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　　2、54) 发明名称 轴承加热器 (57) 摘要 通过控制与内轴承圈和外轴承圈之间的温差 有关的加热周期和 / 或利用至少两个感应线圈的 不同电力组合将加热轴承分为不同的部分， 实现 滚动轴承的改进的感应加热， 而没有破坏或者阻 塞轴承的危险。 (85)PCT申请进入国家阶段日 2011.03.30 (86)PCT申请的申请数据 PCT/EP2008/063075 2008.09.30 (87)PCT申请的公布数据 WO2010/037414 EN 2010.04.08 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 1。

　　3、 页 CN 102171477 A1/1 页 2 1. 一种利用感应加热器加热滚动元件轴承的方法， 包括以下顺次的步骤 ： 利用加热周期的第一部分迅速升高所述滚动轴承的内圈的温度 ； 基于从 (i) 消逝时间和 (ii) 所述滚动轴承的内圈和外圈之间的温差的指示的至少一 种选取的触发， 触发从所述加热周期的第一部分到所述加热周期的第二部分的转换 ； 利用所述加热周期的第二部分以低于所述加热周期的所述第一部分过程中的速率的 速率升高所述滚动轴承的内圈的温度。 2. 如权利要求 1 所述的加热滚动元件轴承的方法， 还包括以下步骤 ： 基于从 (i) 消逝时间和 (ii) 所述滚动轴承的所述内圈和所。

　　4、述外圈之间的温差的指示 选取的触发， 触发从所述加热周期的所述第二部分到所述加热周期的第三部分的转换 ； 利用所述加热周期的所述第三部分以高于所述加热周期的所述第二部分过程中的速 率的速率升高所述滚动轴承的所述内圈的温度。 3. 一种滚动元件轴承感应加热器， 具有适于控制至少一个感应线圈的加热周期控制电 路， 其特征在于， 该控制电路包括 ： 内圈温度信号输入 ； 和 外圈温度信号输入。 4. 如权利要求 3 所述的滚动元件轴承感应加热器， 其中， 所述控制电路适于控制与所 述内圈温度信号输入和所述外圈温度信号输入有关的所述加热周期的至少一部分。 5.如权利要求3或4所述的滚动元件轴承感应加热。

　　5、器， 其中， 所述控制电路适于基于所 述内圈温度信号输入和所述外圈温度信号输入之间的差异控制所述加热周期的至少一部 分。 6. 如权利要求 3-5 之一所述的滚动元件轴承感应加热器， 其中， 所述内圈温度信号输 入和所述外圈温度输入信号之间的大于 30的温差的指示导致控制电路降低所述加热器 的至少一个感应圈的感应电力。 7. 一种滚动元件轴承感应加热器， 具有加热周期控制电路， 其特征在于， 所述感应加热器包括至少第一和第二感应线圈 ； 和 所述控制电路适于控制 (i) 所述加热周期的第一部分， 其中第一电力组合施加到所述 感应线圈 ； 以及 (ii) 所述加热周期的第二部分， 其中第二电力组。

　　7、跨过所述感应 线圈的电力分配的至少其中之一。 权 利 要 求 书 CN 102171471 A CN 102171477 A1/5 页 3 轴承加热器 技术领域 0001 本发明涉及环形滚动元件轴承的感应加热， 该轴承具有安置在内轴承圈和外轴承 圈之间的滚动元件， 典型地球体或者辊子。由感应加热引起的这样的滚动轴承的热膨胀用 于例如促进轴承在轴上的安装和 / 或在轴承冷却时获得在轴上的干涉配合。 背景技术 0002 描述在 EP0143091A1 中的一种已知类型的轴承感应加热器通过适当地确定加热 阶段的持续时间而加热轴承到期望的程度。 该文献还描述用于在感应加热之后立即退磁轴 承的阶段。 0。

　　8、003 另一类型的轴承感应加热器加热轴承直到达到期望的轴承测量温度。 0004 用于特定轴承的期望的加热时间和 / 或温度一般通过经验确定并以参照表的形 式呈现给感应加热器的用户。 0005 感应加热时间对于小的滚动轴承 3-4 分钟左右， 对于较大的轴承 20-30 分钟或更 多。减少对于特定轴承所需要的加热时间是非常期望的。但是， 尽管增大加热器的感应电 力可以减少加热时间， 但是必须特别小心， 以免由于内圈加热并由此使得其比外圈膨胀得 快很多而导致锁定或者破坏轴承。 发明内容 0006 根据本发明的一个方面， 本发明提供一种利用感应加热器加热滚动元件轴承的方 法， 包括以下顺次的步骤 ：。

　　9、 0007 - 利用加热周期的第一部分迅速升高滚动轴承的内圈的温度 ； 0008 -基于从(i)消逝时间和(ii)滚动轴承的内圈和外圈之间的温差的指示的至少之 一选取的触发， 触发从加热周期的第一部分到加热周期的第二部分的转换 ； 0009 利用加热周期的第二部分以低于加热周期的第一部分期间的速率的速率升高滚 动轴承的内圈的温度。 0010 在加热周期的第一部分过程中， 轴承可以在高电力下加热， 从而最小化加热周期 的总持续时间 ； 在加热周期的这个部分的过程中， 内轴承圈的温度通常将比外轴承圈的温 度更加快速地升高。 在当在加热周期中增大内轴承圈和外轴承圈之间的温差将带来破坏或 者阻塞轴承的。

　　10、危险的时间点时， 加热周期的第一部分终止。 优选地， 加热周期的第一部分的 结束通过连续或者定期地测量内轴承圈和外轴承圈之间的温度而进行触发， 从而提供内圈 和外圈温度信号到感应加热器的控制电路的输入并且当这些输入信号之间的比较表明预 定温差已经达到时结束加热周期的第一部分。 加热周期的第一部分的结束可以在当信号之 间的比较表明大约 30或更大的温差时触发。或者， 加热周期的第一部分的结束可以在预 定时间之后触发， 或者在加热周期的总持续时间的预定比例例如 50或者 60已经过去 之后触发。用于结束加热周期的第一部分的加热周期的总持续时间和 / 或触发条件可以 设置为待加热的轴承的尺寸的函数，。

　　11、 例如通过由感应加热器的用户给出的到控制电路的输 说 明 书 CN 102171471 A CN 102171477 A2/5 页 4 入。 0011 优选地， 加热周期的第二部分与加热周期的第一部分的结束同时开始。 或者， 在加 热周期的第一部分的结束和加热周期的第二部分的开始之间可以有一时间延迟。 在加热周 期的第二部分的过程中， 轴承优选地被加热为以使得内圈的温度升高速率低于在周期的第 一部分过程中的温度升高速率。这可以通过利用在周期的第二部分的过程中降低电力实 现， 和 / 或在使用多个线圈的情形下通过适配感应加热器的各个线圈的电力构型而实现。 0012 在加热周期的第二部分的过程中，。

　　12、 优选地， 在内轴承圈和外轴承圈之间的温差减 小。这可以通过从内轴承圈到外轴承圈的热传递 ( 通过辐射和 / 或传导和 / 或对流 ) 以及 感应加热的组合实现。加热周期的第一和第二部分的组合允许总加热时间最佳化， 同时降 低破坏轴承的危险。 0013 优选地， 施加到感应加热器的线圈的电力构型在加热周期的每个部分过程中保持 大致恒定。 这可以通过允许与用于加热周期的每个部分的整个持续时间的该周期的每个部 分相容的最快的加热速率降低总加热时间。或者， 电力构型可以在加热周期的一部分的过 程中进行修改， 例如， 总电力在加热周期的个别部分期间减小以使得降低在加热周期的该 部分过程中的与时间有关的。

　　13、温度升高速率。 0014 在加热周期的每个部分的过程中， 电力提供给感应加热器以使得轴承的温度升 高， 优选是内轴承圈的温度升高。 这样， 加热周期的该部分并不相当于其中没有电力提供给 感应加热器的周期或者其中提供给感应加热器的线圈的电力用以退磁轴承而不会升高或 者最小程度地升高它的温度的退磁周期。 0015 加热周期可以具有两、 三、 四、 五或更多的部分， 加热周期的每个部分具有与加热 周期的以前的部分不同的电力构型或者组合。 0016 根据另一个方面， 本发明提供具有适于控制至少一个感应线圈的加热周期控制电 路的滚动元件轴承感应加热器， 其中所述控制电路包括 ： 0017 - 内圈温度信。

　　14、号输入 ； 以及 0018 - 外圈温度信号输入。 0019 这可以用于允许内圈和外圈温度之间的比较用作加热周期的触发以例如结束加 热周期或者加热周期的一部分和 / 或开始加热周期的一部分。优选地， 产生基于内和外温 度输入信号的触发的条件通过控制电路确定 ； 它们可以编程在控制电路中。 或者， 触发条件 可以基于用户输入， 例如当加热特定轴承时推荐的最大温差的指示。 0020 不同的电力组合可以用于加热周期的不同的部分。 0021 根据进一步的方面， 本发明提供具有加热周期控制电路的滚动元件轴承感应加热 器， 其中 ： 0022 - 感应加热器包括至少第一和第二感应线、 控制电路适于控制 (i) 加热周期的第一部分， 其中第一电力组合施加到感应线 圈 ； 以及 (ii) 加热周期的第二部分， 其中第二电力组合施加到感应线 在感应加热器具有多个线圈的场合， 电力差异组合可以通过改变提供到至少一个 线圈的电力而实现。在适于快速升高内轴承圈的温度的加热周期的一部分的过程中， 电力 可以提供或者大致提供给具有大致垂直于轴承轴的轴的至少一个线圈和 / 或给通过轴承 的内径的线圈。 在适于较慢地升高轴承温度以及减少内和外轴承圈之间的温差的加热周期 说 明 书 CN 102171471 A CN 102171477 A3/5 页 5 的一部分的过程中， 电力。

　　20、内圈 4 和外圈 5 之间的温差超过 30。 0040 图2示出用于加热滚动轴承的感应加热器的配置， 芯的第一臂21、 第二臂22、 第三 说 明 书 CN 102171471 A CN 102171477 A4/5 页 6 臂 23 和第四臂 24 每个设置有各自的第一线、 第二线、 第三线 和第四线 安置有通过它的内径的第一臂 21 和第一线。内圈和外圈温度探 针 ( 未示出 ) 如关于图 1 的实施例所述地进行安置。 0041 利用以下的加热周期操作该配置 ： 0042 加热周期的第一部分 ： 0043 线 第二线 第三线 这引起内轴承圈 4 的温度的快速升高， 但是外轴承圈 5 的温度较慢地升高。加热 周期的这个部分导引轴承的快速加热， 但是到内轴承圈 4 和外轴承圈 5 支架的温差相对较 高的程度。 0045 加热周期的第二部分 ： 0046 0047 0048 这引起内轴承圈 4 的温度的升高， 其比周期的第一部分过程中的更慢， 以及升高 外轴承圈 5。

　　22、 的温度， 其尽管相对缓慢， 但是比周期的第一部分过程中的更快。 0049 在加热周期的第一部分和第二部分之间的切换可以基于以下情形开始 ： 0050 - 温度控制模式， 例如， 当到控制电路的内圈和外圈温度输入表明在内圈和外圈温 度中的预定差异 ( 例如 30 ) 已经达到时 ； 或者 0051 - 时间控制模式， 例如当设定时间或者总加热时间的设定比例 ( 例如 50的总加 说 明 书 CN 102171471 A CN 102171477 A5/5 页 7 热时间 ) 已经过去时。 说 明 书 CN 102171471 A CN 102171477 A1/1 页 8 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 102171471 A 。

　　1.一种利用感应加热器加热滚动元件轴承的方法，包括以下顺次的步骤：利用加热周期的第一部分迅速升高所述滚动轴承的内圈的温度；基于从(i)消逝时间和(ii)所述滚动轴承的内圈和外圈之间的温差的指示的至少一种选取的触发，触发从所述加热周期的第一部分到所述加热周期的第二部分的转换；利用所述加热周期的第二部分以低于所述加热周期的所述第一部分过程中的速率的速率升高所述滚动轴承的内圈的温度。2.如权利要求1所述的加热滚动元件轴承的方法，还包括以下步骤：基于从(i)消逝时间和(ii)所述滚动轴承的所述内圈和所述外圈之间的温差的指示选取的触发，触发从所述加热周期的所述第二部分到所述加热周期的第三部分的转换；利用所述加热周期的所述第三部分以高于所述加热周期的所述第二部分过程中的速率的速率升高所述滚动轴承的所述内圈的温度。3.一种滚动元件轴承感应加热器，具有适于控制至少一个感应线圈的加热周期控制电路，其特征在于，该控制电路包括：内圈温度信号输入；和外圈温度信号输入。4.如权利要求3所述的滚动元件轴承感应加热器，其中，所述控制电路适于控制与所述内圈温度信号输入和所述外圈温度信号输入有关的所述加热周期的至少一部分。5.如权利要求3或4所述的滚动元件轴承感应加热器，其中，所述控制电路适于基于所述内圈温度信号输入和所述外圈温度信号输入之间的差异控制所述加热周期的至少一部分。6.如权利要求3-5之一所述的滚动元件轴承感应加热器，其中，所述内圈温度信号输入和所述外圈温度输入信号之间的大于30℃的温差的指示导致控制电路降低所述加热器的至少一个感应圈的感应电力。7.一种滚动元件轴承感应加热器，具有加热周期控制电路，其特征在于，所述感应加热器包括至少第一和第二感应线圈；和所述控制电路适于控制(i)所述加热周期的第一部分，其中第一电力组合施加到所述感应线圈；以及(ii)所述加热周期的第二部分，其中第二电力组合施加到所述感应线所述的滚动元件轴承感应加热器，其中，所述加热周期的所述第二部分引起比所述加热周期的所述第一部分过程中的更慢的内轴承圈加热。9.如权利要求7或8所述的滚动元件轴承感应加热器，其中，所述加热周期的所述第一部分和所述加热周期的所述第二部分之间的转换通过内圈温度信号输入和外圈温度信号输入的比较进行触发。10.如权利要求7-9之一所述的滚动元件轴承感应加热器，其中，所述内圈温度信号输入和所述外圈温度输入信号之间的大于30℃的温差的指示导致控制电路适配所述加热器的电力构型，该电力构型的适配选自于降低感应线圈的组合感应电力和改变跨过所述感应线圈的电力分配的至少其中之一。说明书

　　在加热周期的第一部分过程中，轴承可以在高电力下加热，从而最小化加热周期的总持续时间；在加热周期的这个部分的过程中，内轴承圈的温度通常将比外轴承圈的温度更加快速地升高。在当在加热周期中增大内轴承圈和外轴承圈之间的温差将带来破坏或者阻塞轴承的危险的时间点时，加热周期的第一部分终止。优选地，加热周期的第一部分的结束通过连续或者定期地测量内轴承圈和外轴承圈之间的温度而进行触发，从而提供内圈和外圈温度信号到感应加热器的控制电路的输入并且当这些输入信号之间的比较表明预定温差已经达到时结束加热周期的第一部分。加热周期的第一部分的结束可以在当信号之间的比较表明大约30℃或更大的温差时触发。或者，加热周期的第一部分的结束可以在预定时间之后触发，或者在加热周期的总持续时间的预定比例例如50％或者60％已经过去之后触发。用于结束加热周期的第一部分的加热周期的总持续时间和/或触发条件可以设置为待加热的轴承的尺寸的函数，例如通过由感应加热器的用户给出的到控制电路的输入。