Rodamiento con dispositivo de medición de holguras.

Rodamiento con dispositivo de medición de holguras, que comprende un primer anillo (2) con una primera cara (3);

un segundo anillo (4) con una segunda cara (5) opuesta a la primera cara (3), definiéndose entre ambas caras (3, 5) una distancia (dS); uno o más elementos de rodadura (6) dispuestos entre el primer anillo (2) y el segundo anillo (4), que permiten un movimiento relativo entre ambos anillos (2, 4); y un sensor de corrientes de Eddy (10) configurado para medir la distancia (dS) entre la primera cara (3) y la segunda cara (5). Dicho sensor (10) comprende un módulo inductor (20) de configuración plana formado en una placa de circuito impreso (21), que integra al menos una bobina (22); encontrándose dicho módulo inductor (20) dispuesto sobre una de las caras (3, 5) para permitir la medida de la distancia (dS) respecto a la cara (3, 5) opuesta.

Campo de la invención La presente invención se refiere a un rodamiento con dispositivo de medición de holguras, yen especial a un rodamiento de grandes dimensiones para su aplicación en aerogeneradores, que incorpora un dispositivo de medición de holguras altamente compacto y eficaz, fácil de colocar sobre las superficies existentes sin la necesidad de

realizar agujeros. La presente invención se refiere también a un sensor de corrientes de Eddy de configuración plana y espesor reducido para medición de holguras en general.

Antecedentes de la invención La medición de holguras en los rodamientos del tipo mencionado resulta de gran importancia, a fin de garantizar el correcto funcionamiento y la seguridad que ofrecen dichos rodamientos. Este tipo de rodamientos suelen estar formados por dos anillos concéntricos entre los que se disponen elementos de rodadura (bolas, rodillos, etc.) que permiten un movimiento relativo entre los anillos. A su vez, las caras de los anillos definen unas distancias, cuya medición permite evaluar la evolución de las holguras existentes entre los elementos de rodadura y la pista. Por otro lado, los rodamientos sufren fenómenos de desgaste y fatiga superficial que son la causa de que se produzcan variaciones de las holguras radiales y axiales entre los dos anillos, cuya medición y monitorización resulta altamente necesaria para prevenir averías y/o planificar tareas de mantenimiento.

Actualmente, una de las formas más frecuentes de medir estas holguras se lleva a cabo mediante el empleo de sensores inductivos de encapsulado cilíndrico, a menudo ubicados en el exterior del rodamiento. Esto supone cambiar las dimensiones 30 exteriores del rodamiento, además de ocupar espacios reservados, bien a otros dispositivos, o al paso del personal de mantenimiento. La experiencia ha demostrado el riesgo que existe de que estos sensores externos dejen de funcionar a causa de accidentes. Una solución a este problema consiste en integrar los elementos de medición en el propio rodamiento. No obstante, las distancias entre caras de los 35 anillos, cuya medición permite determinar la existencia de holguras, suelen quedar

definidas entre caras interiores opuestas de los anillos del rodamiento, presentado un espacio muy reducido, por lo que resultan de difícil acceso y no permiten disponer elementos en ellas. Así pues, para aproximar el sensor a la zona de medición es necesario realizar agujeros sobre los anillos. Estos agujeros se encuentran configurados para alojar el sensor en su interior, dejando su extremo de medición próximo a la cara interior de uno de los anillos para medir la distancia respecto a la cara interior opuesta del otro anillo. Ejemplos de este modo de realización se pueden apreciar en los documentos EP1528356 A2 Y EP2743522 A1 .

La necesidad de disponer de agujeros en los anillos del rodamiento conlleva importantes problemas. En primer lugar dificulta la fabricación del rodamiento, pues requiere un mecanizado adicional que a su vez precisa la realización de agujeros de considerable tamaño sobre anillos de gran envergadura . Al mismo tiempo es necesario que los agujeros queden suficientemente alejados de las pistas de rodadura, pues de lo contrario debilitan su resistencia bajo las presiones de contacto de los elementos rodantes. Además, la presencia de agujeros debilita la sección del anillo y aumenta las tensiones tangenciales, pudiendo incluso crear puntos de concentración de tensiones tangenciales. Finalmente, no todas las zonas son válidas para realizar la medida, pues la presencia de las jaulas que mantienen equidistantes los elementos de rodadura imposibilita la utilización de esta zona para la medida .

La presente invención resuelve los problemas anteriormente expuestos, gracias a un rodamiento que integra un dispositivo de medición de holguras que presenta un sensor de corrientes de Eddy con un módulo inductor de configuración plana y grosor 25 reducido. Ello permite disponer dicho módulo inductor dentro del espacio entre anillos cuya distancia se quiere medir, sin necesidad de realizar agujeros en el rodamiento para alojar dicho módulo. Capaz de adaptar su forma (tanto en anchura como en altura) a la superficie interior de las caras del rodamiento, con la finalidad de utilizar el espacio disponible en cada caso y realizar medidas más eficaces y precisas. Y al

mismo tiempo, presentando una configuración especialmente diseñada para reducir su consumo eléctrico, su rango de medida, y evitar la influencia magnética de otros elementos que no participen en la medida.

Descripción de la invención 35 El rodamiento para medición de holguras de la presente invención comprende:

• un primer anillo que presenta una primera cara;

• un segundo anillo que presenta una segunda cara opuesta a la primera cara, definiéndose entre ambas caras una distancia, cuya medida permite conocer la holgura;

• uno o más elementos de rodadura, tales como bolas o rodillos, dispuestos entre el primer anillo y el segundo anillo, que permiten un movimiento relativo entre ambos anillos; y

• al menos un sensor de corrientes de Eddy configurado para medir la distancia entre la primera y la segunda cara, y en función de la misma determinar la dimensión 10 radial o axial de la holgura.

El rodamiento de la presente invención se caracteriza por que el sensor de corrientes de Eddy comprende un módulo inductor de configuración plana formado en una placa de circuito impreso, que integra al menos una bobina; y por que dicho módulo inductor

se encuentra dispuesto sobre una de las caras para permitir la medida de la distancia respecto a la cara opuesta.

Así pues, dado el reducido tamaño del módulo inductor, se puede disponer el mismo en el propio espacio entre las caras cuya distancia se quiere medir, sin necesidad de realizar agujeros en el rodamiento para alojar dicho módulo. Entre las diversas soluciones de montaje de dicho módulo inductor, preferentemente éste se encuentra alojado en un rebaje perimetral situado junto a un retén de sellado del rodamiento. Con ello se consigue dar una mayor protección al módulo inductor, además de ubicar el mismo en una zona más accesible.

El funcionamiento del sensor de corrientes de Eddy se basa en la detección de las variaciones del campo magnético generado por la bobina del módulo inductor, que se producen al variar la distancia entre los anillos del rodamiento. Concretamente, disponiendo el módulo inductor sobre una primera cara de un primer anillo, se genera un campo magnético primario que incide sobre una segunda cara, opuesta a la primera cara , de un segundo anillo. Ello provoca la aparición de corrientes de Eddy en dicha segunda cara, que a su vez generan un campo magnético que se opone al campo magnético primario, modificando el comportamiento del circuito magnético generado por la bobina. Esta modificación depende del campo magnético que se opone al primario, siendo su magnitud una función de la distancia existente entre la bobina y la superficie sobre la que incide el campo magnético primario.

El campo magnético generado por el módulo inductor se dirige en ambos sentidos del eje de la bobina, siendo influido tanto por la cara donde se coloca dicho módulo, como 5 por la cara opuesta cuya distancia se quiere medir. Así pues, la cara sobre la que se coloca el módulo inductor tiene una mayor influencia sobre la variación del campo magnético primario que la cara opuesta. Para evitar dicha influencia, preferentemente el módulo inductor comprende una lámina de material ferrítico dispuesta entre la bobina y la cara sobre la que se dispone el mismo. Dicha lámina tiene un doble efecto;

a) eliminar la influencia de la cara, o pared, sobre la que se encuentra el módulo inductor, y b) aumentar la intensidad del campo magnético que incide sobre la cara, o pared, opuesta. Esta lámina de material ferrítico presenta un espesor reducido, para evitar que se incremente de forma significativa el grosor del módulo inductor. Espesores inferiores a 1 mm pueden realizar correctamente las funciones descritas.

Dado que la bobina genera un hueco en su centro, se obtiene un espacio vacío cuya altura coincide con la de la placa de circuito impreso. Para aumentar aún más la intensidad del campo magnético que incide sobre la cara opuesta cuya distancia se quiere medir, preferentemente el módulo inductor comprende una ferrita dispuesta en el hueco central definido en el centro la bobina. En el caso de una bobina circular, esta ferrita es preferentemente cilíndrica, mientras que para bobinas alargadas la ferrita se ensancha para ocupar una mayor parte del hueco. Así pues, la base de esta ferrita se adapta al perímetro del...

1. Rodamiento con dispositivo de medición de holguras, que comprende:

• un primer anillo (2) que presenta una primera cara (3) ;

• un segundo anillo (4) que presenta una segunda cara (5) opuesta a la primera cara (3) . definiéndose entre ambas caras (3. 5) una distancia (dS) ;

• uno o más elementos de rodadura (6) dispuestos entre el primer anillo (2) y el segundo anillo (4) , que permiten un movimiento relativo entre ambos anillos (2, 4) ; Y

• un sensor de corrientes de Eddy (10) configurado para medir la distancia (dS) entre

la primera cara (3) y la segunda cara (5) ; dicho rodamiento (1) caracterizado por que el sensor de corrientes de Eddy (10) comprende un módulo inductor (20) de configuración plana formado en una placa de circuito impreso (21) , que integra al menos una bobina (22) ; y por que dicho módulo inductor (20) se encuentra dispuesto sobre una de las caras (3, 5) para permitir la medida de la distancia (dS) respecto a la cara (3, 5) opuesta.

2. Rodamiento con dispositivo de medición de holguras según la reivindicación 1 caracterizado por que el módulo inductor (20) se encuentra alojado en un rebaje perimetral (7) situado junto a un retén (8) de sellado del rodamiento (1) .

2.

3. Rodamiento con dispositivo de medición de holguras según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2 caracterizado por que el módulo inductor (20) comprende una lámina (23) de material ferrítico dispuesta entre la bobina (22) y la cara (3, 5) sobre la que se dispone el mismo.

2.

4. Rodamiento con dispositivo de medición de holguras según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 caracterizado por que el módulo inductor (20) comprende una ferrita (24) dispuesta en un hueco central (25) definido en el centro la bobina (22) .

5. Rodamiento con dispositivo de medición de holguras según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 caracterizado por que el módulo inductor (20) comprende un circuito resonante formado por la bobina (22) y por un condensador eléctrico (26) .

6. Rodamiento con dispositivo de medición de holguras según cualquiera de las 35 reivindicaciones 1 a 5 caracterizado por que la bobina (22) se encuentra ensanchada en la dirección longitudinal de la cara (3, 5) sobre la que se dispone el módulo inductor (20) , presentado una anchura (22x) superior a su altura (22y) , que le permite tener una forma ovalada, eliptica o substancialmente rectangular.

7. Rodamiento con dispositivo de medición de holguras segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 caracterizado por que la bobina (22) comprende una pluralidad de espiras (22a, 22b, 22c, 22d) conectadas en serie que se disponen sobre una pluralidad de capas (21 a, 21 b, 21 e, 21 d) de la placa de circuito impreso (21) .

8. Rodamiento con dispositivo de medición de holguras segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 caracterizado por que el sensor de corrientes de Eddy (10) comprende un módulo de excitación y medida (30) configurado para excitar la bobina (22) y medir las variaciones del campo magnético generado por la misma, para obtener el valor de la distancia (dS) .

1.

9. Rodamiento con dispositivo de medición de holguras segun la reivindicación 8 caracterizado por que el módulo de excitación y medida (30) se encuentra configurado para hacer funcionar el módulo inductor (20) a la frecuencia de resonancia.

2.

10. Rodamiento con dispositivo de medición de holguras segun cualquiera de las reivindicaciones 8 a 9 caracterizado por que el módulo de excitación y medida (30) se dispone separado del módulo inductor (20) y conectado al mismo.

11 . Rodamiento con dispositivo de medición de holguras segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 caracterizado por que comprende dos sensores de corrientes de Eddy (10) , donde:

• un primer sensor de corrientes de Eddy (lOA) presenta un primer módulo inductor (20A) dispuesto sobre una de las caras (3, 5) para permitir la medida de una primera distancia (dSA) respecto a la cara (3, 5) opuesta, siendo ambas caras (3, 5) paralelas; y

• un segundo sensor de corrientes de Eddy (108) presenta un segundo módulo inductor (208) dispuesto sobre una de las caras (3, 5) para permitir la medida de una segunda distancia (dSs) respecto a la cara (3, 5) opuesta, siendo una cara (3,

5) oblicua a la otra cara (3, 5) segun una inclinación (9) conocida.

12. Sensor de corrientes de Eddy para medición de holguras caracterizado por que comprende:

• un módulo inductor (20) de configuración plana formado en una placa de circuito 5 impreso (21) , que integra al menos una bobina (22) ; y

• un módulo de excitación y medida (30) configurado para excitar la bobina (22) y medir las variaciones del campo magnético generado por la misma, que se dispone separado del módulo inductor (20) y conectado al mismo.

13. Sensor de corrientes de Eddy para medición de holguras según la reivindicación 12 caracterizado por que el módulo inductor (20) comprende una lámina (23) de material ferrítico dispuesta sobre una placa de circuito impreso (21) .

14. Sensor de corrientes de Eddy para medición de holguras según cualquiera de las 15 reivindicaciones 12 a 13 caracterizado por que el módulo inductor (20) comprende una ferrita (24) dispuesta en un hueco central (25) definido en el centro la bobina (22) .

15. Sensor de corrientes de Eddy para medición de holguras según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 14 caracterizado por que el módulo inductor (20) comprende un circuito resonante formado por la bobina (22) y por un condensador eléctrico (26) .

16. Sensor de corrientes de Eddy para medición de holguras según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 15 caracterizado por que la bobina (22) presenta una anchura (22x) superior a su altura (22y) , que le permite tener una forma ovalada, elíptica o substancialmente rectangular.

17. Sensor de corrientes de Eddy para medición de holguras según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 16 caracterizado por que la bobina (22) comprende una pluralidad de espiras (22a, 22b, 22c, 22d) conectadas en serie que se disponen sobre una pluralidad de capas (21a, 21b, 21c, 21d) de la placa de circuito impreso (21) .

18. Sensor de corrientes de Eddy para medición de holguras según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 17 caracterizado por que el módulo de excitación y medida (30) se encuentra configurado para hacer funcionar el módulo de excitación (20) a la frecuencia de resonan cia.