孔的外边，周期性地撞击所说的接合部分，从而产生所说的特殊的报警信号。
15.一种根据权利要求1至14中任何一个权利要求所述的报警系统，其特征在于，所说的接合元件和接合部分中至少有一个具有一个发声元件，发声元件设置在轴承部分和相连接的所说的壳体的外边，以便当接合元件撞击接合部分时，实际的特殊的声音报警信号在所说的轴承部分和所说的壳体的外边传播。
16.一种根据权利要求15所述的报警系统，其特征在于，所说的发声元件包括铃形部件，它至少具有一个轴向伸张的凸出部分，构成所说的接合部分。
17.一种环形传送带输送机具有多个传动辊和/或托辊，它们都有轴承，而轴承都可以配备有在权利要求1至18中的任何一个权利要求所述的报警系统。
18.托架轴承具有根据权利要求1至17中的任何一个权利要求所述的报警系统。
全文摘要
本发明涉及一种报警系统，适用于可转动轴承4发生过热时的报警，轴承有第一和轴承第二部分。报警系统包括一个具有一个热启动接合元件8的报警信号发生装置，元件8在第一轴承部分或相连接的壳体6上。元件8与轴承4是热连接，被设置成当达到预定温度时一般地在可转动轴承的轴承上从第一原始收缩位置驱动到第二展开报警位置。在报警位置时，元件8接触第二轴承部分上的接合部分12，产生一个特殊的报警信号，指示出所说的轴承4已超过预定温度。
文档编号B65G43/02GK1073544SQ9211444
公开日1993年6月23日 申请日期1992年11月11日 优先权日1991年11月11日
发明者A·里士满 申请人:休伍德国际有限公司