DE102019200627A1 - Rolling bearing and pump, in particular turbomolecular pump, with such a rolling bearing - Google Patents

Rolling bearing and pump, in particular turbomolecular pump, with such a rolling bearing Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wälzlagermit einem ersten um eine Drehachse umlaufenden Lagerring und einem zweiten die Drehachse umschließenden stationären Lagerring;mit einer Vielzahl von um die Drehachse hintereinander angeordneten auf dem ersten Lagerring und dem zweiten Lagerring abwälzenden Wälzkörpern;mit wenigstens einem Schwingungssensor zur Erfassung von im Wälzlager übertragenen Schwingungen.Das erfindungsgemäße Wälzlager ist dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Lagerring in wenigstens einem oder auf wenigstens einem Elastomerringelement gelagert ist und der wenigstens eine Schwingungssensor in das Elastomerringelement integriert ist.The invention relates to a rolling bearing with a first bearing ring encircling an axis of rotation and a second stationary bearing ring encircling the axis of rotation; with a multiplicity of rolling elements arranged in succession around the axis of rotation on the first bearing ring and the second bearing ring; with at least one vibration sensor for detecting in the roller bearing The vibrating bearing according to the invention is characterized in that the second bearing ring is mounted in at least one or on at least one elastomer ring element and the at least one vibration sensor is integrated in the elastomer ring element.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wälzlager mit einem ersten um eine Drehachse umlaufenden Lagerring und einem zweiten die Drehachse umschließenden stationären Lagerring, insbesondere für eine Pumpe wie Turbomolekularpumpe, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Die Erfindung betrifft eine Pumpe, insbesondere Turbomolekularpumpe, mit einem Rotor und wenigstens einem solchen Wälzlager.The present invention relates to a rolling bearing with a first bearing ring rotating around an axis of rotation and a second stationary bearing ring surrounding the axis of rotation, in particular for a pump such as a turbomolecular pump, according to the preamble of claim 1. The invention relates to a pump, in particular turbomolecular pump, with a rotor and at least one such rolling bearing.

Besonders bei mit einer sogenannten überkritischen Drehzahl umlaufenden in Wälzlagern gelagerten Rotoren, wie beispielsweise bei einer Turbomolekularpumpe, kann durch Integration von Sensorik der Betriebszustand des Wälzlagers überwacht werden, um ungünstige Lagerzustände, sich anbahnende Lagerschäden oder eine notwendige Wartung frühzeitig zu erkennen.Particularly in the case of rotors mounted in roller bearings with a so-called supercritical speed, such as in a turbomolecular pump, the operating state of the roller bearing can be monitored by integrating sensors in order to identify unfavorable bearing conditions, impending bearing damage or necessary maintenance at an early stage.

WO 2012/035169 A1 schlägt daher vor, einen Sender und einen Empfänger für Akustikwellen auf einem gemeinsamen Lagerring oder auf verschiedenen Lagerringen zu positionieren, wobei die vom Sender erzeugten Akustikwellen durch eine vorgegebene Strecke im Wälzlager geleitet werden und vom Empfänger empfangen werden und damit der Betriebszustand des Lagers beziehungsweise allgemein Eigenschaften des Lagers erfasst werden. Die aus diesem Dokument bekannten Merkmale sind im Oberbegriff des Anspruchs 1 zusammengefasst. WO 2012/035169 A1 therefore proposes to position a transmitter and a receiver for acoustic waves on a common bearing ring or on different bearing rings, the acoustic waves generated by the transmitter being guided through a predetermined distance in the rolling bearing and received by the receiver and thus the operating state of the bearing or general properties of the camp are recorded. The features known from this document are summarized in the preamble of claim 1.

US 2014/0154072 A1 offenbart ein Wälzlager mit einem Lagerinnenring und einem Lageraußenring für Turbomolekularpumpen. Der Lageraußenring ist in einem Elastomerringelement gelagert, das mehrlagig ausgeführt ist, mit einem inneren Metallring, einem sich an diesen anschließenden Elastomerring und einem äußeren Metallring. US 2014/0154072 A1 discloses a rolling bearing with a bearing inner ring and a bearing outer ring for turbomolecular pumps. The bearing outer ring is mounted in an elastomer ring element, which is designed in multiple layers, with an inner metal ring, an elastomer ring adjoining this and an outer metal ring.

DE 10 2004 013 669 A1 schlägt vor, einen Kraftsensor oder eine Vielzahl von Kraftsensoren in einem den Lageraußenring umschließenden Material einzubetten, wobei das Material in einem flüssigen Zustand mit für den Sensor unschädlichen Eigenschaften, insbesondere hinsichtlich der Temperatur, verarbeitbar ist, und im erwarteten Betriebstemperaturbereich des Wälzlagers einen festen Zustand aufweist und das im erwarteten Betriebszustandsbereich des Wälzlagers bei geringer Kriechempfindlichkeit elastisch verformbar ist. Mit einem solchen Kraftsensor können jedoch nur mechanische Kräfte erfasst werden. Andere Eigenschaften des Wälzlagers, beispielsweise das Abrollverhalten der Wälzkörper aufgrund des aktuellen Schmierzustandes oder eine ungünstige Schwingungsanregung oder ungünstige Axiallast können nicht erfasst werden. DE 10 2004 013 669 A1 proposes to embed a force sensor or a plurality of force sensors in a material enclosing the bearing outer ring, the material being processable in a liquid state with properties that are harmless to the sensor, in particular with regard to the temperature, and having a solid state in the expected operating temperature range of the rolling bearing and that is elastically deformable in the expected operating state range of the rolling bearing with low creep sensitivity. With such a force sensor, however, only mechanical forces can be detected. Other properties of the rolling bearing, for example the rolling behavior of the rolling elements due to the current lubrication state or unfavorable vibration excitation or unfavorable axial load cannot be recorded.

Nachteilig beim gattungsgemäßen Wälzlager gemäß WO 2012/035169 A1 ist, dass bei vergleichsweise kleinen Wälzlagern der zur Verfügung stehende Bauraum für den auf den Lagerring aufgebrachten Schwingungssensor gering ist und eine sichere Anbindung des Schwingungssensors nur mit großem Aufwand, zum Beispiel durch Aufkleben, sichergestellt werden kann. Ferner kann ein solcher frei aufgeklebter Schwingungssensor eine ungünstige Rückwirkung auf das zu überwachende System haben, zum Beispiel durch dynamische Verstimmung aufgrund der zusätzlich angebrachten Sensormasse.A disadvantage of the generic roller bearing according to WO 2012/035169 A1 is that in the case of comparatively small rolling bearings, the space available for the vibration sensor mounted on the bearing ring is small and a secure connection of the vibration sensor can only be ensured with great effort, for example by gluing. Furthermore, such a freely glued-on vibration sensor can have an unfavorable reaction on the system to be monitored, for example due to dynamic detuning due to the additionally attached sensor mass.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das dargestellte Wälzlager derart zu verbessern, dass die Integration des Schwingungssensors zuverlässiger möglich ist und insbesondere auch bei vergleichsweise kleinen Wälzlagern, wie zum Beispiel in einer mit hoher Drehzahl umlaufender Pumpe, insbesondere Turbomolekularpumpe, kostengünstig möglich ist.The present invention is therefore based on the object of improving the roller bearing shown in such a way that the integration of the vibration sensor is more reliably possible and, in particular, also in the case of comparatively small roller bearings, such as, for example, in a pump rotating at high speed, in particular a turbomolecular pump, at low cost.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch ein Wälzlager mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen werden besonders vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sowie eine Pumpe mit einem solchen erfindungsgemäßen Wälzlager angegeben.The object of the invention is achieved by a roller bearing with the features of claim 1. In the dependent claims, particularly advantageous and expedient refinements of the invention and a pump with such a roller bearing according to the invention are specified.

Ein erfindungsgemäßes Wälzlager weist einen ersten um eine Drehachse umlaufenden Lagerring und eine zweiten die Drehachse umschließenden stationären Lagerring auf. Bei dem ersten umlaufenden Lagerring handelt es sich beispielsweise um einen Lageraußenring, bei dem zweiten stationären Lagerring um einen Lagerinnenring eines Radiallagers oder Radialaxiallagers.A rolling bearing according to the invention has a first bearing ring rotating around an axis of rotation and a second stationary bearing ring surrounding the axis of rotation. The first circumferential bearing ring is, for example, an outer bearing ring, and the second stationary bearing ring is an inner bearing ring of a radial bearing or radial axial bearing.

Zwischen dem ersten Lagerring und dem zweiten Lagerring ist eine Vielzahl von um die Drehachse hintereinander angeordneten Wälzkörpern vorgesehen, die auf dem ersten Lagerring und auf dem zweiten Lagerring abwälzen.Between the first bearing ring and the second bearing ring, a plurality of rolling elements are provided which are arranged one behind the other around the axis of rotation and which roll on the first bearing ring and on the second bearing ring.

Ferner ist wenigstens ein Schwingungssensor zur Erfassung von im Wälzlager übertragenen Schwingungen vorgesehen.Furthermore, at least one vibration sensor is provided for detecting vibrations transmitted in the roller bearing.

Erfindungsgemäß ist der zweite Lagerring, das heißt der stationäre Lagerring, in wenigstens einem oder auf wenigstens einem Elastomerringelement gelagert und der wenigstens eine Schwingungssensor ist in das Elastomerringelement integriert.According to the invention, the second bearing ring, that is to say the stationary bearing ring, is mounted in at least one or on at least one elastomer ring element and the at least one vibration sensor is integrated in the elastomer ring element.

Bevorzugt ist ein Schwingungsgenerator mit einem solchen Abstand zum Schwingungssensor positioniert, dass vom Schwingungsgenerator erzeugte Schwingungen über eine vorgegebene Strecke im Wälzlager zum Schwingungssensor übertragen und von diesem erfasst werden, wobei der Schwingungsgenerator ebenfalls in ein Elastomerringelement, insbesondere dasselbe Elastomerringelement wie der Schwingungssensor integriert ist.A vibration generator is preferably positioned at a distance from the vibration sensor such that vibrations generated by the vibration generator are transmitted to the vibration sensor over a predetermined distance in the roller bearing and are detected by the latter, the vibration generator likewise being integrated into an elastomer ring element, in particular the same elastomer ring element as the vibration sensor.

Ferner ist es möglich, weitere Bauteile in das wenigstens eine Elastomerringelement, insbesondere in ein und dasselbe Elastomerringelement, zu integrieren, wobei die Bauteile Bestandteil der Sensorik sind, die zur Schwingungsüberwachung verwendet wird. Auch andere Sensoren, beispielsweise ein Temperatursensor, Drehmomentsensor und/oder ein Kraftsensor können in das Elastomerringelement integriert werden. Furthermore, it is possible to integrate further components into the at least one elastomer ring element, in particular into one and the same elastomer ring element, the components being part of the sensor system used for vibration monitoring. Other sensors, for example a temperature sensor, torque sensor and / or a force sensor, can also be integrated into the elastomer ring element.

Beispielsweise ist eine elektronische Steuervorrichtung vorgesehen, die eingerichtet ist, vom Schwingungssensor erfasste Schwingungswerte zu verarbeiten und/oder den Schwingungsgenerator zur Erzeugung von Schwingungen anzusteuern, wobei die elektronische Steuervorrichtung ebenfalls in ein Elastomerringelement, insbesondere dasselbe Elastomerringelement wie der Schwingungssensor, integriert ist.For example, an electronic control device is provided, which is set up to process vibration values detected by the vibration sensor and / or to control the vibration generator to generate vibrations, the electronic control device also being integrated into an elastomer ring element, in particular the same elastomer ring element as the vibration sensor.

Ferner kann eine Antenne vorgesehen sein, die mit dem Schwingungssensor und/oder der Steuervorrichtung verbunden ist, um vom Schwingungssensor und/oder der Steuervorrichtung erzeugte Signale zu senden, und/oder um Signale von außerhalb, insbesondere außerhalb des Wälzlagers, zu empfangen, um diese Signale dem Schwingungssensor, dem Schwingungsgenerator und/oder der Steuervorrichtung zuzuleiten, wobei die Antenne ebenfalls in ein Elastomerringelement, insbesondere in dasselbe Elastomerringelement wie der Schwingungssensor, integriert ist.Furthermore, an antenna can be provided which is connected to the vibration sensor and / or the control device in order to send signals generated by the vibration sensor and / or the control device and / or to receive signals from outside, in particular outside of the rolling bearing, in order to receive them To supply signals to the vibration sensor, the vibration generator and / or the control device, the antenna likewise being integrated into an elastomer ring element, in particular into the same elastomer ring element as the vibration sensor.

Ferner kann eine Energieversorgungseinrichtung vorgesehen sein, die mit dem Schwingungssensor, dem Schwingungsgenerator und/oder der Steuervorrichtung zu dessen/deren Energieversorgung verbunden ist, wobei die Energieversorgungseinrichtung ebenfalls in ein Elastomerringelement, insbesondere dasselbe Elastomerringelement wie der Schwingungssensor, integriert ist.Furthermore, an energy supply device can be provided which is connected to the vibration sensor, the vibration generator and / or the control device for the energy supply thereof, the energy supply device also being integrated in an elastomer ring element, in particular the same elastomer ring element as the vibration sensor.

Die Energieversorgungseinrichtung kann bevorzugt eingerichtet sein, Verformungen des Elastomerringelementes in elektrische Energie umzuwandeln. Damit kann kostengünstig und autonom Energie gewonnen werden. Zusätzlich oder alternativ kommen herkömmliche elektrische Speicher in Betracht, beispielsweise eine Batterie und/oder ein Akkumulator.The energy supply device can preferably be set up to convert deformations of the elastomer ring element into electrical energy. This enables energy to be obtained autonomously and at low cost. In addition or as an alternative, conventional electrical memories can be considered, for example a battery and / or an accumulator.

Das Elastomerringelement kann beispielsweise mehrlagig ausgeführt sein, mit einem ersten Metallring, der an den zweiten Lagerring angrenzt, insbesondere flächig auf diesem aufliegt, und einem am ersten Metallring angeschlossenen Elastomerring, wobei der Elastomerring zumindest den Schwingungssensor und insbesondere eines oder mehrere der weiteren zuvor genannten in das Elastomerringelement integrierten Bauteile zumindest teilweise aufnimmt.The elastomer ring element can be designed, for example, in multiple layers, with a first metal ring which adjoins the second bearing ring, in particular lies flat thereon, and an elastomer ring connected to the first metal ring, the elastomer ring at least the vibration sensor and in particular one or more of the other ones mentioned in FIG the elastomer ring element at least partially accommodates integrated components.

Das Elastomerringelement kann ferner einen zweiten Metallring umfassen, der auf der dem ersten Metallring abgewandten Seite des Elastomerringes am Elastomerring angeschlossen ist.The elastomer ring element can further comprise a second metal ring which is connected to the elastomer ring on the side of the elastomer ring facing away from the first metal ring.

Bevorzugt ist der Schwingungssensor anliegend am, insbesondere vom Elastomerringelement angepresst am zweiten Lagerring positioniert. Bei der mehrlagigen Ausführungsform des Elastomerringelementes kann der erste Metallring, der insbesondere eine innerer Metallring ist, entsprechend wenigstens eine Aussparung für den Schwingungssensor aufweisen, durch welche der Schwingungssensor am zweiten Lagerring anliegt.The vibration sensor is preferably positioned adjacent to the second bearing ring, in particular pressed on by the elastomer ring element. In the multilayer embodiment of the elastomer ring element, the first metal ring, which is in particular an inner metal ring, can accordingly have at least one recess for the vibration sensor, through which the vibration sensor bears on the second bearing ring.

Gemäß einer anderen Ausgestaltung ist der Schwingungssensor anliegend am, insbesondere vom Elastomerring angepresst am ersten Metallring positioniert. Die Schwingungen werden dementsprechend über den ersten Metallring erfasst.According to another embodiment, the vibration sensor is positioned against the first metal ring, in particular pressed against the elastomer ring. Accordingly, the vibrations are detected via the first metal ring.

Der zweite Metallring kann zum Beispiel elektrische und/oder optische Anschlüsse zur Übertragung von Signalen und/oder elektrischer Energie für in den Elastomerring integrierte Bauteile, insbesondere eines oder mehrere der zuvor genannten Bauteile der Sensorik, umfassen. Damit kann eine entsprechende Schnittstelle zwischen dem zweiten Metallring und beispielsweise einem den Metallring umgebenden Lagergehäuse geschaffen werden.The second metal ring can comprise, for example, electrical and / or optical connections for the transmission of signals and / or electrical energy for components integrated in the elastomer ring, in particular one or more of the aforementioned components of the sensor system. A corresponding interface can thus be created between the second metal ring and, for example, a bearing housing surrounding the metal ring.

Die Steuervorrichtung kann beispielsweise in Form eines integrierten Schaltkreises (IC) vorgesehen sein, der in das Elastomerringelement, insbesondere den Elastomerring, integriert ist.The control device can be provided, for example, in the form of an integrated circuit (IC) which is integrated in the elastomer ring element, in particular the elastomer ring.

Das Elastomerringelement dient zum Beispiel der elastischen Ankopplung des Wälzlagers beziehungsweise des zweiten Lagerringes an ein Lagergehäuse. Bevorzugt ist das Elastomerringelement schwingungsdämpfend ausgeführt.The elastomer ring element is used, for example, for the elastic coupling of the rolling bearing or the second bearing ring to a bearing housing. The elastomer ring element is preferably designed to dampen vibrations.

Beispielsweise ist das Elastomerringelement als um die Drehachse vollständig geschlossener Ring ausgeführt, insbesondere als ein den zweiten Lagerring am äußeren Umfang umschließender Ring.For example, the elastomer ring element is designed as a ring that is completely closed about the axis of rotation, in particular as a ring that surrounds the second bearing ring on the outer circumference.

Ein erfindungsgemäßes Wälzlager kann besonders vorteilhaft zur Lagerung eines umlaufenden Bauteils in einer Vorrichtung eingesetzt werden, die eine möglichst lange Laufzeit ohne häufige geplante Stillstände aufweist. Ferner ist die Erfindung besonderes bei gelagerten Bauteilen hilfreich, die eine hohe Drehzahl aufweisen.A rolling bearing according to the invention can be used particularly advantageously for mounting a rotating component in a device that has the longest possible running time without frequent planned stoppages. Furthermore, the invention especially helpful for stored components that have a high speed.

Ein möglicher Anwendungsbereich der Erfindung ist ein Schwungradspeicher mit wenigstens einem erfindungsgemäßen Wälzlager, in dem ein Rotor gelagert ist.A possible field of application of the invention is a flywheel accumulator with at least one roller bearing according to the invention, in which a rotor is mounted.

Eine erfindungsgemäße Pumpe, insbesondere Turbomolekularpumpe, weist wenigstens einen Rotor auf, der mit wenigstens einem Wälzlager der dargestellten Art gelagert ist.A pump according to the invention, in particular a turbomolecular pump, has at least one rotor which is mounted with at least one roller bearing of the type shown.

Durch die erfindungsgemäße Integration wenigstens des Schwingungssensors und insbesondere von weiteren Bauteilen der Sensorik in das Elastomerringelement ist die Rückwirkung der Sensorik auf das zu messende beziehungsweise zu überwachende Wälzlager, das heißt die Verstimmung des Systems durch zusätzlich angebrachte Massen, minimiert. Die Masse der Sensorikbauteile, die in das Elastomerringelement integriert sind, können zur dynamischen Abstimmung des Gesamtsystems verwendet werden, zum Beispiel zur gezielten Anpassung der Dämpfung der Schwingungsentkopplung mit dem Elastomerringelement.By integrating at least the vibration sensor and in particular further components of the sensor system into the elastomer ring element according to the invention, the reaction of the sensor system to the rolling bearing to be measured or monitored, that is, the detuning of the system by additional masses, is minimized. The mass of the sensor components, which are integrated in the elastomer ring element, can be used for dynamic tuning of the overall system, for example for the targeted adaptation of the damping of the vibration decoupling with the elastomer ring element.

Anhand der vom Schwingungssensor erfassten Schwingungen kann auf den Betriebszustand des Wälzlagers geschlossen werden. Wenn beispielsweise der Schwingungsgenerator eine bestimmte Signalfolge beziehungsweise ein bestimmtes Signalmuster erzeugt, so wird der Schwingungssensor ein hiervon abhängiges Signalmuster beziehungsweise eine hiervon abhängige Signalfolge erfassen, wobei aus einer möglichen Differenz oder aufgrund der konkreten Differenz, die durch Übertragung der Schwingungen durch die Strecke im Wälzlager erzeugt wird, entsprechend auf den Betriebszustand rückgeschlossen werden kann. So können beispielsweise durch Schwingungsspitzen Schmierfilmabrisse im Wälzlager erfasst werden.The operating state of the rolling bearing can be inferred from the vibrations detected by the vibration sensor. If, for example, the vibration generator generates a specific signal sequence or a specific signal pattern, the vibration sensor will detect a signal pattern or a signal sequence dependent thereon, from a possible difference or on the basis of the specific difference generated by transmission of the vibrations through the distance in the rolling bearing can be inferred accordingly to the operating state. For example, lubrication film breaks in the rolling bearing can be detected by vibration peaks.

Das Elastomerringelement kann nicht nur einen günstigen Bauraum für den Schwingungssensor und andere Bauteile der Sensorik zur Verfügung stellen, sondern auch die notwendige Anpresskraft für beispielsweise den Schwingungssensor an das Bauteil, aus dem die Schwingungen aufgenommen werden, zur Verfügung stellen. So kann, wie dargelegt, der Schwingungssensor beispielsweise auf den zweiten Lagerring aufgepresst werden, insbesondere auf dessen radial äußeren Umfang, direkt oder mittelbar über den ersten Metallring.The elastomer ring element can not only provide a favorable space for the vibration sensor and other components of the sensor system, but also provide the necessary contact pressure for the vibration sensor, for example, on the component from which the vibrations are picked up. For example, as explained, the vibration sensor can be pressed onto the second bearing ring, in particular onto its radially outer circumference, directly or indirectly via the first metal ring.

Der Schwingungssensor oder wenigstens ein weiterer zusätzlich vorgesehener Sensor, der bevorzugt ebenfalls in das Elastomerringelement integriert ist, können weitere Größen erfassen, beispielsweise die Drehzahl des Wälzlagers, die Temperatur, mechanische Kräfte, die Drehrichtung, ein Drehmoment, ein Schlupf und/oder eine andere Größe.The vibration sensor or at least one additional sensor provided, which is preferably also integrated in the elastomer ring element, can detect further variables, for example the rotational speed of the rolling bearing, the temperature, mechanical forces, the direction of rotation, a torque, a slip and / or another variable .

Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und der Figur exemplarisch beschrieben werden.The invention will be described below using an exemplary embodiment and the figure as an example.

In der 1 ist ein schematischer Radialschnitt durch ein erfindungsgemäßes Wälzlager dargestellt, mit einem ersten um eine Drehachse 4 umlaufenden Lagerring 1 und einem zweiten die Drehachse 4 umschließenden stationären Lagerring 2. Im ersten Lagerring 1 ist beispielsweise der Rotor einer Pumpe, insbesondere Turbomolekularpumpe, gelagert.In the 1 is a schematic radial section through a rolling bearing according to the invention, with a first about an axis of rotation 4th encircling bearing ring 1 and a second the axis of rotation 4th enclosing stationary bearing ring 2nd . In the first bearing ring 1 For example, the rotor of a pump, in particular a turbomolecular pump, is mounted.

Zwischen dem ersten Lagerring 1 und dem zweiten Lagerring 2 sind Wälzkörper 3 vorgesehen.Between the first bearing ring 1 and the second bearing ring 2nd are rolling elements 3rd intended.

Der zweite Lagerring 2 wird von einem Elastomerringelement 6 auf seinem radial äußeren Umfang umschlossen. Mit dem Elastomerringelement 6 ist der zweite Lagerring 2 in einem Lagergehäuse 11 elastisch gelagert.The second bearing ring 2nd is made of an elastomer ring element 6 enclosed on its radially outer circumference. With the elastomer ring element 6 is the second bearing ring 2nd in a bearing housing 11 elastically stored.

Das Elastomerringelement 6 weist einen unmittelbar an der radial äußeren Oberfläche des zweiten Lagerringes 2 anliegenden ersten Metallring 6.1 auf, sowie einen radial innen im Lagergehäuse 11 anliegenden zweiten Metallring 6.3 und einen Elastomerring 6.2, der den ersten Metallring 6.1 mit dem zweiten Metallring 6.3 elastisch verbindet. Der Elastomerring 6.2 ist beispielsweise aus Gummi hergestellt.The elastomer ring element 6 has a directly on the radially outer surface of the second bearing ring 2nd adjacent first metal ring 6.1 on, as well as a radially inside in the bearing housing 11 adjacent second metal ring 6.3 and an elastomer ring 6.2 who made the first metal ring 6.1 with the second metal ring 6.3 elastically connects. The elastomer ring 6.2 is made of rubber, for example.

Im Elastomerringelement 6 ist ein Schwingungssensor 5 integriert, der über einen Durchbruch im ersten Metallring 6.1 unmittelbar auf dem zweiten Lagerring 2 aufliegt, oder mittelbar auf dem zweiten Lagerring 2 über den zwischengeschalteten ersten Metallring 6.1 aufliegt und über den zweiten Lagerring 2 übertragene Schwingungen erfasst.In the elastomer ring element 6 is a vibration sensor 5 integrated, which has a breakthrough in the first metal ring 6.1 immediately on the second bearing ring 2nd rests, or indirectly on the second bearing ring 2nd over the intermediate first metal ring 6.1 rests and over the second bearing ring 2nd transmitted vibrations recorded.

Ferner ist ein Schwingungsgenerator 7 über dem Umfang versetzt zum Schwingungssensor 5 vorgesehen, der Schwingungen über den ersten Metallring 6.1 oder direkt in den zweiten Lagerring 2 überträgt.There is also a vibration generator 7 offset over the circumference to the vibration sensor 5 provided the vibrations over the first metal ring 6.1 or directly into the second bearing ring 2nd transmits.

Als weitere Elemente der Sensorik sind in dem Elastomerringelement 6 eine elektronische Steuervorrichtung 8 und eine Antenne 9, sowie eine Energieversorgungseinrichtung 10 integriert und entsprechend signalübertragend und/oder energieübertragend miteinander verbunden, um die gewünschte Schwingungsüberwachung bereitzustellen.Other elements of the sensor system are in the elastomer ring element 6 an electronic control device 8th and an antenna 9 , as well as an energy supply facility 10th integrated and connected to each other in a signal-transmitting and / or energy-transmitting manner in order to provide the desired vibration monitoring.

Bezugszeichenliste Reference list

11
erster Lagerringfirst bearing ring
22nd
zweiter Lagerringsecond bearing ring
33rd
WälzkörperRolling elements
44th
DrehachseAxis of rotation
55
SchwingungssensorVibration sensor
66
ElastomerringelementElastomer ring element
6.16.1
erster Metallringfirst metal ring
6.26.2
ElastomerringElastomer ring
6.36.3
zweiter Metallringsecond metal ring
77
SchwingungsgeneratorVibration generator
88th
SteuervorrichtungControl device
99
Antenneantenna
1010th
EnergieversorgungseinrichtungPower supply facility
1111
LagergehäuseBearing housing

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

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Claims (13)

Wälzlager mit einem ersten um eine Drehachse (4) umlaufenden Lagerring (1) und einem zweiten die Drehachse (4) umschließenden stationären Lagerring (2); mit einer Vielzahl von um die Drehachse (4) hintereinander angeordneten auf dem ersten Lagerring (1) und dem zweiten Lagerring (2) abwälzenden Wälzkörpern (3); mit wenigstens einem Schwingungssensor (5) zur Erfassung von im Wälzlager übertragenen Schwingungen; dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Lagerring (2) in wenigstens einem oder auf wenigstens einem Elastomerringelement (6) gelagert ist und der wenigstens eine Schwingungssensor (5) in das Elastomerringelement (6) integriert ist.Rolling bearing with a first bearing ring (1) rotating around an axis of rotation (4) and a second stationary bearing ring (2) surrounding the axis of rotation (4); with a plurality of rolling bodies (3) arranged one behind the other around the axis of rotation (4) and rolling on the first bearing ring (1) and the second bearing ring (2); with at least one vibration sensor (5) for detecting vibrations transmitted in the roller bearing; characterized in that the second bearing ring (2) is mounted in at least one or on at least one elastomer ring element (6) and the at least one vibration sensor (5) is integrated in the elastomer ring element (6). Wälzlager gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schwingungsgenerator (7) mit einem solchen Abstand zum Schwingungssensor (5) positioniert ist, dass vom Schwingungsgenerator (7) erzeugte Schwingungen über eine vorgegebene Strecke im Wälzlager zum Schwingungssensor (5) übertragen und von diesem erfasst werden, wobei der Schwingungsgenerator (7) ebenfalls in ein Elastomerringelement (6), insbesondere in dasselbe Elastomerringelement (6) wie der Schwingungssensor (5), integriert ist.Rolling bearings according to Claim 1 , characterized in that a vibration generator (7) is positioned at such a distance from the vibration sensor (5) that vibrations generated by the vibration generator (7) are transmitted over a predetermined distance in the rolling bearing to the vibration sensor (5) and are detected by the latter Vibration generator (7) is also integrated in an elastomer ring element (6), in particular in the same elastomer ring element (6) as the vibration sensor (5). Wälzlager gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektronische Steuervorrichtung (8) vorgesehen ist, die eingerichtet ist, vom Schwingungssensor (5) erfasste Schwingungswerte zu verarbeiten und/oder den Schwingungsgenerator (7) zur Erzeugung von Schwingungen anzusteuern, wobei die elektronische Steuervorrichtung (8) ebenfalls in ein Elastomerringelement (6), insbesondere in dasselbe Elastomerringelement (6) wie der Schwingungssensor (5), integriert ist.Rolling bearing according to one of the Claims 1 or 2nd , characterized in that an electronic control device (8) is provided which is set up to process vibration values detected by the vibration sensor (5) and / or to control the vibration generator (7) to generate vibrations, the electronic control device (8) also in an elastomer ring element (6), in particular in the same elastomer ring element (6) as the vibration sensor (5), is integrated. Wälzlager gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Antenne (9) vorgesehen ist, die mit dem Schwingungssensor (5) und/oder der Steuervorrichtung (8) verbunden ist, um vom Schwingungssensor (5) und/oder der Steuervorrichtung (8) erzeugte Signale zu senden und/oder um Signale von außerhalb zu empfangen, um diese dem Schwingungssensor (5), dem Schwingungsgenerator (7) und/oder der Steuervorrichtung (8) zuzuleiten, wobei die Antenne (9) ebenfalls in ein Elastomerringelement (6), insbesondere in dasselbe Elastomerringelement (6) wie der Schwingungssensor (5), integriert ist.Rolling bearing according to one of the Claims 1 to 3rd , characterized in that an antenna (9) is provided which is connected to the vibration sensor (5) and / or the control device (8) in order to transmit signals generated by the vibration sensor (5) and / or the control device (8) and / or to receive signals from outside in order to send them to the vibration sensor (5), the vibration generator (7) and / or the control device (8), the antenna (9) also being in an elastomer ring element (6), in particular in the same elastomer ring element (6) as the vibration sensor (5), is integrated. Wälzlager gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Energieversorgungseinrichtung (10) vorgesehen ist, die mit dem Schwingungssensor (5), dem Schwingungsgenerator (7) und/oder der Steuervorrichtung (8) zu dessen/deren Energieversorgung verbunden ist, wobei die Energieversorgungseinrichtung (10) ebenfalls in ein Elastomerringelement (6), insbesondere in dasselbe Elastomerringelement (6) wie der Schwingungssensor (5), integriert ist.Rolling bearing according to one of the Claims 1 to 4th , characterized in that an energy supply device (10) is provided which is connected to the vibration sensor (5), the vibration generator (7) and / or the control device (8) for its / its energy supply, the energy supply device (10) also in an elastomer ring element (6), in particular in the same elastomer ring element (6) as the vibration sensor (5), is integrated. Wälzlager gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgungseinrichtung (10) eingerichtet ist Verformungen des Elastomerringelementes (6) in elektrische Energie umzuwandeln.Rolling bearings according to Claim 5 , characterized in that the energy supply device (10) is set up to convert deformations of the elastomer ring element (6) into electrical energy. Wälzlager gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomerringelement (6) mehrlagig ausgeführt ist, mit einem ersten Metallring (6.1), der an den zweiten Lagerring (2) angrenzt, und einem am ersten Metallring (6.1) angeschlossenen Elastomerring (6.2), wobei der Elastomerring (6.2) zumindest den Schwingungssensor (5) und insbesondere eines oder mehrere der weiteren genannten in das Elastomerringelement (6) integrierten Bauteile zumindest teilweise aufnimmt.Rolling bearing according to one of the Claims 1 to 6 , characterized in that the elastomer ring element (6) is constructed in multiple layers, with a first metal ring (6.1) which adjoins the second bearing ring (2) and an elastomer ring (6.2) connected to the first metal ring (6.1), the elastomer ring ( 6.2) at least partially receives at least the vibration sensor (5) and in particular one or more of the other components mentioned which are integrated into the elastomer ring element (6). Wälzlager gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomerringelement (6) einen zweiten Metallring (6.3) umfasst, der auf der dem ersten Metallring (6.1) abgewandten Seite des Elastomerringes (6.2) am Elastomerring (6.2) angeschlossen ist.Rolling bearings according to Claim 7 , characterized in that the elastomer ring element (6) comprises a second metal ring (6.3) which is connected to the elastomer ring (6.2) on the side of the elastomer ring (6.2) facing away from the first metal ring (6.1). Wälzlager gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungssensor (5) anliegend am, insbesondere vom Elastomerringelement (6) angepresst am zweiten Lagerring (2) positioniert ist.Rolling bearing according to one of the Claims 1 to 8th , characterized in that the vibration sensor (5) is positioned adjacent to the second bearing ring (2), in particular pressed by the elastomer ring element (6). Wälzlager gemäß einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungssensor (5) anliegend am, insbesondere vom Elastomerring (6.2) angepresst am ersten Metallring (6.1) positioniert ist.Rolling bearing according to one of the Claims 7 or 8th , characterized in that the vibration sensor (5) is positioned adjacent to the first metal ring (6.1), in particular pressed by the elastomer ring (6.2). Wälzlager gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Metallring (6.3) mit elektrischen und/oder optischen Anschlüssen zur Übertragung von Signalen und/oder elektrischer Energie für in den Elastomerring (6.2) integrierte Bauteile versehen ist.Rolling bearing according to one of the Claims 8 to 10th , characterized in that the second metal ring (6.3) is provided with electrical and / or optical connections for transmitting signals and / or electrical energy for components integrated in the elastomer ring (6.2). Wälzlager gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Lagerring (1) ein Lagerinnenring und der zweite Lagerring (2) ein Lageraußenring eines Radiallagers und/oder Radialaxiallagers ist.Rolling bearing according to one of the Claims 1 to 11 , characterized in that the first bearing ring (1) is an inner bearing ring and the second bearing ring (2) is an outer bearing ring of a radial bearing and / or radial axial bearing. Pumpe, insbesondere Turbomolekularpumpe, mit einem Rotor, der mit wenigstens einem Wälzlager gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 gelagert ist. Pump, in particular turbomolecular pump, with a rotor, which with at least one roller bearing according to one of the Claims 1 to 12th is stored.
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