CH463818A

CH463818A - Einrichtung zur Temperaturbestimmung

Info

Publication number: CH463818A
Application number: CH1199067A
Authority: CH
Inventors: Klebig Karl
Original assignee: Licentia Gmbh
Priority date: 1966-09-05
Filing date: 1967-08-25
Publication date: 1968-10-15
Also published as: DE1573254A1; BE703165A; GB1194233A

Description

Einrichtung zur Temperaturbestimmung
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur berührungslosen Temperaturbestimmung an rotierenden Wellen.

Für die Betriebsüberwachung ist es erforderlich, auch die Temperaturen der rotierenden Anlagenteile, wie z. B. einer Welle, mit ausreichender Genauigkeit bestimmen zu können. Es hat sich jedoch gezeigt, dass bei der Übertragung der Messwerte von dem auf dem rotierenden Teil angebrachten Messinstrument auf das in dem feststehenden Bauteil angeordnete Anzeigegerät erhebliche Schwierigkeiten, insbesondere bei höheren Betriebstemperaturen, auftreten, die die Temperaturmessung an umlaufenden Wellen im Betrieb erschweren bzw. unmöglich machen.

Der Erfindung liegt daher die Ausgabe zugrunde, auch bei hohen Betriebstemperaturen eine ausreichend genaue Temperaturbestimmung an umlaufenden Wellen durchführen zu können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Einrichtung zur berührungslosen Temperaturbestimmung aus einem in einem feststehenden Bauteil angebrachten induktiven Messfühler und mehreren am äusseren Umfang der rotierenden Welle angeordneten Ferritkörpern besteht, deren Curie-Temperaturen in gleichmässigen Temperaturschritten abgestuft sind.

Vorteilhafterweise können die Ferritkörper in dem Wellenkörper so eingelassen sein, dass ihre nach aussen gerichteten Begrenzungsflächen mit der Wellenoberfläche bündig sind.

Dabei wäre es zweckmässig, wenn die vom induktiven Messfühler übertragenen Messimpulse von einem digitalen Zählwerk ausgezählt würden. Als Anzeigegerät kann aber auch eine Braun'sche Röhre verwendet werden, welche die vom induktiven Messfühler übertragenen Messimpulse anzeigt.

Damit die Messimpulse auf eine Wellenumdrehung bezogen ausgezählt oder abgebildet werden können, könnte von einem zweiten induktiven Messfühler und einer auf dem Wellenumfang angeordneten einzelnen paramagnetischen Stelle ein drehzahlsynchrones Signal erzeugt werden, das als Zählzeit-Startsignal dem digitalen Zählwerk und/oder dem Sägezahngenerator für die Braun'sche Röhre zugeführt wird.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Am Umfang des Wellenkörpers 1 ist eine Anzahl Ferritkörper 2 angeordnet, die an einem induktiven Messfühler 3 bei der Drehung der Welle 1 vorüberlaufen. Der induktive Messfühler 3 wird von einem Oszillator 4 gespeist. Über einen Gleichrichter 5 und einen Tiefpass 6 wird der Ausgang des Messfühlers 3 an ein digitales Zählwerk 7 und/oder an die vertikalen Ablenkplatten einer Braun'schen Röhre 8 geführt. Von einer einzelnen paramagnetischen Stelle 9, z. B. einer Bohrung oder Nut am Wellenumfang, wird einem zweiten induktiven Messfühler 10, der von einem Oszillator 11 gespeist wird, ein Impuls mitgeteilt, der über einen Gleichrichter 12 und Tiefpass 13 als drehzahlsynchrones Signal für den Start der nächstfolgenden Zählzeit dem diditalen Zählwerk 7 zugeführt wird.

Dieses Signal gelangt auch zur Steuerung der horizontalen Ablenkplatten der Braun'schen Röhre 8 an den Sägezahngenerator 14.

Bei der Erfindung wird die Tatsache ausgenutzt, dass die Möglichkeit besteht, Ferrite durch Änderung ihrer Zusammensetzung mit wählbaren Curie-Temperaturen herzustellen, wobei die obere Grenze für Ferroferrite bei 5750 C liegt. Auf dem Wellenumfang wird nun eine Anzahl von Ferritkörpern 2 mit feingradiger und gleichmässiger Stufung der Curie-Temperaturen angeordnet, die im Betriebszustand infolge der Wellendrehung an dem im feststehenden Bauteil angebrachten induktiven Messfühler 3 vorüberlaufen. Die Temperatur der Ferritkörper 2 ist praktisch zu jeder Zeit gleich der des umgebenden Wellenstückes 1, die ja bestimmt werden soll. Von den Ferritkörpern 2 sind nun diejenigen, deren Curie-Temperaturen unterhalb der vorhandenen Temperatur liegen, paramagnetisch geworden, während die übrigen ihren ferromagnetischen Zustand beibehalten.

Wenn nun ein paramagnetisch gewordener Ferritkörper an dem induktiven Messfühler 3 vorüberläuft, so wird durch ihn das Feld des Messfühlers stark beeinflusst, so dass in dem Messfühler ein Impuls induziert wird, der an das Anzeigegerät weitergeleitet wird. Der Gleichrichter 5 und der Tiefpass 6 dienen dazu, den Ausgang des Messfühlers so zu filtern, dass nur noch die Messimpulse an die Anzeigegeräte weitergegeben werden.

Als Anzeigegerät dienen das digitale Zählwerk 7 und/oder die Braun'sche Röhre 8. In dem digitalen Zählwerk 7 wird die Zahl der Impulse ausgezählt, die während einer Wellenumdrehung erzeugt werden. Dazu wird als Zählstartsignal der Impuls einer einzelnen paramagnetischen Stelle 9 herangezogen, die in dem zweiten induktiven Messfühler 10 einen Impuls pro Wellenumdrehung induziert. Da die Curie-Temperaturen abgestuft sind, kann aus der vom digitalen Zählwerk 7 zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zähl-Startimpulsen des einzelnen Ferritkörpers 9 registrierten Zahl der vom induktiven Messfühler 3 aufgenommenen Impulse die Betriebstemperatur der Welle mit ausreichender Genauigkeit bestimmt werden.

Sie ergibt sich bei gleichmässigen Schritten der Curie-Temperatur nach der Formel T,=(n-l).dT, +Tc1
Dabei stellen Tx die zu ermittelnde Betriebstemperatur, Tej die niedrigste Curie-Temperatur aller eingebauten Ferritkörper 2, ATe die konstante Differenz der Curie-Temperatur zweier aufeinanderfolgender Ferritkörper und n die registrierte Zahl der Impulse während einer Wellenumdrehung dar. Die Temperaturbestimmung ist folglich nur im Bereich zwischen der niedrigsten und der höchsten Curie-Temperatur der Ferritkörper 2 möglich.

Als Anzeigegerät kann auch die Braun'sche Röhre 8 Verwendung finden, auf dessen Schirm die Messimpulse als Ausschläge sichtbar werden. Die in dem induktiven Messfühler 3 induzierten Spannungsimpulse werden dazu auf die vertikalen Ablenkplatten des Rohres gegeben, während den horizontalen Ablenkplatten das drehzahlsynchrone Sägezahnsignal zugeführt wird.

Dadruch wird bewirkt, dass auf dem Schirm die Abbildung der Impulse der bei einer Wellenumdrehung am Messfühler vorüberlaufenden Ferritkörper als feststehendes Bild erscheint. An einer den Curie-Temperaturen zugeordneten Skala kann die Betriebstemperatur abgelesen werden, wobei als Zeiger der letzte in Richtung zu steigenden Curie-Temperaturen liegende Impulsausschlag herangezogen wird.

Die in den Wellenkörper 1 eingelassenen Ferritkörper 2 bilden mit der Welle 1 einen in magnetischer Hinsicht homogenen Körper, wenn die Betriebstemperatur unterhalb der Curie-Temperatur der Ferrite liegt.

Der Unterschied der Permeabilitätswerte zwischen der Welle 1 und den ferromagnetischen Ferritkörpern ist nämlich klein gegenüber dem Unterschied zwischen der Welle 1 und den paramagnetisch gewordenen Ferritkörpern. Deshalb stellen die von den Anzeigegeräten registrierten Impulse eindeutig die Anzahl der paramagnetischen Ferritkörper dar. Um die Einflüsse unterschiedlicher Luftspalte zwischen der Welle 1 bzw. den Ferritkörpern 2 und dem induktiven Messfühler 3 auf das magnetische Feld zu beseitigen, sind die Ferritkörper 2 so in den Wellenkörper eingelassen, dass ihre äusseren Begrenzungsflächen mit der Oberfläche des Wellenkörpers bündig abschliessen.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, die Betriebstemperaturen umlaufender Wellen auch im höheren Temperaturniveau in ausreichend genauer Weise festzustellen. Somit ist es z. B. auch möglich, an schnell drehenden Wellen die Erwärmungsgeschwindigkeiten zu ermitteln, die für die Betriebsüberwachung ausserordentlich wichtig sind.

Claims

PATENTANSPRUCH Einrichtung zur berührungslosen Temperaturbe stimmung an rotierenden Wellen, gekennzeichnet durch einen in einem feststehenden Bauteil angebrachten induktiven Messfühler (3) und mehrere am äusseren Umfang der rotierenden Welle (1) angeordnete Ferritkörper (2), deren Curie-Temperaturen in gleichmässigen Temperaturschritten abgestuft sind.

UNTERANSPRÜCHE 1. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Ferritkörper (2) in den Wellenkörper (1) so eingelassen sind, dass ihre nach aussen gerichteten Begrenzungsflächen mit der Wellenoberfläche bündig sind.

2. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein digitales Zählwerk (7) die vom induktiven Messfühler (3) übertragenen Messimpulse auszählt.

3. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Braun'sche Röhre (8) die vom induktiven Messfühler (3) übertragenen Messimpulse anzeigt.

4. Einrichtung nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass von dem zweiten induktiven Messfühler (10) und einer auf dem Wellenumfang angeordneten paramagnetischen Stelle (9) ein drehzahlsynchrones Signal erzeugt wird, das als Zählzeit-Startsignal dem digitalen Zählwerk (7) und dem Sägezahngenerator (14) für die Braun'sche Röhre (8) zugeführt wird.