DE19616258C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung des Wärmezustandes eines bewegten Körpers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur indirekten Überwachung des Wärmezustandes eines zyklisch be­ wegten Körpers, insbesondere zur Überwachung der Temperatur eines rotierenden Metallkörpers, welcher bereichsweise unter­ schiedliche temperaturabhängige magnetische Permeabilitäten aufweist, von denen wenigstens eine in dem gesamten zu überwa­ chenden Temperaturbereich eine eindeutige Funktion der Tempe­ ratur ist, wobei ein mit der magnetischen Permeabilität ge­ setzmäßig verknüpftes Signal mit Hilfe eines magnetischen Induktionsflusses drahtlos zu einer Aufnahmeeinrichtung über­ tragen und von dieser in ein Aussgangssignal umgewandelt wird, welches korrelativ mit der Temperatur verknüpft ist.

An vielfältigen technischen Vorrichtungen kommt es vor, daß bewegte Teile der Vorrichtung einer Wärmebeanspruchung unter­ liegen. Um einen sicheren Betrieb der Vorrichtung zu gewähr­ leisten oder gar ein Versagen eines wärmebeanspruchten Körpers zu vermeiden, ist es notwendig, diesen im Betrieb zu überwa­ chen.

Aus der DE 23 41 354 A1 sowie aus der DE-OS 23 05 388 sind Vorrichtungen zur berührungslosen Temperaturüberwachung sich drehender Maschinenteile bekannt. Die Maschinenteile sind zu diesem Zweck mit vielen ferromagnetischen Einsätzen versehen. Es wird der beim Erreichen oder kurz vor dem Erreichen der Curietemperatur zu bemerkende Effekt eines starken Abfalls der Permeabilität der ferromagnetischen Einsätze zur berührungs­ losen Temperaturüberwachung ausgenutzt. Das Vorhandensein oder Ausbleiben eines von diesem Einsatz verursachten Signals er­ möglicht dabei nur eine Ja/Nein-Aussage bezüglich des Errei­ chens der Curietemperatur des ferromagnetischen Einsatzes.

Aus der EP 0 457 734 A1 ist ein Verfahren bekannt, mit dem die maximale Temperatur, der ein mechanisches Bauteil unterworfen war, nachträglich ermittelt werden kann. Hierfür soll ein Werkstoffbereich des mechanischen Bauteils durch partielle Magnetisierung markiert werden.

Aus der GB 1 359 574 ist ein Temperatursensor bekannt, der einen einzigen ferromagnetischen Bereich aufweist. Bei diesem soll die induzierte Spannung ermittelt werden, die aufgrund der temperaturabhängigen magnetischen Permeabilität präzise Auskunft über die Temperatur geben kann. Dies soll nur dann möglich sein, wenn zum einen die Rotationsfrequenz des zu überwachenden Körpers konstant und zum anderen die magnetische Permeabilität des ferromagnetischen Bereiches in dem zu über­ wachenden Temperaturbereich eine fortschreitende Funktion der Temperatur ist.

Aus der DE 41 37 559 A1 ist eine Einrichtung zur Erfassung mindestens einer Zustandsgröße eines bürstenlosen Gleichstrom­ motors bekannt, dessen Rotor permanentmagnetische Rotorsegmen­ te aufweist. Diese sollen eine materialspezifische Tempera­ turabhängigkeit aufweisen, welche sich zur Temperatur­ überwachung auswerten läßt.

Weiterhin ist es bekannt, zur Überwachung eines bewegten Kör­ pers einen oder mehrere ferromagnetische Bereiche, beispiels­ weise in Form von Zusatzkörpern, in oder an dem Körper vor­ zusehen.

Um bei dem bekannten Verfahren ein gesetzmäßig mit der Tempe­ ratur des Zusatzkörpers verknüpftes Ausgangssignal zu erhal­ ten, welches weitgehend unabhängig vom Abstand der Aufnahme­ einrichtung zum Körper beziehungsweise zum Zusatzkörper ist, wird die Curietemperatur des Zusatzkörpers erfaßt. Dies er­ folgt indem das Ausbleiben oder wenigstens ein starker Abfall des magnetischen Induktionsflusses beim Annähern an die Curie­ temperatur oder beim Überschreiten der Curietemperatur erfaßt wird. Dieser starke Abfall des magnetischen Induktionsflusses ist bei ferromagnetischen Werkstoffen aufgrund der starken Änderung der Permeabilität kurz vor dem Erreichen von deren Curietemperatur zu verzeichnen.

Die Curietemperatur von Zusatzkörpern aus Eisen-Nickel-Le­ gierungen kann in einem gewissen Temperaturbereich durch eine Veränderung der Legierungszusammensetzung variiert werden. Da hierbei einzig der Effekt der ausgesprochenen Curietemperatur ausgenutzt wird, kann in dem zu überwachenden Temperaturbe­ reich ein Ausgangssignal nur in Temperaturstufen erfaßt wer­ den. Das auf diese Weise erzeugbare Ausgangssignal hängt somit im wesentlichen davon ab, in welchen Temperaturstufen Werk­ stoffe mit geeigneten Curietemperaturen verfügbar sind. Wenn ein Temperaturbereich von beispielsweise 200 Kelvin mit Zu­ satzkörpern überwacht werden soll, deren Curietemperaturen in einem Abstand von 5 Kelvin liegen, so müssen 41 Zusatzkörper eingesetzt werden. Problematisch ist weiterhin, daß die Her­ steller nicht standardmäßig Werkstoffe mit jeder beliebigen Curietemperatur anbieten können, und die Produktion von Werk­ stoffen nach Kundenwunsch aufwendig und teuer ist. Zusätzlich ist es vielfach bei kleineren Körpern schwierig, die benötigte Anzahl an Zusatzkörpern überhaupt in einem zu überwachenden Körper unterzubringen.

Des weiteren ist es bekannt, einen Werkstoff zu verwenden, dessen magnetische Permeabilität in dem zu überwachenden Tem­ peraturbereich eine eindeutige Funktion der Temperatur ist.

Jedoch bringt diese Maßnahme ebenfalls kein verläßliches Aus­ gangssignal, es steht nämlich nie fest, ob aufgrund der magne­ tischen Permeabilität ein bestimmtes Ausgangssignal erreicht wird, oder nur deshalb, weil der Abstand zwischen der Aufnah­ meeinrichtung und dem zu überwachenden Körper sich beispiels­ weise durch Erschütterungen im Betrieb verändert hat.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, mit dem der Wärmezustand von beweg­ ten Körpern stufenlos und nahezu unabhängig vom Abstand der Aufnahmeeinrichtung zum Körper sowie von variierenden Eigen­ schaften an sich gleichartiger Aufnahmeeinrichtungen, dauer­ haft und wiederholungsgenau übertragen und in ein weiterver­ arbeitbares Ausgangssignal umgewandelt werden kann, welches mit der tatsächlichen Temperatur korrelativ verknüpft ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Körper zumindest zwei ferromagnetische Bereiche mit un­ terschiedlichen magnetischen Permeabilitäten aufweist, von denen wenigstens zwei in dem gesamten zu überwachenden Temperaturbereich eine eindeutige Funktion der Temperatur sind, daß der magnetische Induktionsfluß bei jeder Umdrehung des Körpers durch die beiden aufeinanderfolgenden ferromagne­ tischen Bereiche verstärkt wird, daß die verstärkten magneti­ schen Induktionsflüsse je ein Signal zur Aufnahmeeinrichtung übertragen, welche in aufeinanderfolgende Spannungssignale umgewandelt werden, daß pro Umdrehung zumindest ein Spannungs­ signal als Referenzwert zwischengespeichert und aus dem Refe­ renzwert und dem zweiten Spannungssignal ein Quotient gebildet wird, und daß pro Umdrehung dem Quotient mittels eines vor­ gebbaren oder vorgegebenen Registers eineindeutig das mit der Temperatur korrelierende Ausgangssignal zugeordnet wird.

Falls beispielsweise die magnetischen Permeabilitäten der ferromagnetischen Bereiche höher sind als die des zu überwa­ chenden Körpers, so verringern die ferromagnetischen Bereiche bei jedem passieren der Aufnahmeeinrichtung den magnetischen Widerstand in dem Bereich der Aufnahmeeinrichtung und erhöhen dadurch den magnetischen Induktionsfluß in der Aufnahmeeinrichtung.

Das vorgeschlagene Verfahren kann für mannigfaltige Verwen­ dungszwecke eingesetzt werden, so zum Beispiel für das Überwa­ chen des Wärmezustandes von Bremskörpern wie Bremsscheiben, Bremstrommeln, etc. Selbstverständlich ist das Verfahren auch auf andere Körper, beispielsweise Teile von Turbinen wie Wel­ len oder Schaufeln, Pumpenlaufräder oder Teile von Kolbenma­ schinen wie Kolben, Pleuelstangen, Kurbelwellen, etc. anwend­ bar.

Die magnetische Permeabilität des einen ferromagnetischen Bereiches, dessen Spannungssignal pro Umdrehung als Referenz­ wert zwischengespeichert wird und die des anderen Spannungs­ signals sind in dem zu überwachenden Temperaturbereich jeweils eine eindeutige Funktion der Temperatur. Der Quotient aus die­ sen beiden Spannungssignalen ist selbst eine eineindeutige Funktion der Temperatur, deshalb kann ihm eineindeutig ein mit der Temperatur korrelierendes Ausgangssignal zugeordnet wer­ den. Besonders vorteilhaft eingesetzt werden kann dieses Ver­ fahren, wenn der zu überwachende Temperaturbereich klein ist. Für kleine Temperaturbereiche sind nämlich viele Werkstoffe verfügbar, deren magnetische Permeabilitäten für dieses Ver­ fahren zumindest bereichsweise geeignete Funktionen der Tempe­ ratur sind.

Für die beiden ferromagnetischen Bereiche wird ein und diesel­ be Aufnahmeeinrichtung verwendet. Der Abstand der beiden fer­ romagnetischen Bereiche von der Aufnahmeeinrichtung ist immer der gleiche auch dann, wenn sich die Position der Aufnahmeein­ richtung im Betrieb verstellt. Der Quotient der beiden Span­ nungssignale ist unabhängig vom Abstand zwischen den ferro­ magnetischen Bereichen. Eine Abstandsvergrößerung wirkt sich auf die von den beiden ferromagnetischen Bereichen verstärkten magnetischen Induktionsflüsse, jeweils in gleichem Maße aus. Der Quotient der beiden Spannungssignale ändert sich bei einer Abstandsänderung nicht. Auch der Austausch einer alten oder defekten Aufnahmeeinrichtung gegen eine neue, mit anderem Aufnahmeverhalten ist völlig problemlos, weil sich das andere Aufnahmeverhalten auf die Verstärkungen des magnetischen In­ duktionsflusses gleichermaßen auswirkt, also keinen Einfluß auf den Quotienten hat. Es erfolgt somit eine selbsttätige Normierung der übertragenen Signale auf das Signal in Form des Quotienten.

Der Körper kann drei ferromagnetische Bereiche aufweisen. Aus dem Referenzwert und einem zweiten Spannungssignal, sowie aus dem Referenzwert und einem dritten Spannungssignal werden da­ bei zwei einander zugeordnete Quotienten gebildet. Den beiden zugeordneten Quotienten wird dann mittels eines vorgegebenen Registers das Ausgangssignal zugeordnet. Diese Maßnahme kann vorteilhafterweise angewendet werden, wenn ein Temperatur­ bereich überwacht werden soll, in dem die magnetischen Permea­ bilitäten zweier ferromagnetischer Bereiche keinen Quotient ergeben, welcher eine eineindeutige Funktion der Temperatur ist. Wenn der Quotient in dem zu überwachenden Temperatur­ bereich beispielweise für zwei Temperaturen denselben Wert ergibt, kann ein zweiter Quotient, der sich in dem entspre­ chenden Temperaturbereich stark ändert hinzugezogen werden, damit den beiden einander zugeordneten Quotienten in dieser Kombination genau ein Ausgangssignal eineindeutig zugeordnet werden kann.

Selbstverständlich können auch mehr als drei ferromagnetische Bereiche vorgesehen werden. Sind es beispielsweise fünf, so werden vier einander zugeordnete Quotienten gebildet. Die Quo­ tienten müssen genau in dieser Kombination in einem Register stehen, um das dieser Kombination entsprechende Ausgangssignal zuordnen zu können.

Der Körper kann zumindest vier ferromagnetische Bereiche auf­ weisen. Hierbei wird nur ein Quotient gebildet und diesem ein Ausgangssignal zugeordnet. Der Quotient kann in einem ersten abgegrenzten Temperaturbereich aus dem Referenzwert und einem zweiten Spannungssignal gebildet werden. In einem zweiten ab­ gegrenzten Temperaturbereich, welcher sich an den ersten an­ schließt, kann der Quotient aus dem Referenzwert und einem dritten Spannungssignal gebildet werden. Ein vierter ferro­ magnetischer Bereich weist eine Curietemperatur auf, die der höchsten Temperatur des ersten Temperaturbereiches beziehungs­ weise der niedrigsten Temperatur des zweiten Temperaturberei­ ches entspricht. Unterhalb der Curietemperatur des vierten ferromagnetischen Bereiches wird der Quotient aus dem Referenz­ wert und dem Spannungssignal des zweiten ferromagnetischen Bereiches und ab der Curietemperatur aus dem Referenzwert und dem Spannungssignal des dritten ferromagnetischen Bereiches gebildet.

Auf diese Weise ist es möglich, mit einem zur Referenzwert­ bildung dienenden ferromagnetischen Bereich sowie mit drei weiteren ferromagnetischen Bereichen über einen größeren Tem­ peraturbereich ein mit der Temperatur korrelierendes Ausgangs­ signal zu erhalten. Die Erfassung der ausgesprochenen Curie­ temperatur des vierten ferromagnetischen Bereiches dient dabei ausschließlich zur Umschaltung zwischen der magnetischen Per­ meabilität des zweiten und des dritten ferromagnetischen Be­ reiches beim Übergang vom ersten in den zweiten Temperatur­ bereich.

Der Körper kann zumindest fünf ferromagnetische Bereiche auf­ weisen. Der Quotient wird dabei in drei aneinander angrenzen­ den Temperaturbereichen jeweils mit Hilfe der magnetischen Permeabilitäten dreier verschiedener ferromagnetischer Berei­ che erzeugt. In den beiden ersten Temperaturbereichen erfolgt dies wie oben beschrieben. Der dritte abgegrenzte Temperatur­ bereich schließt sich an dem zweiten abgegrenzten Temperatur­ bereich an. Der Quotient wird in diesem Temperaturbereich aus dem Referenzwert und dem fünften ferromagnetischen Bereich gebildet. Der zweite ferromagnetische Bereich weist dabei eine Curietemperatur auf, die der höchsten Temperatur des zweiten Temperaturbereiches beziehungsweise der niedrigsten Temperatur des dritten Temperaturbereiches entspricht. Unterhalb der Curietemperatur des zweiten ferromagnetischen Bereiches wird der Quotient aus dem Referenzwert und dem Spannungssignal des dritten Bereiches und ab der Curietemperatur aus dem Referenz­ wert und dem Spannungssignal des fünften Bereiches gebildet.

Durch diese Verfahrensweise wird im Falle des zweiten ferro­ magnetischen Bereiches nicht nur dessen temperaturabhängige magnetische Permeabilität zur stufenlosen Erfassung der Tempe­ ratur im ersten Temperaturbereich verwendet, sondern auch seine ausgesprochene Curietemperatur, nämlich zur Umschaltung zwischen der magnetischen Permeabilität des dritten und des fünften ferromagnetischen Bereiches beim Übergang vom zweiten in den dritten Temperaturbereich. Ein zusätzlicher sechster ferromagnetischer Bereich, der einzig der Umschaltung mit Hilfe seiner Curietemperatur dient, ist nicht notwendig.

Selbstverständlich kann der gesamte zu überwachende Tempera­ turbereich in mehr als drei Temperaturbereiche unterteilt werden. Die Umschaltung von einem in den nächsten Temperatur­ bereich kann dabei nach Möglichkeit mit solchen ferromagneti­ schen Bereichen erfolgen, die in einem Temperaturbereich un­ terhalb ihrer Curietemperatur auch zur stufenlosen Erfassung der Temperatur dienen.

Mit diesem Verfahren wird eine stufenlose, abstandsunabhängige Temperaturerfassung in einem großen Temperaturbereich ermög­ licht. Es sind nur wenige ferromagnetische Bereiche erforder­ lich. Selbst in oder an kleinen Körpern ist eine An- oder Einbringung der erforderlichen ferromagnetischen Bereiche, beispielsweise in Form von Zusatzkörpern, möglich. Außerdem können kostengünstige Standardlegierungen verwendet werden.

Der Körper kann ein Bremskörper sein, dessen ferromagnetische Bereiche aus Zusatzkörpern gebildet sind. Zum Zeitpunkt eines Bremsbeginns sowie des folgenden Bremsendes können die Rota­ tionsfrequenzen f_b und f_e des Bremskörpers erfaßt, sowie die Bremsdauer Δt zwischen Bremsbeginn und Bremsende ermittelt werden. Aus den Rotationsfrequenzen f_b und f_e sowie der Brems­ dauer Δt kann die Verzögerung abgeleitet werden. Außerdem kann die während der Bremsdauer erfolgte Temperaturerhöhung Δϑ ermittelt werden. Die Quadrate der Rotationsfrequenzen f_e bei Bremsende und f_b bei Bremsbeginn sowie die Differenz dieser beiden Rotationsfrequenz-Quadrate kann gebildet werden. Aus der Temperaturerhöhung (Δϑ = ϑ₂ - ϑ₁) und der Differenz der Rota­ tionsfrequenz-Quadrate kann wie folgt ein Faktor K gebildet werden:

Mit dem Faktor K und dem Quadrat der momentanen Rotations­ frequenz f_m kann stetig ein Produkt (K . f_m ²) gebildet werden. Aus dem Produkt und der tatsächlichen momentanen Temperatur ϑ_m kann stetig die Temperatursumme ϑ_s nach folgender Beziehung gebildet werden:

Die Temperatursumme ϑ_s kann mit einer Grenztemperatur ϑ_g ver­ glichen werden. Die Grenztemperatur ϑ_g kann aus einer kriti­ schen Temperatur abzüglich einer der Sicherheit dienenden Tem­ peraturreserve gebildet werden. Präventiv kann ein Warnsignal aktiviert und/oder eine Drosselung oder Abschaltung der Bewe­ gungsenergiezufuhr veranlaßt werden, wenn die Temperatursumme ϑ_s gleich oder größer der Grenztemperatur ϑ_g ist.

Die bei einer Bremsung mit der maximal möglichen Bremsarbeit entstehende Wärmemenge ist in etwa proportional zum Quadrat der Geschwindigkeit der abzubremsenden Masse, und damit auch zum Quadrat der momentanen Rotationsfrequenz f_m des Bremskör­ pers. Die Kenntnis der konkreten abzubremsende Masse und ihrer Geschwindigkeit, und ob diese Masse zum Beispiel innerhalb ei­ ner Bremsdauer von 20 Sekunden oder von 15 Sekunden in glei­ chem Maße abgebremst wird ist für die entstehende Temperatur­ erhöhung nahezu unerheblich. Die stärkere Abkühlung eines von der Umgebungsluft gekühlten Bremskörpers aufgrund einer länge­ ren Bremsdauer, gegenüber einer geringeren Abkühlung des Bremskörpers bei einer kürzeren Bremsdauer ist vernachlässig­ bar.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist deshalb vorteil­ hafterweise die Kenntnis der abzubremsenden Masse und ihrer tatsächlichen Geschwindigkeit sowie die Kenntnis der von dem Bremskörper aufnehmbaren Wärmemenge, und sonstiger Randbedin­ gungen, nicht erforderlich.

Beispielsweise im Falle eines abzubremsenden Fahrzeugs, wird einzig von der bei einer Bremsung beispielsweise von 180 km/h auf 100 km/h während einer Bremsdauer von 4 Sekunden erreich­ ten Temperaturerhöhung Δϑ ausgegangen, die selbstverständlich unter anderem von der spezifischen Wärmekapazität des Brems­ körperwerkstoffes abhängt. Mit dieser konkreten Temperatur­ erhöhung Δϑ wird, wie bereits oben beschrieben, der Faktor K gebildet. Mit Hilfe dieses Faktors K sowie dem Quadrat der momentanen Rotationsfrequenz f_m wird ständig vorrausberechnet, welche Temperaturerhöhung (K . f_m ²) bei einer sofortigen Brem­ sung bis zum Stillstand entstehen würde. Verschlechtern sich beispielsweise die Kühlungsverhältnisse eines Bremskörpers im Betrieb, so schlägt sich dies, bei im übrigen gleichen Randbe­ dingungen, in einer Verstärkung der Temperaturerhöhung Δϑ nieder. Diese geht in die Berechnung des Faktors K ein und wird künftig automatisch bei der Vorrausberechnung der bei einer sofortigen Vollbremsung bis zum Stillstand zu erwarten­ den Temperaturerhöhung (K . f_m ²) berücksichtigt.

Zweckmäßigerweise braucht dieses Verfahren nur dann angewendet zu werden, wenn die ermittelte Verzögerung beispielsweise < 3 m/s² und die Bremsdauer < 2 Sekunden ist, da bei geringerer Verzögerung und kürzerer Bremsdauer keine kritischen Tempera­ turen erreicht werden.

Der Körper kann ein rotierender Bremskörper sein, dessen fer­ romagnetische Bereiche aus Zusatzkörpern gebildet sind. Die Rotationsfrequenz des Bremskörpers kann stetig erfaßt werden. Mit Hilfe der Rotationsfrequenz und der abzubremsenden Masse kann in jedem Moment die latent in der abzubremsenden Masse vorhande Bewegungsenergie abgeleitet werden. Die bei einer Bremsung mit der maximal möglichen Bremsarbeit erwartungsgemäß in den Bremskörper zugeführte Bremswärmemenge kann mit diesen Daten vorausberechnet werden. Die bei der momentanen Tempera­ tur noch aufnehmbare Wärmemenge des Bremskörpers kann ermit­ telt werden. Für die aufnehmbare Wärmemenge kann zumindest eine der Sicherheit dienende Grenzwärmemenge gebildet werden. Die Grenzwärmemenge kann aus der momentan noch aufnehmbaren Wärmemenge abzüglich einer Reservewärmemenge gebildet werden. Präventiv kann ein Warnsignal aktiviert und/oder eine Drosse­ lung oder Abschaltung der Bewegungsenergiezufuhr veranlaßt werden, wenn die vorausberechnete Bremswärmemenge größer oder gleich der Grenzwärmemenge ist.

Vorzugsweise können mehrere Stufen von Grenzwärmemengen ge­ bildet werden, beispielsweise zur Aktivierung von Warnsigna­ len. Die Warnsignale können auf wachsende Gefährdungsstufen hinweisen. Zusätzlich oder ersatzweise kann mit anhaltender Überschreitung dieser gestuften Grenzwärmemengen eine zuneh­ mende Drosselung der Bewegungsenergiezufuhr herbeigeführt werden.

Falls die abzubremsende Masse eine sich an einem Hebezeug nach unten bewegende Last ist, deren Bewegung einzig aus der Erdan­ ziehung resultiert, kann bei Überschreitung der Grenzwärmemen­ ge beispielsweise eine redundante Anordnung, in Form einer Zu­ satzbremse ausgelöst werden, um ein Versagen des Bremskörpers zu vermeiden.

Bei einem rotierenden oder einem auf einer Bahn bewegten Kör­ per werden die ferromagnetischen Bereiche immer in derselben Bewegungsrichtung an der Aufnahmeeinrichtung vorbeibewegt. Die zyklische Bewegung kann jedoch beispielsweise auch eine Pen­ del- oder sonstige Schwingbewegung sein, bei der sich die Be­ wegungsrichtung, ständig umkehrt. Im Fall einer rotierenden Bewegung ist es ausreichend, nur den ersten der aufeinander­ folgenden Spannungssignale als Referenzwert zwischenzuspei­ chern und mit dem oder den folgenden Spannungssignalen jeweils Quotienten zu bilden. Im Falle einer Pendelbewegung ist es ebenso möglich, alle Spannungssignale zwischenzuspeichern und die Quotienten nachfolgend zu bilden. Dabei kann ein beliebi­ ges nachfolgendes Spannungssignal der Referenzwert sein.

Die Reservewärmemenge kann als ein Produkt aus der aufnehm­ baren Wärmemenge und einem Sicherheitsbeiwert gebildet werden. Der Sicherheitsbeiwert kann zumindest aus der aufnehmbaren Wärmemenge, der momentanen Bewegungsenergie und der abzubrem­ senden Masse gebildet werden. Notwendigerweise kann der Si­ cherheitsbeiwert sowie die Grenzwärmemenge auch nur dann be­ stimmt werden, wenn die Temperatur bereits eine Höhe erreicht hat, ab der eine Überwachung zweckmäßig erscheint.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens weist einen Körper mit mindestens zwei ferromagnetischen Bereichen auf. Die Aufnahmeeinrichtung ist bezüglich des zyklisch bewegten Körpers stillstehend angeordnet. Mit der Aufnahmeeinrichtung sind magnetische Induktionsflüsse in Spannungssignale umwan­ delbar.

Mit der Aufnahmeeinrichtung kann ein magnetisches Feld, bei­ spielsweise mit Hilfe einer Spule, erzeugbar sein. Dadurch kann das magnetische Feld dauerhaft auf einer konstanten vor­ gegebenen Stärke gehalten werden. Selbstverständlich kann die Aufnahmeeinrichtung andererseits einen Permanentmagneten auf­ weisen.

Die ferromagnetischen Bereiche können permanentmagnetisch sein und selbst ein magnetisches Feld erzeugen. Vorteilhafterweise kann so auf eine Einspeisung von Hilfsenergie zur Übertragung des temperaturabhängigen Signals mit Hilfe des magnetischen Feldes verzichtet werden.

Vorzugsweise können zumindest zwei Bereiche des Körpers ferro­ magnetische Zusatzkörper aufweisen.

Selbstverständlich können auch mehrere Zusatzkörper hinterein­ anderfolgend in dem Körper vorgesehen werden. So ist es bei­ spielsweise denkbar, die Temperatur eines Körpers aus einer Aluminiumlegierung, die im Betrieb eine maximale Arbeitstempe­ ratur von ca. 440°C erreichen darf, in einem kritischen Tem­ peraturbereich beispielsweise von 310°C bis 450°C mittels vierer Zusatzkörper zu überwachen. Zu diesem Zweck wird der Körper, beispielsweise ein rotierender Bremskörper, mit vier Zusatzkörpern versehen. Sind nun die vier Zusatzkörper hinter­ einanderliegend auf demselben Durchmesser des Bremskörpers in einem Abstand von zum Beispiel 20 Winkelgraden angeordnet und dauert eine Rotation des Bremskörpers 100 msec, so passieren die Zusatzkörper die Aufnahmeeinrichtung in einem zeitlichen Abstand von 5,5 msec, während der Abstand zwischen dem letzten der vier Zusatzkörper zum ersten der vier Zusatzkörper (100 msec - 3 × 5,5 msec = 83,5 msec) dauert. Mit diesen Daten kann auch beispielsweise die Rotationsfrequenz des Bremskörpers be­ stimmt und daraus die Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeugs ab­ geleitet werden.

Der Zusatzkörper kann im wesentlichen als Stift ausgebildet und zumindest teilweise in den Körper eingelassen sein. Be­ sonders zur Überwachung eines Körpers, der selbst ferromagne­ tische Eigenschaften besitzt, ist es vorteilhaft, wenn der Zusatzkörper teilweise aus dem Körper hervorsteht, um so durch einen geringeren Übertragungsabstand deutlichere Signale vom Zusatzkörper zur Aufnahmeeinrichtung übertragen zu können.

Der Zusatzkörper kann mit einem Außengewinde und der Körper mit einem Innengewinde versehen sein. Er kann in das Innenge­ winde eingeschraubt sein. Auf diese Art ist eine einfache Befestigungsmöglichkeit und ein leichtes Austauschen von Zu­ satzkörpern möglich.

Der Zusatzkörper kann parallel zur Rotationsachse in einer Ausnehmung des Körpers angeordnet sein. Das Einbringen des Zusatzkörpers kann dadurch einfacherweise in Achsrichtung des Körpers erfolgen. Durch die Rotation des Körpers im Betrieb und die dabei auftretenden Fliehkräfte wird der Zusatzkörper nur senkrecht zu seiner Längsachse und bezüglich des rotieren­ den Körpers radial nach außen belastet. Durch diese Art der Aufnahme kann er nicht von den angreifenden Kräften aus der Ausnehmung des Körpers herausbewegt werden, sondern ist stets sicher gehalten.

Der Zusatzkörper kann im wesentlichen aus einer Eisen-Nickel- Kupfer-Molybdän-Legierung bestehen. Je nach Zusammensetzung und Nachbehandlung können Zusatzkörper mit vielfältigen tempe­ raturabhängigen Permeabilitäten und insbesondere vielfältigen Curietemperaturen hergestellt werden, die für eine Verwendung in dem vorgeschlagenen Verfahren in Frage kommen.

Der Körper kann außerhalb des Zusatzkörpers unmagnetisch oder paramagnetisch sein. Durch diese Maßnahme ist das vom Zusatz­ körper erzeugte Signal besonders deutlich übertragbar.

Der Körper kann aus einer Aluminiumsiliziumcarbid- oder Alumi­ niumoxyd-Legierung bestehen. Besonders als Werkstoff für Bremskörper kommen neben den für das Verfahren positiven para­ magnetischen Eigenschaften von Aluminium noch die geringe Mas­ se und die große Wärmekapazität hinzu. Weiterhin können Ver­ bundwerkstoffe aus Karbon, Karbon-Siliziumcarbid oder sonsti­ gem für den Körper verwendet werden.

Die Aufnahmeeinrichtung kann vorteilhafterweise eine Spule mit einem Kern aufweisen, mit welcher ein magnetischer Induktions­ fluß erzeugbar sowie die durch einen vorbeibewegbaren ferro­ magnetischen Körper verursachte Verstärkung des magnetischen Induktionsflusses in ein Spannungssignal umwandelbar ist.

Die Aufnahmeeinrichtung kann alternativ zumindest eine Hall­ effektplatte aufweisen, in welcher beim Durchleiten eines elektrischen Stromes und eines magnetischen Induktionsflusses ein Spannungssignal erzeugbar ist.

Die Aufnahmeeinrichtung kann als weitere Alternative, zumin­ dest eine magnetfeldabhängige Widerstandsplatte aufweisen, mit welcher ein der Änderung des magnetischen Induktionsflusses entsprechendes Spannungssignal erzeugbar ist.

Der Körper kann ein Bremskörper sein, der mit einer Überwa­ chungsvorrichtung versehen ist.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbei­ spiele näher erläutert. Die Zeichnungsfiguren zeigen:

Fig. 1 einen bewegten Körper, der bereichsweise ein magneti­ sches Feld erzeugt, eine Aufnahmeeinrichtung mit einer Halleffektplatte sowie eine Prinzipskizze eines Span­ nungssignals,

Fig. 2 einen bewegten Körper mit ferromagnetischen Zusatzkör­ pern, eine Aufnahmeeinrichtung mit einer Spule, welche ein magnetisches Feld erzeugt sowie eine Prinzipskizze eines Spannungssignals,

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Verfahrens gemäß Anspruch 5,

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Verfahrens gemäß Anspruch 5,

Fig. 5 eine Prinzipdarstellung eines Registers,

Fig. 6 eine Prinzipdarstellung der temperaturabhängigen Per­ meabilitäten dreier geeigneter Zusatzkörper,

Fig. 7 eine Prinzipdarstellung dreier temperaturabhängiger Permeabilitäten, die sich in dem angegebenen Tempera­ turintervall nicht für das vorgeschlagene Verfahren eignen.

Fig. 8 einen bewegten Körper mit ferromagnetischen Eigen­ schaften, eine Aufnahmeeinrichtung mit einer magnet­ feldabhängigen Widerstandsplatte sowie eine Prinzip­ skizze eines Spannungssignals,

Fig. 9 einen Abschnitt eines Bremskörpers mit teilweise im Bremskörper eingeschraubtem Zusatzkörper,

Fig. 10 einen Abschnitt eines Bremskörpers mit teilweise im Bremskörper eingelassenem Zusatzkörper,

Fig. 11 die perspektivische Ansicht eines Bremskörpers mit drei ferromagnetischen Zusatzkörpern als Halbschnitt,

Fig. 12 eine Prinzipdarstellung von fünf unterschiedlichen temperaturabhängigen Permeabilitäten, mit denen in drei Temperaturbereichen ein normiertes Ausgangssignal erzeugt werden kann.

Nach der Zeichnung besteht die Vorrichtung 1 zur Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens aus einem bewegten Körper 2 so­ wie aus einer Aufnahmeeinrichtung 3.

In der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform besteht der bewegte Körper 2 aus einem rotierenden Bremskörper 4, der bereichsweise ferromagnetische Eigenschaften besitzt. Die ferromagnetischen Bereiche 5 sind aus permanent ferromagneti­ schen Zusatzkörpern 6 und 6a gebildet. Der Zusatzkörper 6 ist von einem permanenten magnetischen Feld 7 umgeben. Die Aufnah­ meeinrichtung 3 besteht bei dieser Ausführungsform aus einer dünnen Halleffektplatte 8, die in ihrer Längsrichtung von einem Strom I durchflossen wird. Rotiert nun der Bremskörper 4, so wird der Zusatzkörper 6 zyklisch an der Halleffektplatte 8 vorbeibewegt. In dieser kurzen Zeit, verstärkt der Zusatz­ körper 6 den magnetischen Induktionfluß des magnetischen Feldes 7. Dieser durchquert die Halleffektplatte 8, und überträgt damit ein Signal. An den zur Flußrichtung des Stromes I paral­ lelen Seiten der Halleffektplatte entsteht eine Polarisation oder Spannungsänderung U. Diese Spannungsänderung U ist ein weiterverarbeitbares Spannungssignal 9.

Bei jeder Rotation wird von den Zusatzkörpern 6 und 6a ein im­ pulsartiges Signal zur Aufnahmeeinrichtung 3 übertragen und von dieser in ein impulsartiges Spannungssignal 9 umgewandelt. Dieses Spannungssignal 9 ist in der Prinzipskizze zu Fig. 1 sowie in den Prinzipskizzen zu den Fig. 2 und 8 jeweils auf der Ordinatenachse dargestellt. Das auf der Ordinatenachse prinzipiell abgebildete Signal könnte ebenso das vom Brems­ körper 4 mittels der Verstärkungen des magnetischen Induk­ tionsflusses zur Aufnahmeeinrichtung 3 übertragene Signal sein.

Die Zusatzkörper 6 und 6a weisen unterschiedliche temperatur­ abhängige Permeabilitäten auf.

In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung dargestellt. Der Bremskörper 4 ist dabei mit drei ferromagne­ tischen Zusatzkörpern 10a, 10b und 10c versehen. Diese besit­ zen jedoch keine permanentmagnetischen Eigenschaften. Die Auf­ nahmeeinrichtung 3 weist eine Spule 11 mit einem Kern (nicht dargestellt) auf. Die Spule 11 erzeugt ein magnetisches Feld 12. Der magnetische Induktionsfluß des magnetischen Feldes 12 wird aufgrund der temperaturabhängigen Permeabilitäten der Zu­ satzkörper 10a, 10b und 10c verstärkt und induziert jeweils eine Spannungssignal 9 in der Spule 11.

In der Prinzipskizze zu Fig. 2 ist das bei konstanter Tempera­ tur in der Aufnahmeeinrichtung 3 erzeugte Spannungssignal 9 dargestellt. In der Prinzipskizze ist ebenfalls dargestellt, daß ein Zyklus 13 der Bewegung, vom beginnenden Impuls des Zu­ satzkörpers 10a bis zum nächsten beginnenden Impuls des Zu­ satzkörpers 10a dauert.

In Fig. 3 ist ein Verfahren schematisch dargestellt, mit dem aus den drei übertragenen Signalen der drei Zusatzkörper 10a, 10b und 10c ein weiterverarbeitbares Ausgangssignal AS erzeugt werden kann, welches ein Maß für den Wärmezustand des Brems­ körpers ist. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die Spannungssignale S1 bis S3 weiterverarbeitet. Zu diesem Zweck wird das Spannungssignal S1 eines Zusatzkörpers 10a zwischengespeichert und als Referenzwert R behandelt. Die Reihenfolge, in der die Spannungssignale S1 bis S3 eintreffen, ist prinzipiell gleichgültig. Anstatt dreier Spannungssignale können ebenso mehr verwendet werden (wie in in Fig. 4 ge­ zeigt). Sofort beim Eintreffen des Spannungssignals S2 wird der Quotient Q1 zwischen den Spannungssignalen S1 und S2 ge­ bildet sowie sofort beim Eintreffen des Spannungssignals S3 der Quotient Q2 zwischen den Spannungssignalen S1 und S3 ge­ bildet. Die beiden Quotienten Q1 und Q2 werden nachfolgend mit einem Register 14 verglichen, in dem alle möglichen Kombina­ tionen der beiden Quotienten Q1 und Q2 enthalten sind. Der entsprechenden Kombination der beiden Quotienten Q1 und Q2 ist in dem Register 14 eindeutig ein Ausgangssignal AS zugeordnet, welches ein Maß für den tatsächlichen Wärmezustand des Brems­ körpers 4 ist. Das Ausgangssignal AS wird verwendet, um mit­ tels einer Regeleinrichtung eine Sicherheitseinrichtung (bei­ des nicht dargestellt) zu betätigen und/oder ein Warnsignal auszulösen.

In Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Verfahrens dargestellt, bei dem mehrere von dem Bremskörper 4 zur Aufnah­ meeinrichtung 3 übertragene Signale in Spannungssignale S1 bis Sn umgewandelt worden sind. Nachfolgend werden alle Spannungs­ signale S1 bis Sn zwischengespeichert. Danach wird mit den Spannungssignalen S1 und S2 der Quotient Q1 sowie den Span­ nungssignalen S1 und S3 der Quotient Q2 und zuletzt mit den Spannungssignalen S1 und Sn der Quotient Qn gebildet. Es er­ geben sich (n - 1) Quotienten. Jeder Temperatur ist eine be­ stimmte Kombination zusammengehöriger Quotienten (Q1-Q2-... Qn) zugeordnet. Die einander zugehörigen Quotienten werden wiederum mit einem Register 14 verglichen. Das Register 14 besteht in diesem Fall aus einer Tabelle, aus der ein Aus­ gangssignal AS ausgelesen wird, welches ein Maß für den tat­ sächlichen Wärmezustand des Bremskörpers 4 ist. Das Ausgangs­ signal AS betätigt mittels einer Regeleinrichtung eine Si­ cherheitseinrichtung (beides nicht dargestellt) und/oder löst ein Warnsignal aus.

Die Quotienten-Kombinationen (Q1-Q2-...Qn) sind, wie in Fig. 5 dargestellt, mit einer gewissen Toleranz, beispielsweise einer Streubandbreite B, in dem Register 14 aufgenommen, so daß mit verschiedenen Quotienten-Kombinationen, beispielsweise K1, K2, K3, in einem tolerierbaren Bereich immer ein einein­ deutiges Ausgangssignal AS über den Wärmezustand erzeugt wer­ den kann. Innerhalb des tolerierbaren Bereiches liegen zum Beispiel solche Spannungssignale, die aufgrund von leicht abweichenden magnetischen Eigenschaften an sich gleichartiger Zusatzkörper 10a, 10b oder 10c oder unterschiedlichem Verhal­ ten von Aufnahmeeinrichtungen 3 herrühren. Dadurch ist sicher­ gestellt, daß ein defekter Zusatzkörper oder eine defekte Aufnahmeeinrichtung 3 ersetzt werden kann, ohne die Genau­ igkeit des Ausgangssignals AS zu beeinflussen. Die in Fig. 5 gezeigten Quotienten-Kombinationen, zum Beispiel K1, K2 und K3 könnten auch in einer Matrix enthalten sein, in der beispiels­ weise zwischen 350°C und 370°C nicht nur ein einziger Wert (360°C) enthalten ist, sondern ein Feld von mehreren Tempera­ turen enthalten ist, welches eine genauere Auflösung der tat­ sächlichen Temperatur bringt.

In dem dargestellten Beispiel würde jeweils ein Ausgangssignal AS erzeugt, welches einer Temperatur von 360°C entspräche. Quotienten-Kombinationen, wie beispielsweise K4 oder K5, die außerhalb der Streubandbreite B liegen, führen zu Ausgangs­ signalen AS, welche ein Warnsignal verursachen und/oder eine Sicherheitseinrichtung (nicht dargestellt) betätigen. Tritt ein solches Ausgangssignal AS nur kurzzeitig auf und ver­ schwindet schnell wieder, so kann ein vorübergehender äußerer Einfluß, wie beispielsweise ferromagnetische Schmutzpartikel, verantwortlich sein. Tritt es ständig auf, so kann beispiels­ weise ein Defekt an der Vorrichtung verantwortlich sein. Es kann entsprechend reagiert werden.

Damit gewährleistet ist, daß sich für jede Temperatur mit einer gewissen Toleranz ausgestattete Quotienten-Kombinationen ergeben, die in dieser Quotienten-Kombination (Q1-Q2-...Qn) nur für diese eine Temperatur auftreten, müssen Zusatzkörper verwendet werden, deren temperaturabhängige Permeabilitäten P1, P2 und P3, wie in Fig. 6 dargestellt, in dem zu überwa­ chenden Temperaturintervall nicht mehrfach zu den gleichen Quotienten-Kombinationen (Q1-Q2-...Qn) führen und dadurch fehlerhafterweise mehrfach auf dieselbe Temperatur schließen lassen. In Fig. 6 ist beispielhaft dargestellt, wie ein Ver­ lauf der Permeabilitäten P1, P2 und P3 der drei Zusatzkörper 10a, 10b und 10c prinzipiell aussehen kann.

Der in Fig. 7 gezeigte Temperaturbereich 15 kann mit den dar­ gestellten Permeabilitäten P4, P5 und P6 nicht überwacht wer­ den, weil es immer zu den gleichen Quotienten-Kombination (Q1- Q2-Q3) führt, welche fehlerhafterweise jeweils auf die gleiche Temperatur schließen lassen.

Fig. 8 zeigt eine weitere einfache Ausführungsform der Vor­ richtung 1. In diesem Fall besteht die Aufnahmeeinrichtung 3 aus einer magnetfeldabhängigen Widerstandsplatte 16. Das mag­ netische Feld 12 wird außerhalb des Bremskörpers 4 erzeugt. Der Bremskörper 4 ist selbst ferromagnetisch.

Die Aufnahmeeinrichtungen 3 der beschriebenen Ausführungs­ formen der Vorrichtung 1, nämlich die Halleffektplatte 8, die Spule 11 oder die magnetfeldabhängige Widerstandsplatte 16 sind beliebig austauschbar. Sie sind sowohl einsetzbar für ganz als auch für bereichsweise ferromagnetische Körper 2. Sie sind anwendbar für solche, die von einem eigenen magnetischen Feld 7 umgeben sind, als auch für solche, denen ein außerhalb des Körpers 2 erzeugtes magnetisches Feld 12 bereitgestellt werden muß.

Fig. 9 zeigt einen Abschnitt eines Bremskörpers 4, in welchem ein Zusatzkörper 6 teilweise eingelassen ist. Der Zusatzkörper 6 ist zu diesem Zweck als Stift ausgebildet und mit einem Außengewinde 17 versehen. Mit dem Außengewinde 17 ist er in ein Innengewinde 18 eingeschraubt, welches in einer Ausnehmung 19 des Bremskörpers 4 angeordnet ist.

Selbstverständlich ist es auch möglich, einen mit oder ohne Außengewinde 17 versehenen Zusatzkörper 6 in der Ausnehmung 19 zu verkleben, zu vernieten oder sonstige bekannte Befesti­ gungsarten anzuwenden.

Fig. 10 ist ebenfalls ein Abschnitt eines Bremskörpers 4. Die Ausnehmung 19 ist hierbei mit einem Schwalbenschwanzprofil 20 ausgeführt. Der Zusatzkörper 6 weist ein dazu passendes Schwalbenschwanzprofil auf. In der Ausnehmung 19 ergibt sich eine Hinterschneidung 21, die den durch Fliehkräfte radial nach außen belasteten Zusatzkörper 6 vorwiegend formschlüssig festhält. Es sind selbstverständlich auch andere Formen für die Ausnehmung 19 sowie den Zusatzkörper verwendbar, die mit Hilfe zumindest einer Hinterschneidung 21 Halt verleihen.

Fig. 11 zeigt einen zu Darstellungszwecken in der Hälfte durchgeschnittenen Bremskörper 4. In der vorliegenden Aus­ führungform ist ein sogenannter Bremsring aus einer Aluminium­ siliziumcarbid-Legierung dargestellt. Er ist nach Art eines radial wirkenden Pumpenlaufrades mit Schaufelkanälen 22 verse­ hen. Die ringförmigen Reibflächen 23 und 24 wirken im Betrieb mit Reibbelägen (nicht dargestellt) zusammen. Im Randbereich des Bremskörpers 4 sind drei Zusatzkörper 10a, 10b und 10c auf demselben Durchmesser liegend hintereinander angeordnet. In den Schaufelkanälen 22, an den Innenseiten der Reibflächen 23 und 24 sind hervorstehende Rippen 25 und 26 angeordnet. Diese dienen zum einen der Vergrößerung der Oberfläche zwecks einer guten Wärmeabfuhr sowie einer Materialanhäufung, um dem Brems­ körper eine möglichst hohe Wärmekapazität zu verleihen. Vor­ teilhafterweise ist eine Materialanhäufung aufgrund des leich­ ten Werkstoffs des Bremskörpers 4 unproblematisch. Auf Ma­ terialaussparungen und/oder -ausnehmungen, wie sie üblicher­ weise bei gußeiserenen Bremskörpern aus Gewichtsgründen vor­ gesehen sind, wird bei dem vorgeschlagenen Bremskörper 4 ver­ zichtet. Der Bremskörper 4 weist im Bereich seiner Reibfläche 24 einen radial nach innen hervorstehenden Vorsprung 27 auf, welcher mit Befestigungslöchern 28 versehen ist. Auch der Vorsprung 27 stellt neben der Funktion als Befestigungselement eine Materialanhäufung zur Erhöhung der Wärmekapazität des Bremskörpers 4 dar.

Ein weiterer Vorteil des Bremskörpers aus einer Aluminium- Legierung ist der, daß der Abrieb der Reibflächen 23 und 24 nicht magnetisierbar ist und so keine störenden Einflüsse auf das vorgeschlagene Überwachungsverfahren hat.

In Fig. 12 ist prinzipiell ein Diagramm mit fünf verschiedene magnetische Permeabilitäten M1, M2, M3, M4, M5 als Funktionen der Temperatur abgebildet, welche als Spannungssignale in der Aufnahmeeinrichtung 3 erzeugbar sind. Mit diesen Funktionen ist das Verfahren gemäß Anspruch 4 durchführbar. Dabei wird ein Quotient in den drei aneinander angrenzenden Temperatur­ bereichen T1, T2 und T3 jeweils aus den Spannungssignalen der Bereiche M2, M3 und M5 sowie dem als Referenz dienenden ferro­ magnetischen Bereich M1 gebildet. In dem ersten Temperaturbe­ reich T1 wird der Quotient aus dem Referenzwert R des ferro­ magnetischen Bereiches M1 und dem Spannungssignal des Berei­ ches M2 gebildet. In einem zweiten abgegrenzten Temperatur­ bereich T2, welcher sich an den ersten Temperaturbereich T1 anschließt, wird der Quotient aus dem Referenzwert R und dem Spannungssignal M3 gebildet. Ein ferromagnetischer Bereich M4 weist eine Curietemperatur C1 auf, die der höchsten Temperatur des ersten Temperaturbereiches T1 beziehungsweise der niedrig­ sten Temperatur des zweiten Temperaturbereiches T2 entspricht. Unterhalb der Curietemperatur C1 des ferromagnetischen Berei­ ches M4 wird der Quotient aus dem Referenzwert R und dem Span­ nungssignal des ferromagnetischen Bereiches M2 und ab der Curietemperatur C1 aus dem Referenzwert R und dem Spannungs­ signal des ferromagnetischen Bereiches M3 gebildet. Der dritte abgegrenzte Temperaturbereich T3 schließt sich an dem zweiten abgegrenzten Temperaturbereich T2 an. Der Quotient wird in diesem Temperaturbereich T2 aus dem Referenzwert R und dem Spannungssignal des ferromagnetischen Bereiches M5 gebildet. Der ferromagnetische Bereich M2 weist dabei eine Curietempera­ tur C2 auf, die der höchsten Temperatur des Temperaturberei­ ches T2 beziehungsweise der niedrigsten Temperatur des Tempe­ raturbereiches T3 entspricht. Unterhalb der Curietemperatur C2 des Bereiches T2 wird der Quotient aus dem Referenzwert R und dem Spannungssignal des ferromagnetischen Bereiches M5 und ab der Curietemperatur C2 aus dem Referenzwert R und dem Span­ nungssignal des ferromagnetischen Bereiches M5 gebildet.

Durch diese Verfahrensweise wird im Falle des ferromagneti­ schen Bereiches M2 nicht nur dessen temperaturabhängige magne­ tische Permeabilität zur stufenlosen Erfassung der Temperatur in dem Temperaturbereich T1 verwendet sondern auch seine aus­ gesprochene Curietemperatur C2 zur Umschaltung zwischen den magnetischen Permeabilitäten der ferromagnetischen Bereiche M3 und M5, beim Übergang vom Temperaturbereich T2 in den Tempera­ turbereich T3. Ein zusätzlicher sechster ferromagnetischer Be­ reich, der mit einer ausgesprochenen Curietemperatur einzig der Umschaltung zwischen den beiden der stufenlosen Tempera­ turerfassung dienenden ferromagnetischen Bereichen M3 und M5 dient, ist durch die Verwendung der Curietemperatur C2 nicht notwendig.

Claims (22)

1. Verfahren zur indirekten Überwachung des Wärmezustandes eines zyklisch bewegten Körpers (2), insbesondere zur Überwachung der Temperatur eines rotierenden Metallkör­ pers, welcher bereichsweise unterschiedliche temperatur­ abhängige magnetische Permeabilitäten aufweist, von denen wenigstens eine in dem gesamten zu überwachenden Tempera­ turbereich eine eindeutige Funktion der Temperatur ist, wobei ein mit der magnetischen Permeabilität gesetzmäßig verknüpftes Signal mit Hilfe eines magnetischen Induk­ tionsflusses drahtlos zu einer Aufnahmeeinrichtung über­ tragen und von dieser in ein Aussgangssignal umgewandelt wird, welches korrelativ mit der Temperatur verknüpft ist dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (2) zumindest zwei ferromagnetische Bereiche (5) mit un­ terschiedlichen magnetischen Permeabilitäten aufweist, von denen wenigstens zwei in dem gesamten zu überwachenden Temperaturbereich eine eindeutige Funktion der Temperatur sind, daß der magnetische Induktionsfluß bei jeder Um­ drehung des Körpers (2) durch die beiden aufein­ anderfolgenden ferromagnetischen Bereiche (5) verstärkt wird, daß die verstärkten magnetischen Induktionsflüsse je ein Signal zur Aufnahmeeinrichtung (3) übertragen, welche in aufeinanderfolgende Spannungssignale (9) umgewandelt werden, daß pro Umdrehung zumindest ein Spannungssignal (9) als Referenzwert (R) zwischengespeichert und aus dem Referenzwert (R) und dem zweiten Spannungssignal (9) ein Quotient (Q1) gebildet wird, und daß pro Umdrehung dem Quotient (Q1) mittels eines vorgebbaren oder vorgegebenen Registers (14) eineindeutig das mit der Temperatur korre­ lierende Ausgangssignal (AS) zugeordnet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Körper (2) drei ferromagnetische Bereiche (5) mit magnetischen Permeabilitäten aufweist, daß aus dem Referenzwert (R) und einem zweiten Spannungs­ signal (9) sowie aus dem Referenzwert (R) und einem drit­ ten Spannungssignal (9) einander zugeordnete Quotienten (Q1, Q2) gebildet werden, daß den zugeordneten Quotienten (Q1, Q2) mittels eines vorgebbaren oder vorgegebenen Regi­ sters (14) ein Ausgangssignal (AS) zugeordnet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Körper (2) zumindest vier ferro­ magnetische Bereiche (5) aufweist, daß der Quotient (Q1) in einem ersten abgegrenzten Temperaturbereich (T1) aus dem Referenzwert (R) eines ersten Bereiches (5) und dem Spannungssignal (9) eines zweiten Bereiches (5) gebildet wird, daß der Quotient (Q1) in einem sich an dem ersten anschließenden zweiten abgegrenzten Temperaturbereich (T2) aus dem Referenzwert (R) und dem Spannungssignal (9) eines dritten Bereiches (5) gebildet wird, daß ein vierter Be­ reich (5) eine Curietemperatur (C1) aufweist, die der höchsten Temperatur des ersten Temperaturbereiches (T1) und der niedrigsten Temperatur des zweiten Temperatur­ bereiches (T2) entspricht, daß unterhalb der Curietempera­ tur (C1) des vierten Bereiches (5) der Quotient (Q1) aus dem Referenzwert (R) und dem Spannungssignal (9) des zwei­ ten Bereiches (5) und ab der Curietemperatur (C1) der Quotient (Q1) aus dem Referenzwert (R) und dem Span­ nungssignal (9) des dritten Bereiches (5) gebildet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Körper (2) zumindest fünf ferro­ magnetische Bereiche (5) aufweist, daß der Quotient (Q1) in einem sich an dem zweiten anschließenden dritten abge­ grenzten Temperaturbereich (T3) aus dem Referenzwert (R) und dem Spannungssignal (9) eines fünften Bereiches (5) gebildet wird, daß der zweite Bereich (5) eine Curietempe­ ratur (C2) aufweist, die der höchsten Temperatur des zwei­ ten Temperaturbereiches (T2) und der niedrigsten Tempera­ tur des dritten Temperaturbereiches (T3) entspricht, daß unterhalb der Curietemperatur (C2) des zweiten Bereiches (5) der Quotient (Q1) aus dem Referenzwert (R) und dem Span­ nungssignal (9) des dritten Bereiches (5) und ab der Cu­ rietemperatur (C2) der Quotient (Q1) aus dem Referenzwert (R) und dem Spannungssignal (9) des fünften Bereiches (5) gebildet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Körper (2) ein Bremskörper (4) ist, dessen ferromagneti­ sche Bereiche (5) aus Zusatzkörpern gebildet sind, da­ durch gekennzeichnet, daß zum Zeitpunkt eines Bremsbeginns sowie des folgenden Bremsendes die Ro­ tationsfrequenzen (f_b, f_e) des Bremskörpers (4) erfaßt werden, daß die Bremsdauer (Δt) zwischen Bremsbeginn und Bremsende ermittelt wird, daß aus den Rotationsfrequenzen (f_b, f_e) sowie der Bremsdauer (Δt) die Verzögerung abgelei­ tet wird, daß die während der Bremsdauer erfolgte Tempera­ turerhöhung (Δϑ = ϑ₂ - ϑ₁) ermittelt wird, daß die Quadrate der Rotationsfrequenzen (f_b, f_e) bei Bremsende sowie bei Brems­ beginn gebildet werden, daß die Differenz der beiden Rota­ tionsfrequenz-Quadrate gebildet wird, daß ein Faktor (K) aus der Temperaturerhöhung (Δϑ) und der Differenz der Ro­ tationsfrequenz-Quadrate gebildet wird, daß stetig ein Produkt aus dem Quadrat der momentanen Rotationsfrequenz (f_m) und dem Faktor (K) gebildet wird, daß stetig die Temperatursumme (ϑ_s) aus dem Produkt und der momentanen Temperatur (ϑ_m) gebildet wird, daß eine Grenztemperatur (ϑ_g) aus einer kritischen Temperatur abzüglich einer der Sicherheit dienenden Temperaturreserve gebildet wird, und daß präventiv ein Warnsignal aktiviert und/oder eine Dros­ selung oder Abschaltung der Bewegungsenergiezufuhr veran­ laßt wird, wenn die Temperatursumme (ϑ_s) gleich oder grö­ ßer der Grenztemperatur (ϑ_g) ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Körper (2) ein Bremskörper (4) ist, dessen ferromagneti­ sche Bereiche (5) aus Zusatzkörpern gebildet sind, da­ durch gekennzeichnet, daß die Rotations­ frequenz des Bremskörpers (4) stetig erfaßt wird, daß mit Hilfe der Rotationsfrequenz und der abzubremsenden Masse die Bewegungsenergie der abzubremsenden Masse abgeleitet wird, daß die bei einer Bremsung mit der maximal möglichen Bremsarbeit erwartungsgemäß in den Bremskörper (4) zuge­ führte Bremswärmemenge vorausberechnet wird, daß die bei der momentanen Temperatur noch aufnehmbare Wärmemenge des Bremskörpers (4) ermittelt wird, daß für die aufnehmbare Wärmemenge mindestens eine der Sicherheit dienende Grenz­ wärmemenge gebildet wird, daß die Grenzwärmemenge aus der momentan noch aufnehmbaren Wärmemenge abzüglich einer Re­ servewärmemenge gebildet wird, und daß präventiv ein Warn­ signal aktiviert und/oder eine Drosselung oder Abschaltung der Bewegungsenergiezufuhr veranlaßt wird, wenn die vor­ ausberechnete Bremswärmemenge größer oder gleich der Grenzwärmemenge ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Reservewärmemenge als ein Produkt aus der aufnehmbaren Wärmemenge und einem Sicherheitsbei­ wert gebildet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Sicherheitsbeiwert zumindest aus der aufnehmbaren Wärmemenge, der momentanen Bewegungsener­ gie und der abzubremsenden Masse gebildet wird.

9. Vorrichtung zur indirekten Überwachung des Wärmezustandes eines zyklisch bewegten Körpers (2), insbesondere zur Überwachung der Temperatur eines Metallkörpers, beispiels­ weise eines Bremskörpers (4), wobei die mit der Temperatur gesetzmäßig verknüpfte magnetische Permeabilität mit Hilfe eines magnetischen Induktionsflusses drahtlos zu einer Aufnahmeeinrichtung (3) übertragbar und in ein weiterver­ arbeitbares Spannungssignal umwandelbar ist, da­ durch gekennzeichnet, daß der Körper (2) zumindest zwei ferromagnetische Bereiche (5) mit un­ terschiedlichen magnetischen Permeabilitäten aufweist, von denen wenigstens zwei in dem gesamten zu überwachenden Temperaturbereich eine eindeutige Funktion der Temperatur sind, daß die Aufnahmeeinrichtung (3) bezüglich des zy­ klisch bewegten Körpers (2) stillstehend angeordnet ist, und daß mit der Aufnahmeeinrichtung (3) magnetische Induk­ tionsflüsse in Spannungssignale (9) umwandelbar sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mit der Aufnahmeeinrichtung (3) ein magnetisches Feld (12) erzeugbar ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die ferromagnetischen Berei­ che (5) permanentmagnetisch sind und ein magnetisches Feld (7) die ferromagnetischen Bereiche (5) umgibt.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß die zumindest zwei Bereiche (5) des Körpers (2) ferromagnetische Zu­ satzkörper (6, 6a, 10a, 10b, 10c) aufweisen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Zusatzkörper (6, 6a, 10a, 10b, 10c) im wesentlichen als Stifte ausgebildet sind, und daß die Zusatzkörper (6, 6a, 10a, 10b, 10c) zumindest teilweise in den Körper (2) eingelassen sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzkörper (6, 6a, 10a, 10b, 10c) mit einem Außengewinde (17) und der Körper (2) mit Innengewinden (18) versehen ist, und daß die Zu­ satzkörper (6, 6a, 10a, 10b, 10c) in die Innengewinde (18) eingeschraubt sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzkörper (6, 6a, 10a, 10b, 10c) parallel zur Rotationsachse des Körpers (2) angeordnet sind.

16. Vorrichtung einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzkörper (6, 6a, 10a, 10b, 10c) im wesentlichen aus einer Eisen-Nickel- Kupfer-Molybdän-Legierung bestehen.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, da­ durch gekennzeichnet, daß der Körper (2) außerhalb der Zusatzkörper (6, 6a, 10a, 10b, 10c) un­ magnetisch oder paramagnetisch ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Körper (2) aus einer Aluminiumsiliziumcarbid-, einer Aluminiumoxyd-Legierung oder aus Karbon- oder Karbon-Siliziumcarbid Verbundwerk­ stoff besteht.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Auf­ nahmeeinrichtung (3) zumindest eine Spule (11) mit einem Kern aufweist, daß mit der Spule (11) das magnetische Feld (12) erzeugbar ist, und daß eine Verstärkung des magneti­ schen Induktionsflusses durch einen vorbeibewegbaren fer­ romagnetischen Körper (2) in ein Spannungssignal (9) um­ wandelbar ist.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 18, da­ durch gekennzeichnet, daß die Aufnahme­ einrichtung (3) zumindest eine Halleffektplatte (8) auf­ weist, in welcher beim Durchleiten eines elektrischen Stromes (I) und eines magnetischen Induktionsflusses ein Spannungssignal (9) erzeugbar ist.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 18, da­ durch gekennzeichnet, daß die Aufnahme­ einrichtung (3) zumindest eine magnetfeldabhängige Wider­ standsplatte (16) aufweist, mit welcher ein der Änderung des magnetischen Induktionsflusses entsprechendes Span­ nungssignal (9) erzeugbar ist.

22. Bremskörper (4) mit einer Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 20.