[发明专利]具有污染物传感器的轴承组件

说明书

本发明涉及一种组件(100)，包括轴承、润滑剂和用于确定润滑剂中污染物的水平的污染物传感器(150)。污染物传感器包括：电磁波发生器，其用于产生频率高于1GHz的电磁信号；和电磁感测元件，其被布置成与润滑剂接触。电磁感测元件接收所产生的电磁信号并发送信号特性响应于润滑剂的复相对介电常数的实部和虚部的输出信号。输出信号被电磁测量设备接收，电磁测量设备测量分别表示润滑剂的复相对介电常数的实部和虚部的输出信号的第一参数和第二参数。根据本发明，电磁测量设备被配置成仅基于测量的第一参数确定润滑剂中的水污染物的水平，并且基于测量的第一参数和第二参数两者确定油脂中的金属颗粒污染物的水平。

技术领域

本发明涉及一种轴承组件，其设置有用于检测润滑轴承的油脂润滑剂中的污染物的传感器。

背景技术

润滑对于确保轴承的正常运行来说必不可少。因此，在许多应用中，期望监测轴承内的润滑剂，使得如果例如润滑剂含有不可接受的水或颗粒污染物的水平，则可以启动再润滑动作。

在WO2006/075049中公开了一种用于确定润滑油脂中的金属污染物颗粒的设备。首先从例如轴承中取出油脂样本，以允许进行确定。该设备包括：具有芯(core)的传感器，被测量的油脂样本放置在芯上；和绕着芯缠绕的传感器线圈。该设备还包括：交流电源，其用于供给工作电压；和电感测量桥，其用于在含有污染物颗粒的润滑油脂的样本被施加在传感器上时确定传感器线圈的阻抗变化并用于输出差动(differential)输出信号。

该解决方案的缺点是必须从轴承中取出油脂的样本。在许多应用中，由于轴承的难以接近性(inaccessibility)，这是不方便的或者可能是无法实现的。

由US8624191已知用于分析轴承的润滑剂的测量装置的另一示例。该装置包括发送器、接收器和采样区域，采样区域布置在发送器和接收器的前面。采样区域至少部分地布置在填充有润滑剂的轴承内部。采样区域、发送器和接收器被构造成具有漫反射几何形状，使得发送器利用例如红外光(IR light)照射采样区域，接收器接收来自采样区域的红外光的漫反射，然后该漫反射被用于测量润滑剂的劣化。

存在改进的余地。

发明内容

本发明涉及一种组件，包括轴承、油脂润滑剂和用于确定油脂中污染物的水平的污染物传感器。污染物传感器包括：电磁波发生器，其用于产生频率大于1GHz的电磁信号；和电磁感测元件，其被布置成与油脂接触。电磁感测元件接收所产生的电磁信号并发送(transmits)信号特性响应于油脂的复相对介电常数的实部和虚部的输出信号。输出信号被电磁测量设备接收，电磁测量设备测量分别表示油脂的复相对介电常数的实部和虚部的输出信号的第一参数和第二参数。根据本发明，电磁测量设备被配置成仅基于测量的第一参数确定润滑剂中的水污染物的水平，并且基于测量的第一参数和第二参数两者确定油脂中的金属颗粒污染物的水平。

在频域中，材料对自由空间的复相对介电常数ε*可以被表示为：

ε*＝ε’-jε”，其中

ε’是复相对介电常数的实部，其将被称为实介电常数；

ε”是复相对介电常数的虚部，其将被称为虚介电常数；并且

j＝√-1

实介电常数(permittivity)通常被称为介电常量(dielectric constant)，并且表示当材料暴露于电场时所存储的能量。虚介电常数表示介电损耗因数并影响能量吸收和衰减。发明人已经发现，在高于1GHz的频率下，存在于油脂润滑剂中的水污染物的水平强烈地影响实介电常数，而金属颗粒的存在具有微不足道的影响。因而，可以通过以下来确定润滑剂中水污染物的水平：通过测量表示实介电常数的第一参数并将测量值与对相同润滑剂在未受污染状况下的参考样本测量的参考值进行比较，或者与存储的参考值的查找表或对具有已知浓度水的相同油脂的参考样本测量的校准曲线进行比较。