DE102009037424A1

DE102009037424A1 - Lageranordnung mit Schmiermittelsensor

Info

Publication number: DE102009037424A1
Application number: DE200910037424
Authority: DE
Inventors: Martin Kram; Tobias Montag; Josef Zylla
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-08-13
Filing date: 2009-08-13
Publication date: 2011-02-17
Also published as: WO2011018492A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lageranordnung, mit einem Lagergehäuse, mit zumindest einem Lager, welches in dem Lagergehäuse angeordnet ist, wobei in dem Lagergehäuse ein Schmiermittel vorgesehen ist, mit zumindest einem Schmiermittelsensor zur Ermittlung des Zustandes des Schmiermittels, welcher innerhalb des Lagergehäuses angeordnet ist, mit einem Transmitter, der dazu ausgelegt ist, von dem Schmiermittelsensor ermittelte Informationen über den Zustand des Schmiermittels an eine zentrale Empfangsstation zu senden, mit einer lokalen Energieerzeugungseinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, den Schmiermittelsensor, den Transmitter und/oder die zentrale Empfangsstation mit Energie zu versorgen.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lageranordnung mit einem Schmiermittelsensor.
Eine Lageranordnung ist in Maschinen oder Vorrichtungen angeordnet, um in den Maschinen oder Vorrichtungen Bauteile beweglich lagern zu können. Die Lageranordnung weist zumeist ein Lagergehäuse, Lager und in den Lagern bewegliche gelagerte Bauteile auf. Die Bauteile können z. B. als Wellen oder auf den Wellen angeordnete Zahnräder ausgebildet sein. Die Lager der Lageranordnung können z. B. als Wälzlager oder Gleitlager ausgebildet sein. Wälzlager weisen verschiedene Wälzlagerbauteile auf. Wälzlagerbauteile sind z. B. Außenring, Innenring und dazwischen angeordnete Wälzkörper. Die beweglichen Bauteile der Maschine oder der Vorrichtung und insbesondere die Lager der Lageranordnung müssen mit einem Schmiermittel geschmiert werden, um den reibbedingten Verschleiß der Lager und der darin beweglich gelagerten Bauteile zu reduzieren. Ferner kann das in der Lageranordnung befindliche Schmiermittel auch der Kühlung, Schwingungsdämpfung, Abdichtung und dem Korrosionsschutz der gesamten Lageranordnung und der Maschinen oder Vorrichtungen dienen.
Der Zustand des Schmiermittels und damit dessen Schmiereigenschaften sind aber nicht konstant, sondern verändern sich mit der Zeit. Bedingt durch die Alterung und Oxidation des Schmiermittels, der Ansammlung von Abriebpartikeln und Wasser in dem Schmiermittel kommt es mit der Zeit zu einer negativen Veränderung der Schmiermitteleigenschaften. Zum Beispiel kommt es durch die Ansammlung von Abriebpartikel, die bei der Benutzung der Lageranordnung zwangsläufig entstehen, im Schmiermittel zu einem erhöhten Verschleiß der Wälzlagerbauteile und der Bauteile der Maschine oder der Vorrichtung. Des Weiteren kommt es durch die Alterung und Oxidation des Schmiermittels zu einer Erhöhung der Viskosität des Schmiermittels, was zu einem erhöhten Energiebedarf für den Betrieb der mit der Lageranordnung gekoppelten Maschine oder Vorrichtung und somit zu einer Erhöhung der Betriebskosten führt.
Daher ist es notwendig, den Zustand des Schmiermittels in regelmäßigen Zeitabständen zu bestimmen und wenn nötig, das alte, verbrauchte Schmiermittel durch ein neues Schmiermittel zu ersetzten.
Um den Zustand eines Schmiermittels zu ermitteln ist es meist notwendig, die Maschine in den Stillstand zu versetzen, um eine Schmiermittelprobe aus der Lageranordnung zu entnehmen und diese auf ihre Qualität zu untersuchen. Dies führt jedoch zu meist unerwünschten Stillstandzeiten der Maschine. Dadurch kommt es zu einem signifikanten Kostennachteil. Des Weiteren ist die Entnahme von Schmiermittelproben oft mit einer Demontage einzelner Teile, wie z. B. einer Schraube oder einem Gehäusedeckel, der Maschine oder der Lageranordnung verbunden, was zudem einen erheblichen Aufwand mit sich bringt.
Eine weitere Möglichkeit, das Schmiermittel in einer Lageranordnung stets auf einem konstant hohen Niveau zu halten, besteht darin, dass Schmiermittel nach vorgegebenen Zeitintervallen, die z. B. aus Erfahrungswerten oder Zeittafeln abgeleitet werden, zu entfernen und durch neues Schmiermittel zu ersetzen. Aufgrund der nicht durchgeführten Überprüfung des Zustandes des Schmiermittels kann dieses zu früh ausgetauscht sein, was im Hinblick auf die Kosten nachteilig ist. Ferner kann das Schmiermittel auch unerkannt zu lange in der Lageranordnung bleiben und es kann dadurch zu einem erheblichen Schaden der Lageranordnungen und der Maschine kommen. Beispielsweise können die Wälzlagerbauteile derart verschleißen, sodass diese die geforderten Tragzahlen nicht mehr aufweisen und ausfallen.
In der DE 10 2006 051 441 A1 ist eine mechanische Lagereinrichtung beschrieben, welche einen Grundkörper und mindestens ein bezüglich des Grundkörpers in mindestens einem Lager beweglich gelagertes Element aufweist. Am oder im Grundkörper ist eine Sensoreinrichtung angeordnet, die mindestens einen in der Nähe des Lagers angeordneten Schmiermittelsensor aufweist. Die Energieversorgung für die Sensoreinrichtung erfolgt über eine aus dem Gründkörper führende Schnittstelle.
Bei dieser mechanischen Lagereinrichtung kann der Zustand des Schmiermittels über die Sensoreinrichtung beobachtet werden. Problematisch bei dieser mechanischen Lagereinrichtung ist jedoch, dass die Sensoreinrichtung über eine nach außen führende Schnittstelle mit elektrischer Energie zu versorgen ist, was eine Nachrüstung in bestehenden Systemen erheblich erschwert.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Lageranordnung mit einem Schmiermittelsensor zur Verfügung zu stellen, bei welcher der Zustand des in der Lageranordnung befindlichen Schmiermittels beobachtet werden kann und welche auf einfache Weise in eine bestehende Maschine integriert werden kann.
Demgemäß ist vorgesehen:
eine Lageranordnung, mit einem Lagergehäuse, mit zumindest einem Lager, welches in dem Lagergehäuse angeordnet ist, wobei in dem Lagergehäuse zur Schmierung ein Schmiermittel vorgesehen ist, mit zumindest einem Schmiermittelsensor zur Ermittlung des Zustandes des Schmiermittels, welcher innerhalb des Lagergehäuses angeordnet ist, mit einem Transmitter, der dazu ausgelegt ist, von dem Schmiermittelsensor ermittelte Informationen über den Zustand des Schmiermittels an eine zentrale Empfangsstation zu senden, mit einer lokalen Energieerzeugungseinrichtung, welche im Lagergehäuse angeordnet und dazu ausgelegt ist, den Schmiermittelsensor und/oder den Transmitter und/oder die zentrale Empfangsstation mit Energie zu versorgen.
Diese Lageranordnung ermöglicht es, den Zustand des Schmiermittels auch während des Betriebes einer Maschine, in welcher die Lageranordnung angeordnet ist, zu beobachten. Dadurch kann das Schmiermittel in der Lageranordnung zu jedem beliebigen Zeitpunkt auf seine Qualität untersucht werden, ohne dass der Betrieb der Maschine eingestellt werden muss oder Wälzlagerbauteile und/oder Bauteile der Maschine demontiert werden müssen. Ferner können alle relevanten Eigenschaften des Schmiermittels untersucht werden. Beispielsweise kann die Viskosität, der Anteil an Abriebpartikel, der Wassergehalt, der Grad der Oxidation, die chemische Zusammensetzung sowie die Temperatur des Schmiermittels untersucht werden. Der Schmiermittelsensor kann mit dem Schmiermittel in Kontakt stehen oder kann das Schmiermittel berührungslos, z. B. durch ein optisches Messverfahren, untersuchen.
Der Schmiermittelsensor kann an verschieden Stellen innerhalb des Lagergehäuses angeordnet sein. Beispielsweise kann der Schmiermittelsensor direkt an einem Lager der Lageranordnung angeordnet sein, um das in dem Lager befindliche Schmiermittel auf seinen Zustand hin zu untersuchen. Ferner kann der Schmiermittelsensor auch z. B. in einer Ölwanne am Boden der Lageranordnung angeordnet sein, um stets mit dem Schmiermittel im Kontakt zu stehen. Auch ist es denkbar, den Schmiermittelsensor in eine Schmiermittelaustrittsbohrung zu integrieren.
Ein weiterer Vorteil dieser Lageranordnung besteht darin, dass diese völlig selbstständig arbeiten kann, ohne weitere Schnittstellen zu verwenden. Sie versorgt sich selbst durch die Energieerzeugungseinrichtung mit Energie und benötigt daher keine Schnittstellen. Mit lokaler Energieerzeugungseinrichtung ist gemeint, dass die Energieversorgung an oder im Lagergehäuse angeordnet ist. Durch die Energieerzeugungseinrichtung ist es auf einfache Weise möglich, die Lageranordnung mit dem Schmiermittelsensor in eine bereits bestehende Maschine oder Vorrichtung zu integrieren. Es muss nicht berücksichtig werden, dass ein Gehäuse der Maschine eine geeignete Schnittstelle aufweist, über welche der Schmiermittelsensor, der Transmitter und die Empfangsstation mit Energie versorgt werden und ein geeigneter Anschluss des Energieversorgungssystems der Maschine oder der Vorrichtung vorhanden ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sendet der Transmitter die vom Schmiermittelsensor ermittelten Informationen drahtlos aus. Beispielsweise kann der Transmitter die Informationen als Funksignale und/oder Infrarotsignale aussenden und ist z. B. als ein nach dem WLAN, Bluetooth, ZigBee, Wibree, NFC-Standard arbeitender Transmitter ausgebildet. Dadurch ist es möglich die Informationen an verschiedene Einrichtungen zu senden und den Transmitter mit bestehenden Funkeinrichtungen zu verbinden. Ferner kann der Transmitter eine Speichereinrichtung aufweisen, welche die vom Schmiermittelsensor ermittelten Informationen zwischenspeichert und in bestimmten Zeitintervallen aussendet.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die lokale Energieerzeugungseinrichtung dazu ausgelegt, elektrische Energie durch elektromagnetische Induktion und/oder chemische Reaktion und/oder thermische Reaktion und/oder durch Solarenergie zu erzeugen. Beispielsweise kann die Energieerzeugungseinrichtung durch ein von außen induziertes elektromagnetisches Feld elektrische Energie erzeugen. Auch wäre es denkbar, dass die Energieerzeugungseinrichtung eine Brennstoffzelle aufweist und durch chemische Reaktion elektrische Energie erzeugt. Es ist auch möglich, die in der Lageranordnung erzeugte Wärme durch ein Thermovoltaikelement in elektrische Energie umzuwandeln.
Nach einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die lokale Energieerzeugungseinrichtung einen wiederaufladbaren Energiespeicher zum Speichern der erzeugten elektrischen Energie, insbesondere einen Akkumulator und/oder Kondensator, auf. Durch den Energiespeicher ist es möglich, elektrische Energie zu speichern und je nach Bedarf dem Schmiermittelsensor und/oder dem Transmitter und/oder der Empfangsstation der Lageranordnung zur Verfügung zu stellen. Dadurch kann der Schmiermittelsensor und/oder der Transmitter und/oder die zentrale Empfangsstation stets mit Energie versorgt werden, auch wenn keine Energie von der Energieerzeugungseinrichtung erzeugt wird. Als Akkumulatoren können z. B. Lithium-Polymer-Akkumulatoren, Lithium-Ionen-Akkumulatoren oder Nickel-Metallhydrid-Akkumulator verwendet werden. Als Kondensatoren können z. B. Doppelschicht-Kondensatoren verwendet werden.
In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist in dem Lager eine Welle gelagert und die Welle und/oder das Lager und/oder ein mit der Welle und/oder dem Lager verbundenes Bauteil weist zumindest einen Magneten auf, wobei die Energieerzeugungseinrichtung mit dem Magneten gekoppelt ist. Die Energieerzeugungseinrichtung weist in diesem Ausführungsbeispiel eine Spule auf. Durch diese Ausbildung der Lageranordnung kann durch eine Drehbewegung der Welle, des Lagers oder ein mit diesen verbundenes Bauteil elektrische Energie erzeugt werden, da der sich bewegende Magnet einen elektrischen Strom in die Energieerzeugungseinrichtung induziert.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die zentrale Empfangsstation außerhalb des Lagergehäuses angeordnet. Durch die Anordnung der Empfangsstation außerhalb des Lagergehäuses kann der Bauraum der Lageranordnung reduziert werden. Zur Auswertung der vom Schmiermittelsensor ermittelten Informationen kann in der Empfangsstation einen Recheneinrichtung vorgesehen sein. Diese Recheneinrichtung kann z. B. als Mikrocontroller ausgebildet sein. Die Recheneinrichtung lässt sich einfacher in eine außerhalb des Lagergehäuses befindliche Empfangsstation integrieren als in eine Empfangsstation, welche innerhalb des Lagergehäuses angeordnet ist. Ferner ist es einfacher die Empfangsstation, welche außerhalb des Lagergehäuses angeordnet ist, mit Energie zu versorgen.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine Abdichtung vorgesehen, mit welcher der Schmiermittelsensor und/oder der Transmitter und/oder die zentrale Empfangsstation und/oder die lokale Energieerzeugungseinrichtung gegenüber Flüssigkeiten und Gasen abgedichtet ausgebildet ist. Diese Abdichtung kann z. B. durch eine Ummantelung eines Gehäuses, in welchen sich der Schmiermittelsensor, der Transmitter und die Energieerzeugungseinrichtung befinden, mit einem chemisch widerstandsfähigen Thermoplast erfolgen. Durch diese Abdichtung ist sichergestellt, dass der Schmiermittelsensor, der Transmitter und die Energieerzeugungseinrichtung während des Betriebs nicht beschädigt werden und ihre Funktion über einen langen Zeitraum erfüllen.
Der Schmiermittelsensor und/oder der Transmitter und/oder die lokale Energieerzeugungseinrichtung sind gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform in dem Lager der Lageranordnung integriert. Beispielsweise ist das Lager der Lageranordnung als Wälzlager mit einem Innenring und einem Außenring ausgebildet. Der Schmiermittelsensor kann beispielsweise in dem freien Randbereich zwischen dem Innenring und dem Außenring angeordnet sein. Der Transmitter kann in dem Innenring angeordnet sein und die Energieerzeugungseinrichtung kann durch die Drehbewegung des Innenrings bezüglich des Außenrings elektrische Energie erzeugen. Durch diese Ausbildung können bestehende Vorrichtungen und Maschinen auf einfache Weise mit einem Schmiermittelsensor versehen werden, ohne dass hiefür der Platzbedarf in der Vorrichtung oder in der Maschine berücksichtigt werden muss. Das Lager weist trotz der Integration des Schmiermittelsensors, des Transmitters und der Energieerzeugungseinrichtung die selben Tragzahlen und Dimensionen auf wie ein herkömmliches Lager.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel basiert der Schmiermittelsensor auf einem physikalischen und/oder einem chemischen Messprinzip. Der Schmiermittelsensor kann beispielsweise durch ein chemisches Verfahren den Wasseranteil im Schmiermittel, den Anteil von Abriebpartikeln oder den Grad der Oxidation des Schmiermittels ermitteln. Auch könnte der Schmiermittelsensor auf einem physikalischen Messprinzip basieren. Der Schmiermittelsensor könnte so z. B. die elektrische Leitfähigkeit, die optische Transparenz, die Trübung, das Streuverhalten, den Brechungsindex, die Dichte etc. des Schmiermittels ermitteln.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zumindest ein weiterer Sensor zur Ermittlung zumindest einer weiteren Zustandsgröße, z. B. des Schwingverhaltens oder der Drehzahl des Lagers, der Lageranordnung oder des Lagers vorgesehen und mit dem Transmitter gekoppelt. Dieser weitere Sensor könnte beispielsweise auch ein Füllstandsensor sein, der den Füllstand des Schmiermittels in der Lageranordnung ermittelt. Durch diese Ausführungsform der Lageranordnung lassen sich weitere relevante Informationen einer Maschine ermitteln und beobachten.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die zentrale Empfangsstation eine Mensch-Maschine-Schnittstelle auf. Diese Mensch-Maschine-Schnittstelle kann z. B. als ein Display oder Sensorbildschirm ausgebildet sein, welche die Informationen über den Zustand des Schmiermittels graphisch darstellt. Ferner könnte die Mensch-Maschine-Schnittstelle als akustische Schnittstelle ausgebildet sein, welche über akustische Signale mit einem Menschen kommunizieren kann.
In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die zentrale Empfangsstation eine Alarmeinrichtung auf, welche ein Alarmsignal ausgibt, falls der Zustand des Schmiermittels einen kritischen Zustand erreicht. Das Alarmsignal kann dabei ein akustisches und/oder ein visuelles sein. Durch die Alarmeinrichtung wird sichergestellt, dass sich das Schmiermittel stets auf einem konstant hohen Niveau befindet.
Die Lageranordnung weist in einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel eine Steuereinrichtung auf, wobei der Transmitter mit dieser gekoppelt ist. Die Steuereinrichtung ist z. B. mit dem Antrieb der Maschine, in welcher sich die Lageranordnung befindet, gekoppelt und schaltet den Antrieb ab, falls der Zustand des Schmiermittels sich in einem kritischen Zustand befindet. Durch diese Ausbildung der Lageranordnung ist es möglich, dass der Betrieb der Maschine, mit der die Lagereinrichtung gekoppelt ist, nicht ständig von einem Menschen überwacht werden muss. Ferner wird die Wahrscheinlichkeit eines Totalausfalls der Lageranordnung aufgrund eines verbrauchten Schmiermittels durch eine solche Steuereinrichtung reduziert.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind an der Lageranordnung eine Schmiermittelzuführeinrichtung und/oder eine Schmiermittelabführeinrichtung vorgesehen, welche dazu ausgelegt sind, der Lageranordnung Schmiermittel zuzuführen bzw. abzuführen, wobei die Schmiermittelzuführeinrichtung und/oder die Schmiermittelabführeinrichtung mit dem Transmitter gekoppelt sind. Die Schmiermittelzuführeinrichtung und/oder die Schmiermittelabführeinrichtung können beispielsweise als Dosierpumpen ausgebildet sein, welche eine exakte Menge an Schmiermittel der Lageranordnung zuführen bzw. abführen können.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Lager als ein Wälzlager oder ein Gleitlager ausgebildet. Das Lager kann beispielsweise als Kugellager, Rollenlager, Pendelrollenlager, Kegellager, Nadellager oder dergleichen ausgebildet sein.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren der Zeichnung näher erläutert.
Von den Figuren zeigen:
1 ein Schnittbild durch eine Lageranordnung mit einem Schmiermittelsensor gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 ein Schnittbild durch eine Lageranordnung mit einem Schmiermittelsensor gemäß einer zweiten Ausführungsform;
3 ein Schnittbild durch eine Lageranordnung mit einem Schmiermittelsensor gemäß einer dritten Ausführungsform; und
4 ein Schnittbild durch ein Lager mit einem Schmiermittelsensor.
1 zeigt ein Schnittbild einer Lageranordnung 1 mit einem Schmiermittelsensor 4 gemäß einer ersten Ausführungsform. Die Lageranordnung 1 weist ein Lagergehäuse 3 auf, in welchem sich ein Schmiermittel befindet und ein Lager 2 angeordnet ist. Das Lager 2 ist als Pendelrollenlager ausgebildet. Ein Außenring 16 des Pendelrollenlagers ist in dem Lagergehäuse 3 fixiert. Auf einem Innenring 18 des Pendelrollenlagers ist eine Welle 12 drehbar gelagert. Am Ende der Welle 12 befindet sich eine Wellennutmutter 13. Diese Wellennutmutter 13 fixiert den Innenring 18 des Lagers 2 und weist an ihrer Stirnseite eine Vielzahl von Magneten 14 auf. Am rechten Ende des Lagergehäuses 3 ist ein Gehäusedeckel 20 mittels Schrauben 24 mit dem Lagergehäuse 3 verbunden. Am unteren Ende des Gehäusedeckels 20 ist ein Schmiermittelsensor 4 angeordnet.
Der Schmiermittelsensor 4 kann z. B. die Viskosität, den Anteil an Abriebpartikeln, den Wassergehalt und/oder die Temperatur des Schmiermittels beobachten. Ferner ist am Gehäusedeckel 20 des Lagergehäuses 3 ein Gehäuse 21 angeordnet, in welchem eine Energieerzeugungseinrichtung 7, ein Transmitter 5, eine Spule 17 und ein Energiespeicher 9 angeordnet sind. Dieses Gehäuse 21 weist eine Abdichtung 8 auf, welche verhindert, dass Flüssigkeiten, Gase und Schmutz in das Gehäuse 21 eindringen und die Energieerzeugungseinrichtung 7, den Transmitter 5, die Spule 17 sowie den Energiespeicher 9 beschädigen können. Die Spule 17 ist direkt gegenüber den Magneten 14 der Wellennutmutter 13 angeordnet. Bei einer Drehung der Welle 12 induzieren die Magnete 14 der Wellennutmutter 13 einen Strom in die Spule 17 der Energieerzeugungseinrichtung 7, welche dann den Schmiermittelsensor 4 und den Transmitter 5 mit elektrischer Energie versorgt. Ferner wird bei der Erzeugung von elektrischer Energie der im Gehäuse 21 befindliche wiederaufladbare Energiespeicher 9 mit elektrischer Energie versorgt und aufgeladen.
Ferner weist diese Lageranordnung 1 eine zentrale Empfangsstation 6 auf, welche sich außerhalb des Lagergehäuses 3 befindet. Der Transmitter 5 erhält von dem Schmiermittelsensor 4 Informationen über den Zustand des Schmiermittels und sendet diese drahtlos an die zentrale Empfangsstation 6. Die Übertragung der Informationen vom Schmiermittelsensor 4 an den Transmitter 5 kann dabei kabellos und/oder kabelgebunden erfolgen. Die Empfangsstation 6 wertet die Informationen aus und gibt diese graphisch über eine Mensch-Maschine-Schnittstelle 10 an einen Betreiber aus. Ferner weist die zentrale Empfangsstation 6 eine Alarmeinrichtung 11 auf. Diese Alarmeinrichtung 11 gibt z. B. ein akustisches Signal aus, falls der Zustand des Schmiermittels einen kritischen Zustand erreicht.
Die 2 zeigt eine Lageranordnung 1 mit einem Schmiermittelssensor 4 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Das Lagergehäuse 3 weist an seinem Boden in der linken Ecke eine Schmiermittelaustrittsbohrung auf, durch welche verbrauchtes Schmiermittel austreten kann. Der Schmiermittelsensor 4 ist an der Schmiermittelaustrittsbohrung angeordnet. Der Schmiermittelsensor 4 ist dabei so angeordnet, dass er stets im Kontakt mit dem Schmiermittels ist.
In der 3 ist eine Lageranordnung 1 mit einem Schmiermittelsensor 4 gemäß einer dritten Ausführungsform im Schnitt dargestellt. Die Lageranordnung 1 weist ein Lagergehäuse 3 auf. Des Weiteren weist die Lageranordnung 1 ein Festlager 22 und ein Loslager 23 auf. In den Lagern 22 und 23 ist eine Welle 12 drehbar gelagert. In dem Bereich der Welle 12, der sich zwischen den Lagern 22 und 23 befindet, ist auf der Welle 12 ein Bauteil 15 befestigt. Dieses Bauteil 15 ist mit einer Vielzahl von Magneten 14 versehen. Das Bauteil 15 ist als ein metallischer Ring ausgebildet, der z. B. mittels einer Presspassung auf der Welle 12 angeordnet ist. Im unteren Bereich des Lagergehäuses 3 ist ein Gehäuse 21 angeordnet, in welchem sich der Transmitter 5, die Spule 17 und die Energieerzeugungseinrichtung 7 befinden. Das Gehäuse 21 ist direkt unterhalb des Bauteils 15 mit den Magneten 14 am Boden des Lagergehäuses 3 angeordnet.
Bei einer Drehung der Welle 12 rotiert das Bauteil 15 mit den Magneten 14 um die Achse der Welle 12 und die Magnete 14 des Bauteils 15 induzieren in die Spule 17 der Energieerzeugungseinrichtung 7 einen elektrische Strom. Durch diesen Vorgang wird elektrische Energie erzeugt. Der Schmiermittelsensor 4 befindet sich am Boden des Lagergehäuses 3 und ist direkt mit dem Gehäuse 21 verbunden. Die vom Schmiermittelsensor 4 ermittelten Informationen über den Zustand des Schmiermittels werden aus dem Lagergehäuse 3 an eine zentrale Empfangsstation 6 drahtlos gesendet. Die zentrale Empfangsstation 6 weist ferner eine Recheneinrichtung, z. B. in Form eines Mikrocontrollers auf.
In der 4 ist ein Lager 2 mit einem Schmiermittelsensor 4 im Schnitt dargestellt. Das Lager 2 weist einen Außenring 16, einen Innenring 18 und Wälzkörper 19 auf. Der Außenring 16 und der Innenring 18 sind in der 4 einstückig ausgebildet. Ebenso ist es auch möglich, den Außenring 16 und/oder den Innenring 18 axial und/oder radial geteilt auszubilden. Dies hätte den Vorteil einer vereinfachten Montage des Lagers mit einem Schmiermittelsensor, vor allem bei schwer zugänglichen Lagergehäusen. Der Außenring 16 ist in einem nicht dargestellten Lagergehäuse 3 fixiert. Auf dem Innenring 18 ist eine Welle 12 angeordnet. An dem rechten Rand des Außenrings 16 befindet sich der Transmitter 5, der Schmiermittelsensor 4 und die Energieerzeugungseinrichtung 7 mit einer Spule 17. Am Rand des Innenrings 18 des Lagers 2 befinden sich Magnete 14. Da der Außenring 16 in dem Lagergehäuse 3 fixiert ist, dreht sich der mit der Welle 12 verbundene Innenring 18 um die Spule 17 der Energieerzeugungseinrichtung 7. Durch diese Drehbewegung induzieren die Magnete 14 des Innenrings 18 einen elektrischen Strom in die Spule 17 der Energieerzeugungseinrichtung 7. Auf diese Weise wird elektrische Energie erzeugt. Das Lager 2 weist trotz der Integration des Schmiermittelsensors 4, des Transmitters 5 und der Energieerzeugungseinrichtung 7 in etwa die gleichen Dimensionen auf wie ein herkömmliches Lager 2 mit gleichen Tragzahlen.
Bezugszeichenliste

1: Lageranordnung
2: Lager
3: Lagergehäuse
4: Schmiermittelsensor
5: Transmitter
6: Empfangsstation
7: Energieerzeugungseinrichtung
8: Abdichtung
9: Energiespeicher
10: Mensch-Maschine-Schnittstelle
11: Alarmeinrichtung
12: Welle
13: Wellennutmutter
14: Magnet
15: Bauteil
16: Außenring
17: Spulen
18: Innenring
19: Wälzkörper
20: Gehäusedeckel
21: Gehäuse
22: Festlager
23: Loslager
24: Schrauben

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102006051441 A1 [0007]

Claims

Lageranordnung (1), mit einem Lagergehäuse (3), mit zumindest einem Lager (2), welches in dem Lagergehäuse (3) angeordnet ist, wobei in dem Lagergehäuse (3) zur Schmierung ein Schmiermittel vorgesehen ist, mit zumindest einem Schmiermittelsensor (4) zur Ermittlung des Zustandes des Schmiermittels, welcher innerhalb des Lagergehäuses (3) angeordnet ist, mit einem Transmitter (5), der dazu ausgelegt ist, von dem Schmiermittelsensor (4) ermittelte Informationen über den Zustand des Schmiermittels an eine zentrale Empfangsstation (6) zu senden, mit einer lokalen Energieerzeugungseinrichtung (7), welche dazu ausgelegt ist, den Schmiermittelsensor (4) und/oder den Transmitter (5) und/oder die zentrale Empfangsstation (6) mit Energie zu versorgen.
Lageranordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Transmitter (5) die vom Schmiermittelsensor (4) ermittelten Informationen drahtlos aussendet.
Lageranordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die lokale Energieerzeugungseinrichtung (7) dazu ausgelegt ist, elektrische Energie durch elektromagnetische Induktion und/oder chemische Reaktion und/oder thermische Reaktion und/oder durch Solarenergie zu erzeugen.
Lageranordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die lokale Energieerzeugungseinrichtung (7) einen wiederaufladbaren Energiespeicher (9), insbesondere einen Akkumulator und/oder Kondensator, zum Speichern der erzeugten elektrischen Energie aufweist.
Lageranordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Lager (2) eine Welle (12) gelagert ist und dass die Welle (12) und/oder das Lager (2) und/oder ein mit der Welle (12) und/oder dem Lager (2) verbundenes Bauteil (15) zumindest einen Magneten (14) aufweist und die Energieerzeugungseinrichtung (7) mit dem Magneten (14) gekoppelt ist.
Lageranordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Empfangsstation (6) außerhalb des Lagergehäuses (3) angeordnet ist.
Lageranordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abdichtung (8) vorgesehen ist, mit welcher der Schmiermittelsensor (4) und/oder der Transmitter (5) und/oder die zentrale Empfangsstation (6) und/oder die lokale Energieerzeugungseinrichtung (7) gegenüber Flüssigkeiten und Gasen abgedichtet ausgebildet ist.
Lageranordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmiermittelsensor (4) und/oder der Transmitter (5) und/oder die lokale Energieerzeugungseinrichtung (7) in einem Lager (2) der Lageranordnung (1) integriert sind.
Lageranordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmiermittelsensor (4) auf einem physikalischen und/oder einem chemischen Messprinzip basiert.
Lageranordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein weiterer Sensor zur Ermittlung zumindest einer weiteren Zustandsgröße, z. B. des Schwingverhaltens oder der Drehzahl des Lagers, der Lageranordnung (1) und/oder des Lagers (2) mit dem Transmitter (5) gekoppelt ist.
Lageranordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Empfangsstation (6) eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (10) aufweist.
Lageranordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Empfangsstation (6) eine Alarmeinrichtung (11) aufweist, welche ein Alarmsignal ausgibt, falls der Zustand des Schmiermittels einen kritischen Zustand erreicht.
Lageranordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageranordnung (1) eine Steuereinrichtung aufweist, und dass der Transmitter (5) mit dieser gekoppelt ist.
Lageranordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Lageranordnung (1) eine Schmiermittelzuführeinrichtung und/oder eine Schmiermittelabführeinrichtung vorgesehen sind, welche dazu ausgelegt sind, der Lageranordnung (1) Schmiermittel zuzuführen bzw. abzuführen, wobei die Schmiermittelzuführeinrichtung und/oder die Schmiermittelabführeinrichtung mit dem Transmitter (5) gekoppelt sind.
Lageranordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (2) ein Wälzlager oder ein Gleitlager ist.