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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lageranordnung mit einem Lager und einem in einem Gehäuse des Lagers angeordneten Kapazitätssensor, der dazu verwendet werden kann, einen Grad der Verunreinigung in einem Schmierfett festzustellen, das in dem Gehäuse vorhanden ist.
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Technischer Hintergrund
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Um eine lange Lebensdauer zu ermöglichen, ist es wichtig, dass ein Lager genügend geschmiert ist. Die meisten Lager sind fettgeschmiert, wobei während des Lagerbetriebs das Öl aus dem Fett einen Ölfilm erzeugt, der die sich drehenden Kontaktflächen voneinander trennt. Wenn der Ölfilm zusammenbricht, entsteht ein Metall-auf-Metall-Kontakt, der schnell zu einem Lagerausfall führen kann, falls der Ölfilm nicht wiederhergestellt wird. Deshalb wurden in manchen Anwendungen Überwachungsmethoden verwendet, um den Schmierzustand in einem Lager zu überwachen, so dass eine Nachschmierung durchgeführt werden kann, bevor ein Ausfall auftritt. In der
EP 1 676 041 wird beispielsweise eine Kapazitätsmessung verwendet, um die Filmdicke des Ölfilms festzustellen.
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Eine Schmiermittelverunreinigung kann ebenfalls zu einem verfrühten Lagerausfall führen. Falls ein Öl- oder Fettschmiermittel abrasive Partikel aufweist, ist es wahrscheinlich, dass die Wälzkontaktflächen beschädigt werden. Die Gegenwart von Wasser ist ebenfalls unerwünscht, da dies zu einer Oberflächenkorrosion führen kann. Wasser kann zudem die chemische Degradation des Schmieröls oder der Eindickungszusammensetzung innerhalb eines Fetts beschleunigen.
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Deshalb wird in Anwendungen, bei denen das Lager vielleicht einem Eindringen einer Verunreinigung ausgesetzt ist, manchmal eine Zustandsüberwachung des Schmiermittels angewendet. Eine Kapazitätsmessung kann verwendet werden, um die Verunreinigung zu detektieren. Die Druckschrift
JP 2007198576 offenbart beispielsweise ein abgedichtetes Lager, bei dem ein Paar von Elektroden an einer axial orientierten Fläche einer Dichtung angeordnet ist, um den Eintritt von Wasser zu detektieren.
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Es gibt noch Raum für Verbesserung.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung befindet sich bei einer Lageranordnung, die ein Lager, das in einem Gehäuse angebracht ist, umfasst, wobei ein Schmierfett in dem Gehäuse zum Schmieren des Lagers vorhanden ist. Die Anordnung umfasst weiterhin ein zumindest teilweise aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellten Traggestell, das in einem Raum innerhalb des Gehäuses derart angeordnet ist, dass es axial zwischen dem Lager und einer Gehäusedichtung liegt. Das Traggestell ist mit zumindest einem Elektrodenpaar mit einer ersten und einer zweiten Elektrode ausgestattet, das derart angeordnet ist, dass ein Teil des Schmierfetts in Kontakt damit ist. Ein Kapazitätsmessgerät ist vorgesehen, um eine Kapazität zwischen der ersten und der zweiten Elektrode zu messen. Erfindungsgemäß umfasst das Traggestell eine radial orientierte Fläche und mehrere Rippen, die sich nach radial innen erstrecken, wobei die Rippen umfänglich voneinander beabstandet sind und einen ausreichenden umfänglichen Abstand aufweisen, um zu ermöglichen, dass das Fett zwischen benachbarten Rippen fließt. Entweder die erste oder die zweite Elektrode ist an der radial orientierten Fläche des Traggestells oder an einer Rippenfläche, die einer benachbarten Rippe zugewandt ist, angeordnet.
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Vorzugsweise umfasst das Traggestell einen Ring oder Ringsegment, der an dem Gehäuse angebracht ist, wobei die Rippen sich von dem Ringsegmenten erstrecken. Das Traggestell kann demnach eine einfache Konstruktion aufweisen, die leicht nachträglich an einer existierenden Lageranordnung angebracht werden kann.
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In einem Ausführungsbeispiel ist eine Elektrode an einer radial orientierten Fläche des Traggestells, beispielsweise an einer radial inneren Fläche des Ring oder des Ringsegments, bereitgestellt. Die Elektrode kann ein bogenförmiger Streifen eines leitenden Materials sein, das sich in Umfangsrichtung erstreckt. Diese Art von Elektrode wird deshalb als Umfangselektrode bezeichnet. Geeigneterweise ist die Umfangselektrode zwischen einander benachbarten Rippen angeordnet. Die Rippen sind voneinander derart beabstandet, dass sie eine Bewegung des Fetts in axialer Richtung ermöglichen. Dies ist insofern vorteilhaft, als dass ermöglicht wird, dass gebrauchtes Fett das Lagergehäuse verlässt, wenn frisches Fett zugeführt wird. Weiterhin kann das Fett einfach an der Umfangselektrode vorbeifließen, was es möglich macht, dass die Elektrode durch das Fett gesäubert wird.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Elektrode auf einer Fläche der Rippe, die einer benachbarten Rippenfläche gegenüberliegt, vorgesehen. Die Elektrode kann ein Streifen eines elektrisch leitenden Materials sein, das sich in radialer Richtung erstreckt, oder die Rippe selbst kann aus einem sich radial erstreckenden Leiter gebildet sein. Diese Art von Elektrode wird deshalb als Radialelektrode bezeichnet. Wiederum kann sich das Fett in eine axiale Richtung an der radialen Elektrode vorbei bewegen, wodurch es möglich ist, dass die Elektrode durch das Fett gereinigt wird.
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Demnach liegt der Vorteil einer Radialelektrode oder einer Umfangselektrode darin, dass die Kapazität, die nach einem Nachschmierereignis gemessen ist, genau den Grad der Verunreinigung des Fetts reflektiert. Falls die Elektrode an einer axial orientierten Fläche des Traggestells angeordnet wäre, existiert das Risiko, dass gebrauchtes Fett dort haften bleiben würde.
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Ein weiterer Vorteil der Radialelektrode, die sich in Richtung einer Welle erstreckt, die drehbar in dem Gehäuse durch das Lager gelagert ist, liegt darin, dass Fett einfacher durch einen Bereich, in dem die Bewegung stattfindet, wandert. Fett neigt demnach dazu, sich entlang der Welle zu bewegen, was bedeutet, dass das Vorhandensein einer Elektrode an einem radial inneren Ort besonders wünschenswert ist, um eine Kapazitätsmessung zu ermöglichen und eine Verunreinigung in dem Fett nahe an der Welle zu detektieren.
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In manchen Ausführungsbeispielen ist die erste Elektrode des zumindest einen Elektrodenpaars eine Umfangselektrode und die zweite Elektrode ist eine Radialelektrode. In anderen Ausführungsbeispielen sind die erste und die zweite Elektrode Radialelektroden, die an benachbarten Rippen ausgebildet oder durch benachbarte Rippen ausgeformt sind.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst das Traggestell einen ersten und einen zweiten konzentrisch zueinander angeordnete Ringe oder Ringsegmente, so dass ein radialer Spalt zwischen ihnen entsteht, um einen Durchgang des Fetts zu ermöglichen. Der erste und zweite Ring oder das erste und zweite Ringsegment sind durch die sich radial erstreckenden Rippen verbunden. Demnach kann eine radiale Außenfläche des Innenrings/des Innenringsegments mit einer Umfangselektrode ausgestattet sein. Die Elektrode ist demnach relativ nahe an der Welle angeordnet, was den gleichen Vorteil wie oben beschrieben aufweist. In einem Ausführungsbeispiel sind die erste und zweite Elektrode des mindestens einen Elektrodenpaars an den ersten und zweiten Ringen oder Ringsegmenten vorgesehen, so dass sie einander radial gegenüberliegen. In anderen Ausführungsbeispielen ist eine Elektrode des Paars eine Radialelektrode, die an einer Rippe vorgesehen ist, oder von einer Rippe ausgebildet ist.
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In einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist das Traggestell mit mehreren Elektrodenpaaren ausgestattet. Jede Rippenfläche, die einer benachbarten Rippenfläche zugewandt ist, kann mit einer Radialelektrode ausgestattet sein. Eine Umfangselektrode kann zwischen jedem Paar der benachbarten Rippen vorgesehen sein. Jeweils zwei Elektroden, die voneinander isoliert sind, können ein Elektrodenpaar ausbilden, obwohl selbstverständlich die Kapazität nur dann messbar ist, wenn die Elektroden nahe genug aneinander angeordnet sind. In einem Ausführungsbeispiel sind die Umfangselektroden an dem Traggestell elektrisch verbunden, so dass nur eine Verbindung zu dem Kapazitätsmesser benötigt ist. Die Radialelektroden an den Rippen sind dann voneinander isoliert und sind einzeln mit dem Kapazitätsmesser verbunden.
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Der Vorteil der mehreren Elektrodenpaare liegt darin, dass es möglich wird, eine räumliche Verteilung des Verunreinigungsgrads innerhalb des Gehäuses festzustellen, basierend auf der relativen Anordnung jedes Elektrodenpaars und auf der Kapazität, die zwischen jedem Elektrodenpaar gemessen wurde. Ortsbestimmte Bereiche der Verunreinigung können deshalb detektiert werden, wenn z. B. eine erste Kapazität, die zwischen dem ersten Elektrodenpaar gemessen wurde, höher ist als eine zweite Kapazität, die zwischen dem zweiten Elektrodenpaar gemessen wurde.
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Da die Kapazität des Schmiermittels von der Zusammensetzung des Schmiermittels abhängt, führt jede Änderung in der Zusammensetzung, die in unterschiedlichen dielektrischen Eigenschaften des Schmiermittels resultiert, zu einer Veränderung in der Kapazität. Insbesondere ist die Dielektrizitätskonstante von Wasser deutlich höher als die Dielektrizitätskonstante von normalerweise verwendeten Lagerschmiermitteln, wie beispielsweise Öl oder Fett. Das Vorhandensein von Metallteilchen in dem Schmiermittel verändert ebenfalls dessen Dielektrizitätskonstante. Die gemessene Kapazität kann auch einen Feuchtigkeitsgrad innerhalb des Lagergehäuses anzeigen.
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Während des normalen Betriebs des Lagers ist keine signifikante Änderung in der Kapazität zu erwarten. Ein plötzlicher Anstieg in der Kapazität kann anzeigen, dass Wasser eingetreten ist oder dass Verschleißfremdkörper vorhanden sind. Ein plötzlicher Abfall in der Kapazität kann anzeigen, dass eine Fettleckage aufgrund eines Dichtungsausfalls vorhanden ist.
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Folglich kann, falls eine schwerwiegende Änderung in der Kapazität gemessen ist, ein Signal an beispielsweise eine Fettpumpe gesendet werden, um eine Nachschmierung des Lagers zu initiieren, bevor eine Schädigung des Lagers auftritt.
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In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst die Lageranordnung weiterhin einen Temperatursensor, der dazu ausgelegt ist, die Temperatur des Fetts zu bestimmen, die während des Lagerbetriebs erheblich variieren kann. Insbesondere kann ein Temperaturunterschied erwartet werden, wenn ein stehendes Lager mit einem sich mit hoher Geschwindigkeit drehenden Lager verglichen wird. Im Allgemeinen variiert die Dielektrizitätskonstante des Fetts nicht erheblich mit der Temperatur. Die Dielektrizitätskonstante von Wasser dagegen variiert sehr stark mit der Temperatur. Deshalb kann durch das Messen der Temperatur eine kleine Änderung in der Kapazität, die vielleicht als kleine Änderung in dem Wassergehalt des Fetts interpretiert werden kann, stattdessen korrekt einer sich ändernden Temperatur zugeschrieben werden. Weiterhin kann durch das Beobachten der temperaturabhängigen Kapazität der tatsächliche Wassergehalt in dem Fett genauer bestimmt werden. Der Temperatursensor kann jede beliebige Art von Temperatursensor sein, der den Fachleuten bekannt ist.
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In einem Ausführungsbeispiel umfasst der Kapazitätsmesser einen Prozessor, der mit oberen und unteren Schwellenwerten für die gemessene Kapazität programmiert ist. Die Schwellenwerte können auf Basis vorhergehender Messungen an ähnlichen Lageranordnungen, die mit dem gleichen Fett geschmiert werden, festgelegt werden, oder können auf theoretischen Berechnungen basieren. Alternativ oder zusätzlich kann der Prozessor dazu ausgelegt sein, eine Kapazität während einer Reihe von Zeitintervallen zu messen, und den Unterschied in den Kapazitätswerten zwischen aufeinanderfolgenden Messungen in der Reihe erfassen. Ein Schwellenwert für eine maximal erlaubte Differenz kann definiert sein, die beispielsweise auf der Basis von Kalibrierungsmessungen festgelegt ist. Die gemessene Differenz wird dann mit diesem Schwellenwert verglichen, um festzulegen, ob der Zustand des Schmierfetts beeinträchtigt ist.
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Vorteilhafterweise ist der Prozessor dazu ausgelegt, ein Signal an eine Schmiermittelpumpe zu übermitteln, für den Fall, dass ein Schwellenwert überschritten wird, um eine Nachschmieraktion auszulösen. Das Lager kann demnach davor geschützt sein, dass es in Zuständen von ungenügender Schmierung betrieben wird, die das Lager schädigen könnten. Zusätzlich kann eine Wartungswarnung an einen Techniker geschickt werden, um den Zustand der Dichtung zu überprüfen und diese, falls nötig, zu ersetzen.
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Andere Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung und den anhängigen Zeichnungen klar.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht von Teilen einer Lageranordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei die Anordnung ein erstes Ausführungsbeispiel eines Traggestells mit leitenden Elektroden aufweist;
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2 zeigt eine Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels des Traggestells mit leitenden Elektroden;
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3 zeigt eine Seitenansicht eines dritten Ausführungsbeispiels des Traggestells mit leitenden Elektroden.
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Detaillierte Beschreibung
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In der vorliegenden detaillierten Beschreibung werden verschiedene Ausführungsbeispiele einer Lageranordnung gemäß vorliegender Erfindung unter Bezugnahme auf ein Pendelrollenlager beschrieben. Es sollte bemerkt werden, dass dies auf keinen Fall den Rahmen der vorliegenden Erfindung einschränkt, die gleichermaßen auf beliebige andere Arten von Lagern, die in einem Gehäuse angeordnet sind und mit Fett geschmiert werden, anwendbar ist.
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1a zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Lageranordnung 100 gemäß vorliegender Erfindung mit einem Pendelrollenlager 110, das in einem Gehäuse 120 angebracht ist. Eine obere Hälfte des Gehäuses ist in der Zeichnung weggelassen, um die Komponententeile der erfindungsgemäßen Lageranordnung besser offenzulegen.
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Das Lager 110 umfasst einen Innenring 112, einen Außenring 115 und mehrere ballige Rollen und einen Käfig (nicht gezeigt), der zwischen einer inneren Lauffläche an dem Innenring 112 und an einer äußeren Lauffläche an dem Außenring 115 angeordnet ist. In Verwendung lagert das Lager eine Welle (nicht gezeigt) drehbar gegenüber dem Gehäuse 120. Typischerweise ist eine Radialdichtung zwischen einer Bohrung 122 des Gehäuses und der Welle vorgesehen, um den Eintritt von Verunreinigungen in das Gehäuse zu verhindern, und um ein Schmierfett (nicht gezeigt) in dem Gehäuse zurückzuhalten.
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In Anwendungen, in denen das Lager in einer hoch verunreinigten Umgebung betrieben wird, ist es nicht immer möglich, den Eintritt von Verunreinigungen, wie beispielsweise Feuchtigkeit, zu verhindern. Um sicherzustellen, dass die Verunreinigung kein Level erreicht, das die Schmierfähigkeit des Fetts ernstlich beeinträchtigt oder das Lager schädigt, ist die Lageranordnung 100 mit einem Verunreinigungssensor, der als Kapazitätssensor ausgebildet ist, ausgestattet.
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Der Kapazitätssensor umfasst zumindest ein Elektrodenpaar mit einer ersten und einer zweiten Elektrode 131, 132, die mit einem Kapazitätsmesser (nicht gezeigt) verbunden sind. Die erste und die zweite Elektrode sind an einem Traggestell 130 bereitgestellt, das zumindest teilweise aus einem elektrisch isolierenden Material, wie beispielsweise einem Polymermaterial, hergestellt ist. Das Traggestell ist an dem Gehäuse 120 angebracht und zwischen dem Lager 110 und der Gehäusebohrung 122 derart angeordnet, dass die erste und die zweite Elektrode des Kapazitätssensors in Kontakt mit dem Schmierfett treten können.
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Die Kapazität, die zwischen der ersten und zweiten Elektrode gemessen wird, hängt von der Dielektrizitätskonstante eines dielektrischen Materials, das zwischen den Elektroden vorhanden ist, ab. Wenn Fett das Dielektrizitätsmaterial ist, ändert sich dessen Dielektrizitätskonstante, wenn das Fett Feuchtigkeit oder beispielsweise Metallpartikel aufweist. Das Messen der Kapazität stellt deshalb eine Anzeige für einen Verunreinigungsgrad in dem Fett bereit. Falls der gemessene Wert einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, wird ein Alarm aktiviert. Geeigneterweise löst der Alarm ein Nachschmierereignis aus, das manuell durch einen Wartungstechniker durchgeführt werden kann, oder der Alarm verursacht, falls die Lageranordnung mit einer Schmiermittelpumpe verbunden ist, dass die Schmiermittelpumpe automatisch eine vorbestimmte Menge Fett an die Lageranordnung 100 liefert.
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Typischerweise umfasst der obere Teil des Lagergehäuses 120 einen Fettstutzen, um frisches Fett in die Lageranordnung einzubringen. Wenn das frische Fett geliefert wird, wird das gebrauchte Fett entweder durch die Dichtungen oder durch ein Ausgangsloch in dem unteren Teil des Gehäuses 120, oder durch eine Kombination von beiden, aus der Lageranordnung herausgedrückt. Es ist deshalb wichtig, dass der Kapazitätssensor nicht den Fluss des Fetts innerhalb des Lagergehäuses behindert.
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In einer Lageranordnung nach vorliegender Erfindung ist das Traggestell dazu ausgebildet, den Fluss des Fetts in axialer Richtung zu ermöglichen.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst das Traggestell 130 ein Ringsegment, das im Wesentlichen C-förmig ist, das eine radial orientierte Fläche 135 aufweist, von welcher aus sich mehrere Rippen 137a, 137b in radial innere Richtung erstrecken. Wohl gemerkt sind nur zwei der Rippen mit Bezugszeichen ausgestattet, um die Zeichnung nicht zu verundeutlichen. Die Rippen sind umfänglich voneinander beabstandet, wobei der Abstand zwischen benachbarten Rippen 137a, 137b ausreichend ist, um einen Fettfluss zu ermöglichen. Geeigneterweise ist der Abstand zumindest 0,5 cm, falls die Lageranordnung ein kleines Lager aufweist. Vorzugsweise ist der Umfangsabstand zwischen benachbarten Rippen 137a, 137b größer als 1 cm.
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Die erste Elektrode 131 ist an der radial orientierten Fläche 135 des Traggestells 130 zwischen zwei benachbarten Rippen 137a, 137b bereitgestellt und kann als bogenförmiger Streifen eines elektrisch leitenden Materials ausgebildet sein, der sich umfänglich zwischen zwei benachbarten Rippen erstreckt. Diese Art von Elektrode wird als Umfangselektrode bezeichnet. Die zweite Elektrode 132 ist an einer Fläche einer Rippe 137a, die einer benachbarten Rippe 137b zugewandt ist, bereitgestellt. Die zweite Elektrode 132 erstreckt sich in radialer Richtung und diese Art von Elektrode wird als Radialelektrode bezeichnet.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die erste und die zweite Elektrode rechtwinklig nebeneinander angeordnet. Die Kapazität eines Teils des Fetts, das zwischen der Umfangselektrode 131 und der Radialelektrode 132 angeordnet ist, ist messbar, um eine Verunreinigung zu detektieren. Geeigneter Weise erstrecken sich die Umfangselektrode 131 und die Radialelektrode 132 auch in axialer Richtung des Lagers, d. h. sie haben eine axiale Breite. Dieses erhöht den Oberflächenbereich der Elektroden, was wiederum die Auflösung der Kapazitätsmessung verbessert.
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Die radiale Elektrode 132 erstreckt sich in Richtung der Welle und kann deshalb in Kontakt mit dem Fett treten, das eine radiale innere Anordnung innerhalb des Gehäuses aufweist. Dies ist bevorzugt, da das Fett leichter in einen Bereich fließt, in dem Bewegung auftritt. Da dies der Bereich ist, der besonders eine Schmierung benötigt, ist die Detektion einer Verunreinigung nahe an der Welle besonders wichtig, so dass ein Nachschmierereignis ausgelöst werden kann, bevor das verunreinigte Fett das Lager 110 erreicht.
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Wie erwähnt, ist das Traggestell dazu ausgebildet, den Fettfluss in axialer Richtung zu ermöglichen, so dass Fett weder daran gehindert wird, das Lager zu erreichen, noch daran gehindert wird, das Lagergehäuse nach einem Nachschmierereignis zu verlassen. Ein weiterer Vorteil des Designs ist, dass die Elektroden an Flächen angeordnet sind, die, im Fall einer Umfangselektrode, von dem Fett überströmt werden, oder, im Fall der Radialelektroden, an denen das Fett entlang strömt. Im Ergebnis löst frisches Fett, das in das Gehäuse gepumpt wird, das benutzte Fett, das an den Elektroden 131, 132 anhaftet, ab. Mit anderen Worten, ein Nachschmierungsereignis reinigt die Elektroden, so dass nachfolgende Kapazitätsmessungen akkurat den Grad der Verunreinigung wiederspiegeln.
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In der in 1 gezeigten Anordnung ist eine Umfangselektrode 131 zwischen jedem Paar von benachbarten Rippen 137a, 137b und eine Radialelektrode 132 an jeder Rippenfläche, die einer benachbarten Rippe zugewandt ist, bereitgestellt. Geeigneter Weise sind eine Gruppe von Elektroden, beispielsweise die Umfangselektroden, elektrisch miteinander verbunden, so dass nur eine Verbindung zu dem Kapazitätsmesser benötigt ist. Die andere Gruppe der Elektroden, d. h. die Radialelektroden sind isoliert voneinander (und von dem Umfangselektroden) und jeweils einzeln mit dem Kapazitätsmesser verbunden. Somit können mehrere Paare von ersten und zweiten Elektroden 131, 132 ausgebildet werden.
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Die Verwendung von mehreren Elektrodenpaaren ermöglicht es, ortsbestimmte Bereiche der Verunreinigung zu identifizieren. In Ausführungsbeispielen, in denen die Mengenkapazität des Fetts gemessen wird, besteht das Risiko, dass der gemessene Wert anzeigt, dass das Fett in einem akzeptablen Zustand ist, obwohl es einen Bereich mit lokaler Verunreinigung aufweist. Dieser Verunreinigungsteil des Fetts kann vielleicht das Lager erreichen. Deshalb ist der Kapazitätsmesser vorzugsweise dazu ausgelegt, ein Nachschmierereignis auszulösen, wenn die gemessene Kapazität zwischen irgendeinem der Elektrodenpaare einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
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Ein weiteres Beispiel eines Traggestells mit mehreren Elektrodenpaaren ist in 2 dargestellt. Das Traggestell 230 umfasst ein Ringsegment, von dem sich mehrere Rippen 237a, 237b, 237c, 237d nach radial innen erstrecken. Radiale Elektroden 232a, 232b sind an den Flächen benachbarter Rippen bereitgestellt, wobei die Flächen einander zugewandt sind. Wiederum wurden nicht alle Rippen und Elektroden mit Nummern versehen, um die Zeichnung nicht zu verundeutlichen.
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Eine erste Rippe 237a ist mit einer ersten Radialelektrode 232a ausgestattet, die in Gegenuhrzeigerrichtung zeigt; eine benachbarte zweite Rippe 237b ist mit einer zweiten Radialelektrode 232b, die in Uhrzeigerrichtung zeigt, ausgestattet. Im Betrieb bilden die erste und die zweite Radialelektrode 232a, 232b ein Elektrodenpaar, das mit einem Kapazitätsmesser verbunden ist. Zumindest ein zweites Elektrodenpaar ist durch eine erste Radialelektrode 232a, die an der dritten Rippe 237c bereitgestellt ist, und in Richtung einer zweiten Radialelektrode 232b zeigt, die an einer vierten Rippe 237d bereitgestellt ist, ausgebildet. Geeigneterweise ist jeder Satz von benachbarten Rippen mit radialen Elektroden ausgestattet, die einander zugewandt sind. Ein Satz von Radialelektroden, beispielsweise die in Uhrzeigerrichtung zeigenden Elektroden 232b können elektrisch miteinander verbunden sein, während der andere Satz, d. h. die in Gegenuhrzeigerrichtung zeigenden Elektroden 232a, elektrisch voneinander isoliert sind und jeweils einzeln mit dem Kapazitätsmesser verbunden sind, so dass mehrere Elektrodenpaare ausgebildet sind. Es ist deshalb möglich, die Kapazität an mehreren Stellen innerhalb des Gehäuses zu messen, um Bereiche von lokaler Verunreinigung innerhalb des Schmierfetts genauer zu bestimmen.
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Die radialen Elektroden 232a, 232b des in 2 dargestellten Traggestells ermöglichen aufgrund ihrer radialen Ausrichtung eine Kapazitätsmessung des Fetts, das eine radial innere Anordnung innerhalb des Gehäuses aufweist. Geeigneterweise haben die Elektroden auch eine axiale Ausrichtung, so dass ihr Oberflächenbereich vergrößert ist.
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Ein weiteres Beispiel des Traggestells mit mehreren Elektrodenpaaren ist in 3 dargestellt. Das Traggestell 330 ist aus einem elektrisch isolierenden Material ausgebildet und weist ein erstes Ringsegment 330a auf, das dazu ausgelegt ist, den unteren Teil des Lagergehäuses zu überwachen. Das Traggestell umfasst weiterhin ein zweites Ringsegment 330b, das konzentrisch relativ zu dem ersten Ringsegment 330a angeordnet ist, wobei ein radialer Spalt zwischen den Segmenten existiert. Der radiale Spalt ermöglicht es, dass sich Fett in axialer Richtung zwischen den Ringsegmenten bewegen kann. Das erste und das zweite Ringsegment sind durch sich radial erstreckende Rippen 337a, 337b, 337c, 337d miteinander verbunden, die umfänglich voneinander beabstandet sind, um eine Passage des Fetts zu ermöglichen.
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In diesem Ausführungsbeispiel hat das Ringsegment 330a eine radial orientierte Fläche 335a, die mit einer Umfangselektrode 331a zwischen benachbarten Rippen 337a und 337b ausgestattet ist. Das zweite Ringsegment 330b hat eine radial orientierte Fläche 335b, die mit einer Umfangselektrode 331b zwischen benachbarten Rippen 337a und 337b ausgestattet ist. Diese radial gegenüberliegenden Umfangselektroden sind mit einem Kapazitätsmesser verbunden und bilden ein Elektrodenpaar zum Messen der Kapazität in radialer Richtung aus. Die Umfangselektrode 331b an dem zweiten Ringsegment 330b ist relativ nahe an der Welle angeordnet, was, wie oben erläutert, eine bevorzugte Anordnung für eine Kapazitätsmessung ist.
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Ein zweites Elektrodenpaar ist durch die erste und zweite Radialelektrode 332a, 332b ausgebildet, die an einander gegenüberliegenden Flächen von benachbarten Rippen 337b und 337c bereitgestellt sind. Das Traggestell 330 umfasst weiterhin zwei Umfangselektroden 331a, 331b, die entsprechend an dem ersten Ringsegment 330a und dem zweiten Ringsegment 330b zwischen benachbarten Rippen 337d und 337e bereitgestellt sind. Zusätzlich sind benachbarte Rippen 337d und 337e mit radialen Elektroden 332a und 332b, die einander zugewandt sind, ausgestattet. Ein Elektrodenpaar ist durch die Radialelektrode an der Rippe 337d und die benachbarte Umfangselektrode 331b an dem zweiten Ringsegment 330b ausgebildet. Ein anderes Elektrodenpaar ist durch die Radialelektrode an der Rippe 337e und die benachbarte Umfangselektrode 331a an dem ersten Ringsegment ausgebildet. Selbstverständlich sind andere Kombinationen möglich.
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Die Kapazität des Fetts in Kontakt mit den verschiedenen Elektroden kann demnach nicht nur an verschiedenen Stellen, sondern auch in verschiedenen Richtungen gemessen werden, was eine genaue Bestimmung der räumlichen Verteilung von Verunreinigungen innerhalb des Schmierfetts ermöglicht.
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Mehrere Aspekte/Ausführungsbeispiele der Erfindung wurden beschrieben. Selbstverständlich kann jeder/s Aspekt/Ausführungsbeispiel mit einem anderen Aspekt/Ausführungsbeispiel kombiniert werden. Darüber hinaus ist die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele eingeschränkt, sondern kann innerhalb des Rahmens der anhängigen Patentansprüche variiert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1676041 [0002]
- JP 2007198576 [0004]
