беспроводная система измерения температуры опорных и упорных подшипников скольжения

Классы МПК:F16C17/24 с устройствами, чувствительными к возникновению ненормальных или нежелательных условий, например для предупреждения перегрева, для обеспечения безопасности 
G01K7/00 Измерение температуры термометрами, действие которых основано на использовании термочувствительных элементов, электрических или магнитных
G01M13/04 испытание подшипников 
Автор(ы):, , , ,
Патентообладатель(и):Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский и конструкторский институт центробежных и роторных компрессоров им. В.Б. Шнеппа" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2012-12-04
публикация патента:

Изобретение относится к области машиностроения и касается обеспечения контроля температуры подшипников скольжения с самоустанавливающимися колодками или цельной втулкой различного динамического оборудования, например центробежных компрессоров. Беспроводная система измерения температуры опорных и упорных подшипников содержит, по меньшей мере, одно устройство (1) измерения температуры, встроенное в несущий элемент подшипника скольжения (опорная колодка (2) и/или упорная колодка (3)), и соединенное с, по меньшей мере, одним устройством (5) передачи измеренных значений, а также устройство (6) приема сигналов и передачи их в систему автоматического управления и источник электропитания перечисленных устройств. По меньшей мере, одно устройство (5) также встроено в несущий элемент подшипника скольжения. Каждое устройство (1) измерения температуры вместе с соответствующим устройством (5) передачи измеренных значений имеют контур питания. Устройство (6) приема сигналов и передачи их в систему автоматического управления и источник электропитания, снабженный излучателем (9) электромагнитных волн, установлены на удалении от указанного несущего элемента подшипника скольжения с возможностью приема сигналов от устройства (5) и с возможностью передачи электромагнитного излучения для возбуждения ЭДС в катушке питания устройства (1) и устройства (5). Технический результат: обеспечение процесса измерения температуры и передачи данных в систему автоматического управления без взаимного механического воздействия друг на друга деталей подшипника и элементов системы измерения температуры, что повышает надежность работы системы. 5 з.п. ф-лы, 2 ил. беспроводная система измерения температуры опорных и упорных   подшипников скольжения, патент № 2516918

беспроводная система измерения температуры опорных и упорных   подшипников скольжения, патент № 2516918 беспроводная система измерения температуры опорных и упорных   подшипников скольжения, патент № 2516918

Формула изобретения

1. Беспроводная система измерения температуры опорных и упорных подшипников скольжения, содержащая, по меньшей мере, одно устройство измерения температуры, встроенное в несущий элемент подшипника скольжения, и соединенное с, по меньшей мере, одним устройством передачи измеренных значений, а также устройство приема сигналов и передачи их в систему автоматического управления и источник электропитания перечисленных устройств, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, одно устройство передачи измеренных значений также встроено в несущий элемент подшипника скольжения, каждое устройство измерения температуры вместе с соответствующим устройством передачи измеренных значений имеют контур питания, а устройство приема сигналов и передачи их в систему автоматического управления и источник электропитания, снабженный излучателем электромагнитных волн, установлены на удалении от несущего элемента подшипника скольжения с возможностью приема сигналов от устройства передачи измеренных значений и с возможностью передачи электромагнитного излучения для возбуждения ЭДС в катушке контура питания соответствующих устройства измерения температуры и устройства передачи измеренных значений.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, несущий элемент подшипника скольжения представляет собой самоустанавливающуюся колодку.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, несущий элемент подшипника скольжения представляет собой подвижную или неподвижную втулку.

4. Система по п.1, отличающаяся тем, что каждое устройство измерения температуры вместе с соответствующим устройством передачи размещены в одном блоке, корпус которого выполнен в виде цилиндра, размещенного в отверстии, выполненном в несущем элементе подшипника скольжения.

5. Система по п.4, отличающаяся тем, что указанный блок установлен в отверстии несущего элемента подшипника скольжения при помощи резьбового соединения.

6. Система по п.4, отличающаяся тем, что свободное пространство отверстия несущего элемента подшипника скольжения с установленным в нем блоком заполнено синтетическим пластикатом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения и касается обеспечения контроля температуры подшипников скольжения с самоустанавливающимися колодками или цельной втулкой различного динамического оборудования, например центробежных компрессоров.

Известны системы измерения температуры опорных и упорных подшипников скольжения динамического оборудования - компрессоров, электродвигателей, турбин и др., когда работу подшипников оценивают по температуре масла на сливе из подшипников. Для этого устанавливают в коллекторе слива масла или непосредственно в сливной камере подшипника датчики температуры, от которых поступают данные в систему автоматического управления.

Недостатком известной системы является то, что контроль состояния подшипников по температуре масла на сливе из подшипников не обеспечивает достаточную надежность работы оборудования, так как датчик фиксирует среднюю температуру сливаемого масла, тогда как температура самих колодок или втулки подшипника может быть значительно выше, особенно в нагруженном участке. Кроме того, такая система измерений температуры имеет большую инерционность.

Известна также система измерения температуры опорных и упорных подшипников скольжения с самоустанавливающимися колодками или цельной втулкой, например, центробежного компрессора, включающая в себя, по крайней мере, одно устройство измерения температуры с датчиком температуры, встроенным в колодку или втулку, устройство передачи измеренных значений, устройство приема сигналов и передачи их в систему автоматического управления, электропитание перечисленных устройств, (В.Б.Шнепп. «Конструкция и расчет центробежных компрессорных машин» издательства «Машиностроение», г.Москва, 1995 г., ББК 31.76, Шн.76, УДК 621.515, раздел 5, подраздел 5.4 «Подшипники центробежных компрессоров», стр.126). Установка датчика температуры в колодке или втулке подшипника предполагает измерение температуры их рабочей поверхности в наиболее нагруженном месте. Это конструктивное решение обеспечивает измерение максимальных температур в подшипнике с большой точностью и позволяет предупредить возможные нештатные ситуации.

Недостаток известной системы заключается в следующем. Информация о значении температуры колодки или втулки от датчика температуры поступает в устройство приема сигналов по проводам, проложенным в колодке или втулке и в корпусах подшипника и компрессора. Нередко происходит обрыв контактов в соединении датчика с проводами и прекращение передачи сигнала, обусловленные, с одной стороны, неквалифицированными действиями персонала при монтаже подшипников и системы измерений температуры, а с другой - постоянными перемещениями самоустанавливающихся колодок или подвижной втулки относительно проводов во время работы оборудования. Увеличение сечения проводов для обеспечения их более надежного соединения с датчиком ограничивает подвижность колодок и препятствует правильной установке последних во время работы.

Задачей изобретения является повышение надежности работы системы.

Технический результат предложенного изобретения заключается в обеспечении процесса измерения температуры и передачи данных в систему автоматического управления без взаимного механического воздействия друг на друга деталей подшипника и элементов системы измерения температуры.

Технический результат достигается тем, что в беспроводной системе измерения температуры опорных и упорных подшипников, содержащей, по меньшей мере, одно устройство измерения температуры, встроенное в несущий элемент подшипника скольжения и соединенное с, по меньшей мере, одним устройством передачи измеренных значений, а также устройство приема сигналов и передачи их в систему автоматического управления и источник электропитания перечисленных устройств, согласно изменению, по меньшей мере, одно устройство передачи измеренных значений также встроено в несущий элемент подшипника скольжения, каждое устройство измерения температуры вместе с соответствующим устройством передачи измеренных значений имеют контур питания, а устройство приема сигналов и передачи их в систему автоматического управления и источник электропитания, снабженный излучателем электромагнитных волн, установлены на удалении от указанного несущего элемента подшипника скольжения с возможностью приема сигналов от устройства передачи измеренных значений и с возможностью передачи электромагнитного излучения для возбуждения ЭДС в катушке контура питания устройства измерения температуры и устройства передачи измеренных значений.

Несущий элемент подшипника скольжения представляет собой самоустанавливающуюся колодку, или подвижную втулку, или неподвижную втулку.

Кроме того, каждое устройство измерения температуры вместе с соответствующим устройством передачи измеренных значений имеют контур питания с катушкой, предназначенной для возбуждения в ней ЭДС излучателем электромагнитных волн.

Предпочтительно каждое устройство измерения температуры вместе с соответствующим устройством передачи размещены в одном блоке, корпус которого выполнен в виде цилиндра, размещенного в отверстии, выполненном в несущем элементе подшипника скольжения.

Предпочтительно, чтобы каждый блок был установлен в отверстии несущего элемента подшипника скольжения при помощи резьбового соединения.

Предпочтительно, чтобы свободное пространство отверстия несущего элемента подшипника скольжения с установленным в нем блоком было заполнено синтетическим пластикатом.

Сущность предлагаемой беспроводной системы измерений температуры подшипников скольжения поясняется чертежами, где

- на фиг.1 представлена система измерения температуры опорно-упорного подшипника с самоустанавливающимися опорными и упорными колодками центробежного компрессора;

- на фиг.2 представлена система измерения температуры опорного упруго-демпферного подшипника с подвижной втулкой центробежного компрессора.

Беспроводная система измерения температуры опорных и упорных подшипников скольжения содержит, по меньшей мере, одно устройство 1 измерения температуры с датчиком температуры, встроенным в несущий элемент подшипника скольжения - в опорную колодку 2 и/или упорную колодку 3 в опорно-упорном подшипнике (фиг.1) или подвижную, или неподвижную втулку 4 в упорном подшипнике (фиг.2), соединенное с устройством 1 измерения температуры устройство 5 передачи измеренных значений, устройство 6 приема сигналов и передачи их в систему автоматического управления и источник электропитания перечисленных устройств. Устройство 1 измерения температуры и устройство 5 передачи измеренных значений могут быть размещены в одном блоке 7, который встроен в опорную колодку 2, или упорную колодку 3, или втулку 4 подшипника, а электропитание блока 7 и передача от него измеренных значений температуры в устройство 6 приема и передачи сигналов выполнены по беспроводной схеме. Устройство 6 приема сигналов и передачи их в систему автоматического управления установлено на расстоянии от блока 7, например на кожухе 8 подшипника и снабжено излучателем 9 электромагнитных волн для электропитания устройств 1 и 5 и преобразователем сигнала (не показан) в стандартный формат для его дальнейшего транслирования в систему автоматического управления по проводу 10. Одно устройство 6 приема и передачи сигналов может взаимодействовать с несколькими блоками 7, установленными в колодках 2, 3 или втулке 4 подшипников.

Корпус блока 7 может быть выполнен в виде цилиндра, а место для блока 7 в колодках 2, 3 или втулке 4 - в виде отверстия. На наружном диаметре корпуса блока 7 может быть выполнена резьба, и он может быть установлен в колодках 2, 3 или втулке 4 при помощи резьбового соединения.

В колодках 2, 3 или втулке 4 место для блока 7 после установки последнего может быть заполнено синтетическим пластикатом 11 для фиксации блока 7. Корпус 12, 13 подшипника, в котором установлены колодки 2, 3 или втулка 4, может быть выполнен из нержавеющей стали для обеспечения свободного прохождения через него радиоволн.

Предлагаемая система измерения температуры подшипников скольжения работает следующим образом. При подаче электроэнергии в устройство 6 приема и передачи сигналов в работу включаются его элементы, в том числе и излучатель 9 магнитных волн. Электроволны, испускаемые излучателем 9, инициируют (возбуждают) ЭДС в катушке контура питания, размещенного в блоке 7, вследствие чего в устройство 1 измерения температуры и в устройство 5 передачи измеренных значений поступает электропитание. Датчик температуры устройства 1 измеряет температуру колодок 2, 3 или втулки 4, и по внутренней связи блока 7 сигнал поступает в устройство 5 передачи измеренных значений. Сигнал из устройства 5 передается в виде радиоволн в устройство 6 приема сигналов, которое может располагаться на расстоянии до 0,5 метров от блоков 7, например на кожухе 8 подшипника. Корпус 12, 13 подшипника, выполненный из нержавеющей стали, а также синтетический пластикат 11, фиксирующий положение блока 7 в колодках 2, 3 или втулке 4, не препятствуют свободному прохождению через них радиоволн. Из устройства 6 приема сигналов данные о температурах в колодках 2, 3 или втулке 4 с помощью преобразователя сигнала в стандартный формат передаются по проводу 10 в систему автоматического управления.

Такое выполнение системы измерения температуры подшипников скольжения исключает механическое воздействие подвижных деталей подшипника - колодок или втулки - на соединение датчика температуры с системой управления динамического оборудования, так как соединение выполнено беспроводным. По этой же причине нет и влияния элементов системы измерений на колодки или втулку подшипника, а значит и на его работу. Выполнение в одном блоке устройства измерения температуры и устройства передачи измеренных значений обеспечивает жесткую связь между ними и возможность создания компактной конструкции, которая свободно размещается в колодке или втулке подшипника. При этом упрощаются сборка и монтаж подшипника.

Таким образом, выполнение системы измерения температуры с помощью встроенного в колодку или втулку подшипника блока измерений и передачи сигнала с беспроводным питанием и беспроводной передачей значений температуры повышает надежность работы системы измерений, подшипников и динамического оборудования в целом, упрощает сборку и монтаж подшипников.

Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2516918

patent-2516918.pdf

Класс F16C17/24 с устройствами, чувствительными к возникновению ненормальных или нежелательных условий, например для предупреждения перегрева, для обеспечения безопасности 

устройство для определения технического состояния подшипниковых узлов погружных электродвигателей -  патент 2510655 (10.04.2014)
способ диагностирования износа подшипников скольжения насоса, работающих на перекачиваемой среде -  патент 2482335 (20.05.2013)
мехатронный подшипник скольжения -  патент 2398142 (27.08.2010)
способ безразборной диагностики степени износа шатунных подшипников двигателя внутреннего сгорания -  патент 2390746 (27.05.2010)
подшипник скольжения -  патент 2295659 (20.03.2007)
буксовый узел скоростного подвижного состава -  патент 2129966 (10.05.1999)
сегмент подпятника гидроагрегата -  патент 2057256 (27.03.1996)
опора скольжения -  патент 2007632 (15.02.1994)

Класс G01K7/00 Измерение температуры термометрами, действие которых основано на использовании термочувствительных элементов, электрических или магнитных

Класс G01M13/04 испытание подшипников 

система и способ для определения состояния подшипника -  патент 2529644 (27.09.2014)
способ обнаружения структурного дефекта в механическом узле, содержащем вращающийся элемент -  патент 2527673 (10.09.2014)
модуль подшипника с сенсорным устройством -  патент 2526319 (20.08.2014)
способ безразборной диагностики степени износа коренных подшипников двигателя внутреннего сгорания -  патент 2517968 (10.06.2014)
способ вибродиагностики механизмов по характеристической функции вибрации -  патент 2514119 (27.04.2014)
способ и система контроля вибрационных явлений, появляющихся в газотурбинном двигателе летательного аппарата во время работы -  патент 2512610 (10.04.2014)
устройство для определения технического состояния подшипниковых узлов погружных электродвигателей -  патент 2510655 (10.04.2014)
машина и устройство для контролирования состояния предохранительного подшипника машины -  патент 2504701 (20.01.2014)
способ входного контроля подшипников -  патент 2495393 (10.10.2013)
способ диагностики технического состояния межроторного подшипника двухвального газотурбинного двигателя -  патент 2478923 (10.04.2013)
Наверх