DE2659536C2 - Meßeinrichtung zur Ermittlung von Lage- oder Maßveranderungen bei Bauoder Maschinenteilen - Google Patents

Description

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile sind darin zu sehen, daß mit dieser Meßeinrichtung die Lage- bzw. Maßveränderungen von Bau- oder Maschinenteilen mit großer Genauigkeit und geringem Zeitaufwand auch an während des Betriebes (z. B. bei Kernkraftwerken) nicht zugänglichen Stellen einmalig oder als Dauerüberwachung automatisch ermittelt werden können, wobei die Ergebnisse wahlweise an Anzeigegeräten abgelesen oder durch Schreiber bzw. Drucker aufgezeichnet bzw. Datenanlagen zugeführt werden können. Durch die gleichzeitige Anwendung zweier weitgehend unabhängiger Meßsysteme ist neben einer unabhängigen Kontrollmöglichkeit auch gewährleistet, daß selbst beim Ausfall eines Meßsystems immer noch eine Messung möglich ist. Darüber hinaus ist bei Einsatz von ablesbaren Mikrometerschrauben eine zusätzliche genaue Funktionskontrolle möglich.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen 1 und 2 dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben:
a) Ermittlung von Abstandsveränderungen von zwei verschiedenen, in geringer Entfernung voneinander liegenden Bau- oder Maschinenteilen (14 + 15) - Zeichnung 1.
Das Meßsystem ist in einem Gehäuse (1) untergebracht, das an dem einen Bauwerksteil (14) befestigt ist.

Mit der durch einen Schrittmotor (5) angetriebenen Mikrometerspindel (4) des Meßsystem3 wird der Abstand von der durch den Endschalter (8) festgelegten Nullstellung bis zur Berührung des zu messenden Bauteiles durch einen mit der Verbindungsplatte (7) gekoppelten Kontaktschalter (2) abgegriffen. Da jedem Schritt des Motors ein bestimmter Vorschub der Spindel entspricht, kann aus der benötigten Zahl der Schrittimpulse direkt die Länge des abgegriffenen Bereiches abgeleitet werden.

Mit der Mikrometerspindel (4) ist der Anker eines wegeUktrischen Wandlers (3) über die Verbindungsplatte (7) mechanisch verbunden, dessen elektrische Ausgangsgröße dem Weg der Mikrometereinrichtung (4) von der Nullstellung bis zur Abschaltung durch den Kontaktschalter

(2) proportional und einer elektrischen Anzeigeoder Schreibvorrichtung zuführbar ist.
Ändert sich nun der Abstand (16) der Bauwerke, so entspricht die Differenz der bei einer neuerlichen Messung benötigten Impulszahl mit der Impulszahl der ersten Messung genau der Abstandsveränderung. Das gleiche gilt sinngemäß für die elektrischen Werte aus dem Weggeber, b) Ermittlung von Abstandsveränderungen von zwei verschiedenen, in größerem Abstand voneinander liegenden Bau- oder Maschinenteilen (10 + 11) - Zeichnung 2.
Bei dieser Meßvorrichtung wird das Gebersystem mit einem Rohr (17), Draht oder Band aus einem temperaturstabilen Material (z. B. Invar) gekoppelt. Der Kontaktschalter (2) ist hier so an der Verbindungsplatte (7) befestigt, daß er durch einen am Invarrohr (17jr angebrachten Anschlag (13)_# betätigt wird.
Der Meßvorgang selbst ist der gleiche, wie unter a) beschrieben.

Diese Vorrichtung eignet sich besonders zur Überwachung von Maschinentischen großer Kraftwerkseinheiten in Kombination mit einem hydrostatischen System in folgender Weise:
Die Geber des hydrostatischen Systems werden an den Maschinentischstützen knapp über dem Fundamentfußboden auf etwa gleichem Horizont angebracht. Neben diesen Gebersystemen werden die Meßvorrichtungen get.iäß Ausführung b) befestigt. Von hier werden zur Unterseite des Maschinentisches (10) Invarrohre (17) in Schutzrohren (18) gespannt, die durch Gewichte (12) stabilisiert werden. Durch automatische Addition der Meßwerte aus den beiden Meßeinrichtungen können damit Höhenveränderungen des Maschinentisches, bezogen auf einen gemeinsamen Horizont, ermittelt und ausgegeben werden. Grenzwertmelder können dabei automatisch unzulässige Überschreitungen anzeigen. Bei beiden Ausführungen a) und b) können die Ablesungen an den Mikrometerschrauben (4) der Gebersysteme zur Justierung der Geräte und zusätzlichen Funktionsprüfung hinsichtlich der Meßwerte herangezogen werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Meßeinrichtung zur Ermittlung geringer Lage- oder Maßveränderungen bei in Abstand voneinander angeordneten Bau- oder Maschinenteilen, insbesondere zur Überwachung des Abstandes verschiedener Bauelemente in Kernkraftwerken und zur höhenmäßigen Überwachung von Maschinentischen großer Kraftwerkseinheiten, gekennzeichnet durch die Vereinigung folgender Merkmale:

a) Die Bewegung einer Mikrometerspindel (4) eines an dem einen Bauteil (11, 14) angebrachten Meßsystems von der durch einen Endschalter (8) festgelegten Nullage bis zur Abschaltung durch einen mit einer Verbindungsplatte (7) verbundenen Kontaktschalter (2) wird durch einen Schrittmotor (5) gesteuert;

b) Die Anzanl der benötigten Steuerimpulse für den Schrittmotor (S) von der Nullage der Mikrometerspindel (4) bis zur Abschaltung durch den Kontaktschalter (2) wird einer elektronischen Zähleinrichtung zugeführt und ausgedruckt oder angezeigt;

c) Die Mikrometerspindel (4) ist über die Verbindungsplatte (7) mit dem Anker eines wegelektrischen Wandlers (3) mechanisch verbunden, dessen analoge elektrische Ausgangsgröße dem Weg der Mikrometerspindel (4) von der Nullage bis zur Abschaltung durch den Kontaktschalter (2) proportional und einer elektrischen Anzeige- oder Schreibvorrichtung zuführbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß mittels elektrischer Schaltvorrichtungen der Ablauf der Messung vom Schaltbefehl »ein« bis zur Anzeige bzw. Aufzeichnung vollautomatisch erfolgt, einschließlich Rückführung der Mikrometerspindel (4) in Nullstellung.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Messungen mittels geeigneter Schaltvorrichtungen in einem einstellbaren Zeitabstand automatisch wiederholt werden.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine ablesbare Mikrometerschraube verwendet wird, mit der eine Kontrolle und Justierung des Meßsystems durchgeführt werden kann.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Kombination des an dem einen Bauteil (11,14) angebrachten Meßsystems mit einem auf gleicher Meßwerterfassung basierenden hydrostatischen Meßsystem bei Verwendung gleicher Maßeinheiten durch eine entsprechende Schaltung die Impulszahlen bzw. die Werte aus den Weggebern beider Meßanordnungen automatisch addiert werden und Höhenveränderungen verschiedener Bauwerks- oder Maschinenteile, bezogen auf einen gemeinsamen Horizont, unmittelbar ermittelt und ausgegeben werden.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in das Meßsystem eingebaute Grenzwertmelder das Überschreiten zulässiger Maßtoleranzen anzeigen.

■Γι

Die Erfindung betrifft eine Meßeinrichtung zur Ermittlung geringer Lage- oder Maßveränderungen bei Bau- oder Maschinenteilen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Vorzugsweise kommt eine Anwendung zur Überwachung der Turbosätze und Reaktorbauelemente großer Kernkraftwerke in Betracht, da hier aus Sicherheitsgründen eine mehrfache Meßwertermittlung aus weitgehend getrennten Meßsystemen erfolgen muß.

Abstandsveränderungen von Bauwerks- oder Maschinenteilen mit geringer Entfernung werden bei den bisherigen Methoden entweder auf mechanischem Wege (z. B. Noniusmaßstab) oder mittels elektrischer Einrichtungen (z. B. induktive Weggeber) festgestellt.

Zur Ermittlung von Maßabweichungen großer Bauwerke infolge von Temperatureinflüssen, Setzungen u. dgl. sind auch Verfahren bekannt, bei denen die Bereiche dieser Meßeinrichtungen mit Drähten, Stäben, Bändern und Rohren aus einem weitgehend temperaturstabilen Material (z. B. Invar) erweitert werden. Dabei wird z. B. das eine Ende des Drahtes an einem Bauwerksteil fest angebracht, während am anderen Ends die Maßveränderung durch wiederholtes Ablesen einer am anderen Bauwerksteil befestigten mechanischen oder elektrischen Meßvorrichtung ermittelt wird.

Die bekannten Meßeinrichtungen weihuii jedoch verschiedene Nachteile auf:

Während Siich die mechanischen Vorrichtungen für eine Fernübertragung nicht eignen, ist bei den Systemen mit Weggebern keine Kontrolle für die Richtigkeit der Meßwerte gegeben. Insbesondere ist die Ermittlung der Meßwerte auf elektrischem Wege mittels induktiver Weggeber nicht unproblematisch. Die Fernübertragung ist hier mit der Möglichkeit einer Reihe von Fehlereinflüssen behaftet, die nur durch Justierungen auf Grund von Vergleichsmessungan auszuschalten sind. Gerade beim Kernkraftwerksbau werden jedoch in zunehmendem MiJe Meßeinrichtungen benötigt, die aus weitgehend voneinander unabhängigen Meßsystemen eine mehrfache Ermittlung der Meßwerte ermöglichen, wobei im Hinblick auf die radioaktive Belastung nur eine Fernübertragung in Betracht kommt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Meßeinrichtung der eingangs genannten Art zur genauen Überwachung von Lage- und Maßveränderungen, vorzugsweise zur Anwendung im Kernkraftwerksbereich zu schaffen, wobei eine mehrfache Meßwertermittlung aus weitgehend getrennten Systemen erfolgen soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Der gesamte Meßablauf kann mittels elektrischer Schaltvorrichtungen - auch in bestimmten Zeitabständen - vollautomatisch erfolgen. Wird als Mikrometereinrichtung eine ablesbare Mikrometerschraube eingesetzt, kann diese als zusätzliche Kontrolle und Justierung des Meßsystems verwendet werden. Bei Kombination mit einem entsprechenden hydrostatischen Meßsystem können die Werte aus beiden Meßsystemen automatisch addiert und damit auf einen gemeinsamen Horizont bezogene Höhenveränderungen ermittelt werden. In das Meßsystem eingebaute Grenzwertmelder können das Überschreiten unzulässiger Werte anzeigen.