[發明專利]用于狀況監測的被儀表化的軸

有效

• 申請號: 201810130346.1
• 申請日: 2018-02-08
• 公開（公告）號: CN108458053B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 安德魯·坎貝爾
• 申請（專利權）人: 斯凱孚公司
• 主分類號: F16H1/28
• 分類號: F16H1/28;F16C3/02
• 代理公司: 北京智沃律師事務所 11620
• 代理人: 王繼勝

本發明涉及一種帶凸緣的軸(110)，包括：軸部分(111)，其具有用于安裝軸承裝置的內圈的軸承座落部(113)；和凸緣部分(112)，其位于軸的第一側，該凸緣部分(112)具有用于軸向保持內圈的軸向內表面(114)。帶凸緣的軸被儀表化有一個或多個傳感器單元(130)，各單元均具有由設置有一個或多個傳感器的至少一個接觸板的軸向內表面形成的測量表面(132)，以用于在使用期間監測軸承裝置的一個或多個運行參數。根據本發明，所述一個或多個傳感器單元(130)中的每一者均設置在穿過凸緣部分(112)地延伸的相應的凹部內，使得測量表面(132)與凸緣部分(112)的軸向內表面(114)齊平或者測量表面(132)略微突出超過凸緣部分(112)的軸向內表面(114)。

技術領域

本發明總體上涉及對旋轉部件進行狀況監測的領域，并且更具體地涉及用于支撐軸承的軸，該軸被儀表化(/裝備)(instrumented)有一個或多個狀況監測傳感器。本發明還涉及包括了這種被儀表化的軸的齒輪箱以及涉及包括了該齒輪箱的風力渦輪機。

背景技術

狀況監測是用于檢測旋轉機械部件(諸如軸承)的故障和不利運行狀況的重要工具(/手段)，從而使得能夠在發生任何主要(/嚴重)故障之前執行預防性維護或修理。這對于像風力渦輪機這樣的偏遠安裝設備(remote installations)來說尤為重要，(這是因為)其在沒有監督的情況下運行并且關鍵故障的修理費用極為昂貴。

在美國專利8393993中公開了對風力渦輪機中的周轉齒輪箱(/行星齒輪箱)(epicyclic gearbox)進行狀況監測的一個示例。該齒輪箱具有至少兩個行星齒輪，每個行星齒輪均通過軸承而轉動地支撐在行星齒輪軸上。齒輪箱還具有連接(各)行星齒輪的至少一個行星架。行星架設置有一個或多個傳感器，包括振動傳感器。在一個實施方式中，行星架設置有振動傳感器，振動傳感器放置在各行星齒輪軸上或者很靠近各行星齒輪軸地設置。

因此，傳感器的位置距支撐行星齒輪軸的軸承相對遠離(/較遠)，這意味著與軸承缺陷相關聯的振動更難以檢測到。

存在改進的余地。

發明內容

本發明涉及一種帶凸緣的軸，包括：軸部分，其具有用于安裝軸承裝置的內圈的軸承座落部；和形成一體的凸緣部分，該凸緣部分具有用于軸向保持內圈的軸向內(側)表面。帶凸緣的軸被儀表化有(instrumented with)一個或多個傳感器單元，各單元均具有上設有一個或多個傳感器的接觸板，以用于在使用期間監測軸承裝置的一個或多個運行參數。根據本發明，所述一個或多個傳感器單元中的每一者均設置在以穿過(/貫通/貫穿)(extend through)凸緣部分的方式延伸的相應的凹部內，使得接觸板的軸向內表面與軸承的軸向內表面齊平或者接觸板的軸向內表面略微突出超過軸承的軸向內表面。

因此，在帶凸緣的軸使用時，每個傳感器單元的傳感化的(sensorized)接觸板與軸承內圈的側面接觸，使得能夠準確地檢測運行參數。

所述一個或多個傳感器可以包括振動傳感器、溫度傳感器、聲發射傳感器和應變傳感器中的至少一者。在一個實施方式中，傳感器單元配備有兩個或更多個不同的傳感器。不同的傳感器可以附接于傳感器單元的單個接觸板。在一個作為另一種選擇的實施方式中，傳感器單元具有供不同的傳感器附接于的第一接觸板和第二接觸板。

優選的是，帶凸緣的軸包括至少兩個傳感器單元，以使得能夠在內圈的不同位置處測量軸承的運行參數。在一個實施方式中，帶凸緣的軸具有四個傳感器單元，這些傳感器單元圍繞帶凸緣的軸的圓周以均等的角度間隔布置。如將理解的是，傳感器單元的不同數量和傳感器單元的不同布置是可能的，這取決于應用和感興趣的運行參數。

適當的是，各傳感器單元包括用于接收(以及優選還有處理)來自一個或多個傳感器的數據的電子器件，并且還包括用于無線傳輸傳感器數據的天線。各傳感器單元還可以在該單元的殼體內包括其自己的電源。然而，在一些應用中，軸凸緣的尺寸和應用中的可用空間可能會不允許傳感器單元容納有它們自己的電源。