相互啮合的运行齿轮中的齿轮磨损检测的制作方法

本发明涉及特别是用于双轴或多轴真空泵的一对相互啮合的优选无油的运行齿轮。此外，本发明涉及：一种真空泵系统，该真空泵系统包括一对相互啮合的优选无油的运行齿轮；以及一种设备，该设备包括这样的真空泵系统并且还包括齿轮磨损检测装置。此外，本发明涉及一种用于优选为双轴或多轴真空泵的相互啮合的运行齿轮中的齿轮磨损检测的方法。

背景技术：

1、相互啮合的无油运行齿轮中的已知齿轮磨损检测涉及齿轮部件的检查以及齿轮磨损参数的测量，这通常需要中断包括运行齿轮的机器的操作以及部分拆卸该机器。

2、用于齿轮磨损检测的已知解决方案的一个缺点是由包括运行齿轮的机器的操作中断以及对该机器的检查引起的高成本。其他缺点包括机器零部件的复杂的拆卸和重新组装，以及在没有及时检测到齿轮磨损的情况下，包括相互啮合的无油运行齿轮的机器的甚至可能的故障。

技术实现思路

1、本发明的一个目的在于提供一种高效且可靠的解决方案，以用于相互啮合的运行齿轮中的齿轮磨损检测，从而克服现有技术的缺点。

2、该目的通过以下各项来实现：根据权利要求1的特别是用于双轴或多轴真空泵的一对相互啮合的优选无油的运行齿轮；根据权利要求7的真空泵系统，其包括双轴或多轴真空泵以及一对相互啮合的优选无油的运行齿轮；根据权利要求10的设备，其包括真空泵系统，并且还包括齿轮磨损检测装置；以及根据权利要求14的用于相互啮合的优选无油的运行齿轮中的齿轮磨损检测的方法。

3、根据本发明的优选地用于双轴或多轴真空泵的一对相互啮合的运行齿轮包括彼此啮合的第一运行齿轮(running gear)和第二运行齿轮，其中，至少该第一运行齿轮包括第一齿轮(gearwheel)和第二齿轮。该第一运行齿轮的第一齿轮和第二齿轮轴向布置。以此方式，该第一运行齿轮的两个齿轮构成单一运行齿轮，该单一运行齿轮构造成与第二运行齿轮啮合。其中，优选地，所述相互啮合的运行齿轮无油操作。

4、根据本发明，该第一齿轮包括相同尺寸的预定数量的第一轮齿，并且该第二齿轮包括至少一个第二轮齿，其中，该第二轮齿具有的尺寸比该第一轮齿的尺寸小至一预定量。当该第一运行齿轮和第二运行齿轮以相互啮合的方式设计时，该第一轮齿和第二轮齿为该第二运行齿轮提供接触表面。优选地，当该第一运行齿轮和第二运行齿轮啮合时，达到预定量w的该第一轮齿和第二轮齿的尺寸差涉及该第一轮齿和第二轮齿的直接接触的那些部分。

5、此外，根据本发明，该第一齿轮由具有一弹性模量的材料制成，该弹性模量不同于该第二齿轮的材料的弹性模量。由于该第一齿轮由具有的弹性模量不同于该第二齿轮的材料的弹性模量的材料制成，因此该第一齿轮和第二齿轮的声学性质相应地将不同。特定地，由与该第一齿轮接触的第二运行齿轮产生的声音的声频谱将不同于由与该第二齿轮接触的第二运行齿轮产生的声音的声频谱。这可具有以下优点，即：经由检测到的声频谱的差异，可检测齿轮磨损。

6、优选地，该第二轮齿的尺寸小于该第一轮齿的尺寸所达到的该预定量对应于最大可允许磨损。这可具有以下优点，即：仅在达到最大可容许磨损时，该第二轮齿才与该第二运行齿轮的轮齿接触，并且在达到最大可容许磨损之前，仅该第一齿轮的第一轮齿将与第二运行齿轮的轮齿接触。对于两种情况，都会产生适于确定齿轮的磨损的特征声音。

7、优选地，该第一齿轮和第二齿轮轴向分离地布置在相同轴上或者彼此直接接触。优选地，该第一齿轮和第二齿轮以夹层构造(sandwich-construction)设计，使得该第二齿轮永久地粘附到该第一齿轮。

8、优选地，具有第一弹性模量的材料为聚合物中的一种，并且具有第二弹性模量的材料为金属中的一种。这可具有以下优点，即：这些材料具有不同的弹性模量，并且因此具有不同的声学性质。这可具有另外的优点，即：由聚合物制成的齿轮可在没有润滑的情况下与由金属制成的匹配齿轮组合运行。

9、优选地，该第二运行齿轮由与该第一运行齿轮的第二齿轮的材料具有相同的弹性模量e'的材料制成。这可具有以下优点，即：仅需使用两种不同材料，来产生两种不同的频谱，这取决于相应地与该第一齿轮或第二齿轮接触的第二运行齿轮。此外，磨损主要存在于第一齿轮处。此外，这可具有以下优点，即：当该第一齿轮与该第二运行齿轮直接接触时，可实现低磨损率。

10、优选地，第二轮齿的该预定数量大于一个且小于或等于第一轮齿的该预定数量。这可具有以下优点，即：可改善在达到最大可允许磨损之前以及在达到最大可允许磨损时产生的声音的频率之间的区分。通过选择第二轮齿的数量，可将指示频率移至远离该设备、即真空泵的特征频率的较低频率。

11、根据本发明，提供了一种真空泵系统，其包括双轴或多轴真空泵以及如上所述的一对相互啮合的优选无油的运行齿轮。该双轴或多轴真空泵包括马达、第一轴以及至少一个第二轴，其中，该第一轴和第二轴由该马达同步驱动。该第一轴具有泵送元件，并且该第二轴具有泵送元件，该泵送元件与该第一轴的泵送元件协作，以便将气态介质从入口输送至出口。

12、根据本发明，该第一轴包括该第一运行齿轮，并且该第二轴包括该第二运行齿轮。由于该第一运行齿轮和第二运行齿轮在达到最大可允许磨损之前以及达到最大可允许磨损时相应地产生的不同的声频谱，可适时检测到齿轮磨损，而不会中断操作或进行任何拆卸。因此，可防止由齿轮磨损造成的泵或泵的零部件上的严重损坏。

13、优选地，该第一轴以及该至少一个第二轴经由公共传动带驱动。其中，该第一运行齿轮和第二运行齿轮可用作真空泵的紧急运行齿轮。

14、优选地，仅该第一轴和第二轴中的一者由该马达经由传动带驱动，其中，该第一轴和第二轴通过该第一运行齿轮和第二运行齿轮同步。这可具有以下优点，即：该第一运行齿轮和第二运行齿轮可用作同步该第一轴和第二轴的真空泵的运行齿轮。由于该第一运行齿轮和第二运行齿轮在达到最大可允许磨损之前以及达到最大可允许磨损时相应地产生的不同的声频谱，可适时检测到齿轮磨损，而不会中断操作或进行任何拆卸。因此，可防止由齿轮磨损造成的泵或泵的零部件上的严重损坏。优选地，驱动该第一轴或该第二轴中的一者的传动带为v形带。

15、优选地，该系统包括两种操作模式。在第一操作模式中，该第二运行齿轮仅与该第一齿轮直接接触。在第二操作模式中，当该第一齿轮的尺寸由于材料磨损而减小该预定量时，该第二运行齿轮与该第二齿轮直接接触。此外，由该第一运行齿轮和第二运行齿轮在该第一操作模式期间产生的声音的第一频谱不同于由该第一运行齿轮和第二运行齿轮在该第二操作模式期间产生的声音的第二频谱。这可具有以下优点，即：在该第一操作模式中，该真空泵仍可继续操作，而没有该真空泵处严重损坏的风险。当检测到该第二频谱时，可采取必要的维护措施，以确保对真空泵及其部件的保护。

16、优选地，在正常操作期间，所述运行齿轮彼此不接触。在这种情况下，运行齿轮用作紧急运行齿轮，其仅在紧急操作模式中彼此接触。这可具有以下优点：在根据本发明的真空泵系统中，该第一轴包括该第一运行齿轮，并且该第二轴包括该第二运行齿轮。该第一轴和第二轴相应地优选由该马达经由公共传动带同步驱动或旋转。此处，该传动带特别地为齿形带。如果该传动带无法保持两个轴的旋转同步，则所提供的紧急运行齿轮因此执行所需的轴同步，以便防止泵送元件彼此接触并因此受损。可能会发生该传动带的故障，例如通过撕裂，或者如果该传动带被设计为齿形带，则通过齿的损耗或磨损，或传动带的伸长，例如由于磨损引起。由于传动带在其使用寿命期间固有地经受一定磨损，因此如果传动带出现故障，则通过提供确保所需的同步的紧急运行齿轮，双轴或多轴真空泵的安全操作是可能的，其中借助于传动带来执行轴的同步。

17、根据本发明，提供了一种设备，其包括如上所述的真空泵系统，并且还包括齿轮磨损检测装置。根据本发明的齿轮磨损检测装置包括构造成检测由运行齿轮产生的声音的检测模块，并且还包括构造成分析检测到的声音的频谱的分析模块。该齿轮磨损检测装置还包括确定模块，其被构造成取决于所分析的频谱的变化来确定运行齿轮的磨损。这可具有以下优点，即：齿轮磨损可经由齿轮磨损检测装置容易、可靠且自动地检测，该齿轮磨损检测装置被构造成检测和分析声频谱，而无需中断该真空泵系统的操作或拆卸该真空泵系统。

18、优选地，该设备的确定模块被构造成确定所检测到的在该第二操作模式中由运行齿轮产生的频谱中的偏差。这可具有以下优点，即：该齿轮检测装置可区分第一紧急操作模式与第二紧急操作模式，并且因此，可基于所分析的频谱的变化适时确定齿轮磨损，并且可采取必要的维护措施，以确保该真空泵系统的进一步操作。

19、优选地，该齿轮磨损检测装置还包括显示模块，其被构造成如果所分析的频谱等于在该第二操作模式中由运行齿轮产生的第二频谱，则向用户显示齿轮磨损通知。这可具有以下优点，即：如果该齿轮磨损检测装置检测到齿轮磨损，则操作该齿轮磨损检测装置的用户将接收到相关信息，而无需由该用户手动分析和/或连续观察检测到的信号。因此，由于已检测到齿轮磨损的所显示信息，用户不必精通所分析的频谱和/或确定指示齿轮磨损的频率变化。

20、优选地，该齿轮磨损检测装置为移动终端。这可具有以下优点，即：操作齿轮磨损检测的用户不会被绑定到特定的位置或场所。构造为齿轮磨损检测装置的移动终端可用在不同操作场所上的不同真空泵系统上。此外，移动终端是紧凑的且易于使用。

21、根据本发明，提供了一种用于相互啮合的优选无油的运行齿轮中的齿轮磨损检测的方法。该方法包括检测由运行齿轮产生的声音，并且分析检测到的声音的频谱。该方法还包括取决于所分析的频谱的变化来确定运行齿轮的磨损。这可具有以下优点，即：可容易和可靠地检测齿轮磨损，而无需中断该真空泵系统的操作或拆卸该真空泵系统。因此，可降低成本并且可确保连续操作。

22、优选地，该确定的步骤包括确定所分析的频谱是否等于在第二操作模式中由运行齿轮产生的频谱。这可具有以下优点，即：可区分仍可确保安全操作的第一紧急操作模式与预期对真空泵系统造成严重损伤的第二紧急操作模式。因此，可基于所分析的频谱的变化来适时确定齿轮磨损，并且可采取必要的维护措施，以确保真空泵系统的进一步无故障操作。

23、优选地，该方法还包括：如果该频谱等于在第二操作模式中由运行齿轮产生的频谱，则向用户显示齿轮磨损通知。这可具有以下优点，即：如果检测到齿轮磨损，则用户将接收到对应信息，而无需手动分析和/或连续观察检测到的信号。因此，由于所显示的齿轮磨损通知，用户可采取适当的措施来解决该问题。此处，用户不必精通所分析的频谱和/或确定指示齿轮磨损的频率变化。因此，降低了齿轮磨损检测的复杂度，并且可改善齿轮磨损检测过程的效率。

24、优选地，所述方法利用如上所述的设备来执行。该设备的特征可用于进一步提供该方法的具体细节。