無損檢測滾動軸承組件的檢測裝置、滾動軸承和風力渦輪機的制作方法
【專利說明】無損檢測滾動軸承組件的檢測裝置、滾動軸承和風力渦輪機
[0001]本發明涉及一種檢測裝置，其用于無損檢測具有多個滾動體的滾動軸承組件。此夕卜，本發明還涉及:一種滾動軸承，該滾動軸承具有多個滾動體和用于無損檢測滾動軸承組件的檢測裝置；以及，一種風力渦輪機，該風力渦輪機具有安裝在滾動軸承上的轉子和檢測
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[0002]滾動軸承具有內圈和外圈，其通過滾動體，例如球體、圓柱體或圓錐體彼此分開。滾動體通常置于保持架內，以便使滾動體之間的距離保持恒定。當滾動軸承運動時，滾動體在內圈上(即在滾動軸承的內運轉面上)滾動，以及在外圈上(即在滾動軸承的外運轉面上)滾動。所述內圈和外圈并因此所述運轉面通常由硬化鋼制成，以確保滾動軸承的滾動摩擦小且使用壽命長。
[0003]為了檢測滾動軸承的組件，例如所述運轉面，公知的是，在安裝滾動軸承之前就檢查其缺陷，例如硬度上的差異，這些缺陷可能在制造過程中產生。如果滾動軸承已裝配和安裝完成，則不再可能用已知的測試工具來檢測所述組件，這是因為所述組件在安裝完成狀態下不容易進入。通常來說，后續需要拆卸滾動軸承，例如從而到達運轉面，這需要大量的時間且成本較高。
[0004]例如從DE 41 28 807 Al中已知的是，將一個或多個傳感器，例如電磁高頻線圈，布置在滾動體之間且在滾動軸承保持架的腹板中，以便可以識別并監測在軸承套圈運轉面上的損壞或鄰近區域的損壞。
[0005]DE 10 2008 018 611 Al描述了一種測量裝置，其具有布置在彎曲機具上的掃描探針，其例如固定在滾動軸承的保持架上并被引導通過運轉面以測定運轉面的磨損和疲勞現象。
[0006]因此，本發明的任務在于提供一種檢測滾動軸承組件的檢測裝置，通過該檢測裝置來實施檢測時成本較低。此外，本發明的任務還在于，提出一種具有用于檢測滾動軸承組件的所述檢測裝置的滾動軸承。此外，本發明的任務還在于，提出一種風力渦輪機，其具有安裝在滾動軸承內的轉子和檢測裝置。
[0007]在檢測裝置方面該任務通過專利權利要求1的特征得以實現。被用于無損檢測具有多個滾動體的滾動軸承組件的檢測裝置，其包括傳感器支架，該傳感器支架包括用于檢測組件的至少一個傳感器，該傳感器支架可插入在相鄰滾動體之間的區域中且在插入狀態下作滾動運動時被其中一個滾動體夾帶，其中用于檢測組件的所述至少一個傳感器可耦合在該組件上。
[0008]因此，借助于本發明所述的檢測裝置也可以在組裝狀態下，即在完成安裝狀態下無損檢測滾動軸承的組件。所述組件特別包括內部組件或在滾動軸承內部的組件或表面，例如運轉面，滾動體或滾動軸承或保持架的內側面。本發明所述的檢測裝置可以用簡單的方式在安裝滾動軸承時進行安裝，方式是將傳感器支架引入或布置在兩個彼此相鄰的滾動體之間。傳感器支架只要松松地插入即可，并在滾動軸承正常運行時(即傳感器支架在空閑模式下)以及為了檢測組件(即傳感器支架在檢測模式下)，通過滾動體轉動而隨之一起轉動。因此沒有必要將檢測裝置固定在保持架上或固定在滾動軸承上。
[0009]也就是說，檢測裝置一直保持在相鄰滾動體之間的區域中，使得在任何時刻都可以中斷正常運行并實施檢測。這就是說，盡管傳感器支架保持在滾動軸承內，正常運行期間不能繼續無損檢測滾動軸承的組件，但是可以在任何時刻中斷正常運行并在滾動軸承速度減少時進行檢驗。這樣就沒有必要將已完成安裝的滾動軸承拆開來進行檢驗，而且還省下了一筆在隨后將檢測裝置引入組裝好的滾動軸承中來進行檢驗所需的成本，此外所述隨后的引入并非總是可能的。
[0010]為了檢測組件，可將傳感器耦合在其上。換而言之:傳感器的發射面/接收面要相對于待檢測的組件，例如運轉面或滾動體來定向，并且可將傳感器定位在例如與組件相距檢測所需的距離。
[0011]在使用多個傳感器時可將其任意布置在傳感器支架內。在一種優選的實施形式中，傳感器支架包括多個在縱向方向上依次布置的、用于檢測組件的傳感器。也就是說檢測裝置具有多個傳感器，其例如橫向于滾動體的運轉方向并排布置或前后順次布置。這樣的結構形式使得例如可以檢測整個運轉面，特別是在徑向方向上或橫向于滾動體的運轉方向進行檢測。這些傳感器例如還可以彼此有偏移地布置，從而使得各個傳感器的檢測區域重疊并達到較大的“覆蓋區域(Footprint)”。同樣可以設想的是，將多排在縱向方向上前后順次布置的傳感器并排地集成到傳感器支架內。
[0012]在檢測裝置另一個有利的改進形式中，傳感器支架的至少一個在插入狀態下朝向滾動體的側面是凹形的并與滾動體的外輪廓匹配且特別構造成滑動面。換而言之:該側面被設計成，使得其以摩擦較小的滑動副(Gleitpaarung)與滾動體共同作用，并且即使滑動體與側面直接接觸，也不會或最多略微影響滾動軸承在運轉面上滾動。
[0013]作為凹形的、與滾動體的外輪廓匹配且特別構造成滑動面的側面的替代或補充，傳感器支架朝向滾動體的側面在優選的實施形式中至少具有可移動的、從側面突出的滾動元件。例如，(在運轉方向看)朝向前面的滾動體的側面具有此類滾動元件，而檢測裝置朝向后面的滾動體的側面被構造成滑動面。其在夾帶傳感器支架時通過從側面突出的、接收滾動體旋轉運動的滾動元件在滾動體上滾動，并且在滾動體與傳感器支架之間的摩擦以及在接觸面上的磨損會有所減少。
[0014]至少一個可移動的、從側面突出的滾動元件在這種情況下特別是球形滾子。
[0015]在另一種有利的實施形式中，傳感器支架在其朝向運轉面的耦合側上具有與運轉面幾何形狀匹配的滑動面，根據該滑動面緊靠著哪一個運轉面，在運轉方向上將其構造成凸形(外運轉面)或凹形(內運轉面)。這樣一來，傳感器支架以較小的摩擦，即低損耗地在運轉面上滑動。這時特別有利的是，將每個朝向組件的耦合側或耦合面構造成與組件的幾何形狀匹配的滑動面。
[0016]至少一個傳感器優選在傳感器支架朝耦合側開口的凹口中，在耦合側方向上(例如與其垂直)進行彈性安裝。關于耦合側，其被理解成傳感器支架朝傳感器的發射面/接收面取向的一側。因此，例如傳感器支架朝向運轉面的耦合面具有:開口，在所述開口處傳感器以其發射面/接收面直接緊靠在所述運轉面上；以及，固定的圍繞開口的滑動區域。在運轉方向上位于傳感器支架后面的滾動體通過夾帶所引起的、根據操作條件可變的力將所述固定區域壓靠著運轉面。傳感器壓靠運轉面的壓力例如僅通過用于按壓的彈簧來確定，其大小最多是防止傳感器的發射面/接收面或接觸面在實施檢測期間，即在傳感器支架的檢測模式下當滾動體緩慢轉動時被抬高。由此減少在傳感器接觸面與運轉面之間的摩擦并且其磨損也會降低。此外，彈性安裝傳感器也有可能對運轉面進行高度補償。這例如在以下情況是必要的，即當滾動體可以彼此相對運動并且相鄰滾動體之間的區域由此改變時。對于例如彼此緊鄰的滾動體而言所述區域減少，則有可能將檢測裝置并從而將傳感器逐漸壓在運轉面上。此外，彈性安裝傳感器還可確保傳感器施加恒定的壓力到運轉面上。
[0017]在另一種優選的實施形式中，至少一個傳感器可替代或補充地可移動地安裝在耦合側方向上的、例如與其垂直的凹口中。在空閑模式下，即在滾動軸承正常運行時將傳感器安裝在傳感器支架內，阻止連續接觸并從而防止滾動運行時因耗損造成磨損。為此例如還存在彈簧，其布置在傳感器與耦合側之間并將傳感器保持在傳感器支架內。為了檢測運轉面，將傳感器置于檢測位置，即傳感器從傳感器支架下降，使得在到運轉面的距離為固定的，例如為0.1_的條件下實施檢測。垂直于耦合側移動傳感器例如可以電動地、氣動地或機械地進行。由此，彈簧被壓縮到一起并處于張緊狀態。在檢測完運轉面之后，通過彈簧力將傳感器重新移回在傳感器支架內的靜止位置。因此，在滾動軸承處于空閑模式和正常運行狀態下時保護傳感器免受磨損或耗損。
[0018]在檢測裝置的有利實施形式中，傳感器支架的滑動面可由滑履構成且所述滑履在朝耦合側的方向上，例如與其垂直地可移動地并彈性布置在檢測裝置的基體上，至少一個傳感器固定安裝在所述滑履中。這時特別有利的是，傳感器支架被構造成滑履的滑動面具有橫向于傳感器支架縱向方向延伸的凹陷。這種(即在滾動軸承的運轉方向上延伸的)凹陷、凹槽或狹槽會防止滾動軸承內的潤滑劑在檢測裝置前面或傳感器支架前面積聚。
[0019]檢測裝置的另一種優選可能性在于，傳感器支架朝向運轉面的耦合側通過滾動元件，優選球形滾子，與運轉面間隔開。由此減少在運轉面與傳感器支架之間的摩擦并防止傳感器支架的滑動面過度磨損。為了檢測運轉面，例如如上所述將傳感器下降到運轉面并從而耦合在其上。
[0020]原則上可以將兩個或兩個以上傳感器支架同時插入滾動軸承以檢測組件。這時其可以分別在相鄰滾動體之間的任意區域中，也就是既可以在相鄰滾動體之間彼此相對的位置，又可以在不同的相鄰滾動體之間的位置置入。但在另一種優選的實施形式中，傳感器支架具有兩個彼此相對的耦合側或耦合面，其可緊靠相對的運轉面，其中這些耦合側中的每一個分配