CH242650A - Einrichtung zur Messung der Verdrehung einer Welle bei Leistungsübertragung. - Google Patents

Description

  
 



  Einrichtung zur Messung der Verdrehung einer Welle bei Leistungsübertragung.



   Da die Torsionsbeanspruchung einer Welle durch die Grösse der gegenseitigen Verdrehung zweier Wellenquerschnitte gegeben ist, kann ohne weiteres die von einer Welle übertragene Leistung   durch eine Mes-    sung des   Verdrehnngswinkels    zwischen den beiden   Wellenquers clmitten    ermittelt werden.



  Diese Messung muss aber mit möglichst kleinem Leistungsentzug erfolgen, um eine Fälschung der zu messenden Grösse zu vermeiden. Zu diesem Zwecke sind neuerdings ver  schiedene    elektrische Messverfahren entwickelt worden, die diese Bedingung weitgehend erfüllen. Beispielsweise kann der Verdrehungswinkel der Welle auf rein elektrischem Wege gemessen werden, und zwar durch eine induktive oder kapazitive Messung der gegenseitigen Verschiebung zweier mit verschiedenen   Welleuquerschniften    verbundener Messkörper.



   Bei den bekannten elektrischen Verfahren zum unmittelbaren Ablesen der   mJechanisch    übertragenen Leistungen besteht aber der Nachteil, dass die gemessene Änderung der elektrischen Grösse, die durch die Verdrehung   hder    Welle erzeugt wird, äusserst klein ist und infolgedessen die Messeinrichtung nicht mit der erforderlichen Genauigkeit arbeiten kann.



  Ferner spielen äussere Einflüsse eine sehr grosse Rolle bei der gegenseitigen mechanischen Verschiebung der   elektrisohen    Messkörper, so dass der entstehende Messwert oft kein richtiges Mass mehr für den Verdrehungswinkel der Welle gibt.



   Es ist daher bereits vorgeschlagen worden, die Verdrehung der Welle auf elektrischem Wege zu vergrössern, um eine bessere Messung zu ermöglichen. Zu diesem Zwecke wird die Verdrehung der die Leistung übertragenden Welle mittels einer Torsionswelle gemessen, auf welcher zwei   Gleichpolgenera-    toren angeordnet sind, die in Abhängigkeit ihrer   Polpaarzahl    eine Vergrösserung der zu messenden Grösse bewirken. Diese Einrichtung besitzt aber den Nachteil, dass die Mess  viezw.    Torsionswelle in die Maschinenwelle eingebaut werden muss und somit nicht bei bereits bestehenden Anlagen angewendet wer  den kann. Ferner besteht bei dieser Art Einrichtung ein axial gerichtetes Magnetfeld, welches elektrische Ströme in den Wellenlagern verursachen kann.



   Zweck der Erfindung ist nunmehr, eine Messeinrichtung zu schaffen, die ohne weiteres an bestehenden   Maschinenwellen    an beliebiger Stelle   angebra°ht werden    kann, um die von der Welle übertragene Leistung zu messen. Gemäss der Erfindung werden daher an zwei durch eine Messlänge voneinander ge  trennten Stellen der ; Welle je ein Messgene-    rator der Induktortype mit gleicher Pol zahl angebracht, wobei die Generatoren   so -aus-    gebildet sind, dass eine elektrische Vergrö sserung des Verdrehungswinkels unter Vermeidung eines magnetischen Flusses in axialer Richtung erreicht wird.



   An Hand der Zeichnung sei ein Ausführungsbeispiel der Einrichtung gemäss der Erfindung näher erläutert, und zwar zeigt die Fig. 1, teilweise im Schnitt, zwei Messgeneratoren, die auf einer   stelle    angeordnet sind, deren Leistungsübertragung elektrisch gemessen wird.



   Auf der Welle 1, die beispielsweise von einer nichtdargestellten Turbine angetrieben wird, deren Leistung unmittelbar gemessen werden soll, sind an zwei durch eine Messlänge voneinander getrennten Stellen je ein   Messgenerator    2,   2' der      Induktortype    angeordnet. Diese Generatoren, die einen rein tangential verlaufenden aktiven Magnetfluss aufweisen, bestehen aus den feststehenden Statoren 3,   3' und    den auf der Welle 1 be  festigten Rotoren 4, 4'. In - den Statoren 3, 3'    befinden sich die Erregerspulen 5,   5' und    die induzierten Wicklungen 6, 6'. Die -Statoren 3,   3' der    beiden Messgeneratoren sind so eingestellt, dass im Leerlauf genaue Phasenkoin  zidenz    besteht.

   Sobald aber die Welle 1 eine Leistung überträgt, erfolgt eine Verdrehung der Welle, d. h. der Rotor 4 wird   gegenüber    dem Rotor   4' verdreht,    wobei der mechanische Verdrehungswinkel der Welle in einen elektrischen Verdrehungswinkel umgewandelt wird. Gleichzeitig erfolgt aber auch eine elektrische Vergrösserung des mechanischen   Verdrehungswinkels,    und zwar in Abhängig  keit    der Polzahl der Rotoren 4, 4'.

   Die Frequenz der   Messgeneratoren-Spaunung    wird nämlich durch die Anzahl der Rotorpole 7, 7' bestimmt, so dass die Möglichkeit gegeben ist, den mechanischen Torsionswinkel um ein Vielfaches zu vergrössern, beispielsweise durch die Verwendung von   Messgeneratoren    mit 200 Rotorpolen, die als Tongeneratoren ausgebildet sein können, erreicht man eine 200fache Vergrösserung des mechanischen Winkels. Auf diese Weise können ausserordentlich kleine Verdrehungswinkel bezw.



  Leistungen mit sehr grosser Genauigkeit gemessen werden.



   Die eigentliche Messung des   Verdrehungs-    winkels kann beispielsweise mittels eines Leistungsfaktormessers bezw. Phasenmeters erfolgen, indem dieser direkt an beiden Generatoren 2,   2'angeschlossen    wird. Auf diese Weise wird die gegenseitige Phasenverschiebung der Rotoren 4, 4' unmittelbar gemessen; dies besitzt gegenüber einer Messung der Spannungsdifferenz der beiden Generatoren den grossen Vorteil, dass die gemessene Grösse unabhängig von, irgendwelchen Veränderungen der Luftspalte in den Generatoren ist.



   In solchen Fällen, wo es dennoch erwünscht ist, den elektrischen Verdrehungswinkel durch Messung der Spannungsdifferenz der beiden Generatoren festzustellen, wird dies am   zweckmässigsten    durch eine Messung der Spannungsspitze im Nulldurchgang erreicht. Um bei kleinen Verdrehungswinkeln eine möglichst grosse Spannungs  differenz    zu erhalten bezw die   Messgenauig-    keit zu erhöhen, kann durch eine besondere Formgebung der   Rotorpolzacken ,7,      7' die    Spannungskurve des Messgenerators eine annähernd rechteckige Form erhalten, wie in Fig. 2 gezeigt ist, wobei die Spannungsdifferenz bezw.   Spannungsspit. ze    dv viel genauer erfasst werden kann.  



      PATENTANSPRTTCII:   
Einrichtung zur Messung der Verdrehung einer Welle bei   Leistungsübertra. gung,    da  durch gekennzeichnet, dass ss an zwei durch    

**WARNUNG** Ende DESC Feld konnte Anfang CLMS uberlappen**.



   

Claims (1)

1. **WARNUNG** Anfang CLMS Feld konnte Ende DESC uberlappen **. den kann. Ferner besteht bei dieser Art Einrichtung ein axial gerichtetes Magnetfeld, welches elektrische Ströme in den Wellenlagern verursachen kann.

   Zweck der Erfindung ist nunmehr, eine Messeinrichtung zu schaffen, die ohne weiteres an bestehenden Maschinenwellen an beliebiger Stelle angebra°ht werden kann, um die von der Welle übertragene Leistung zu messen. Gemäss der Erfindung werden daher an zwei durch eine Messlänge voneinander ge trennten Stellen der ; Welle je ein Messgene- rator der Induktortype mit gleicher Pol zahl angebracht, wobei die Generatoren so -aus- gebildet sind, dass eine elektrische Vergrö sserung des Verdrehungswinkels unter Vermeidung eines magnetischen Flusses in axialer Richtung erreicht wird.

   An Hand der Zeichnung sei ein Ausführungsbeispiel der Einrichtung gemäss der Erfindung näher erläutert, und zwar zeigt die Fig. 1, teilweise im Schnitt, zwei Messgeneratoren, die auf einer stelle angeordnet sind, deren Leistungsübertragung elektrisch gemessen wird.

   Auf der Welle 1, die beispielsweise von einer nichtdargestellten Turbine angetrieben wird, deren Leistung unmittelbar gemessen werden soll, sind an zwei durch eine Messlänge voneinander getrennten Stellen je ein Messgenerator 2, 2' der Induktortype angeordnet. Diese Generatoren, die einen rein tangential verlaufenden aktiven Magnetfluss aufweisen, bestehen aus den feststehenden Statoren 3, 3' und den auf der Welle 1 be festigten Rotoren 4, 4'. In - den Statoren 3, 3' befinden sich die Erregerspulen 5, 5' und die induzierten Wicklungen 6, 6'. Die -Statoren 3, 3' der beiden Messgeneratoren sind so eingestellt, dass im Leerlauf genaue Phasenkoin zidenz besteht.

   Sobald aber die Welle 1 eine Leistung überträgt, erfolgt eine Verdrehung der Welle, d. h. der Rotor 4 wird gegenüber dem Rotor 4' verdreht, wobei der mechanische Verdrehungswinkel der Welle in einen elektrischen Verdrehungswinkel umgewandelt wird. Gleichzeitig erfolgt aber auch eine elektrische Vergrösserung des mechanischen Verdrehungswinkels, und zwar in Abhängig keit der Polzahl der Rotoren 4, 4'.

   Die Frequenz der Messgeneratoren-Spaunung wird nämlich durch die Anzahl der Rotorpole 7, 7' bestimmt, so dass die Möglichkeit gegeben ist, den mechanischen Torsionswinkel um ein Vielfaches zu vergrössern, beispielsweise durch die Verwendung von Messgeneratoren mit 200 Rotorpolen, die als Tongeneratoren ausgebildet sein können, erreicht man eine 200fache Vergrösserung des mechanischen Winkels. Auf diese Weise können ausserordentlich kleine Verdrehungswinkel bezw.

   Leistungen mit sehr grosser Genauigkeit gemessen werden.

   Die eigentliche Messung des Verdrehungs- winkels kann beispielsweise mittels eines Leistungsfaktormessers bezw. Phasenmeters erfolgen, indem dieser direkt an beiden Generatoren 2, 2'angeschlossen wird. Auf diese Weise wird die gegenseitige Phasenverschiebung der Rotoren 4, 4' unmittelbar gemessen; dies besitzt gegenüber einer Messung der Spannungsdifferenz der beiden Generatoren den grossen Vorteil, dass die gemessene Grösse unabhängig von, irgendwelchen Veränderungen der Luftspalte in den Generatoren ist.

   In solchen Fällen, wo es dennoch erwünscht ist, den elektrischen Verdrehungswinkel durch Messung der Spannungsdifferenz der beiden Generatoren festzustellen, wird dies am zweckmässigsten durch eine Messung der Spannungsspitze im Nulldurchgang erreicht. Um bei kleinen Verdrehungswinkeln eine möglichst grosse Spannungs differenz zu erhalten bezw die Messgenauig- keit zu erhöhen, kann durch eine besondere Formgebung der Rotorpolzacken ,7, 7' die Spannungskurve des Messgenerators eine annähernd rechteckige Form erhalten, wie in Fig. 2 gezeigt ist, wobei die Spannungsdifferenz bezw. Spannungsspit. ze dv viel genauer erfasst werden kann.

   PATENTANSPRTTCII: Einrichtung zur Messung der Verdrehung einer Welle bei Leistungsübertra. gung, da durch gekennzeichnet, dass ss an zwei durch eine Messlänge voneinander getrennten Stellen der Welle je ein Messgenerator der Induktortype mit gleicher Polzahl angebracht ist, wobei die Generatoren so ausgebildet sind, dass eine elektrische Vergrösserung des Verdrehungswinkels unter Vermeidung eines magnetischen Flusses in axialer Richtung erreicht wird.

   UNTERANSPRÜCTTE: 1. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergrösserung des Verdrehungswinkels durch die Rotorpol zahl der D Messgeneratoren bestimmt ist.

   2. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass beide MeBgenera- toren an einem gemeinsamen Phasenmeter angeschlossen sind, der bei einer Leistungs übertragung der Welle den gegenseitigen elektrischen Verdrehungswinkel der Messgeneratorrotoren unmittelbar misst.

   3. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die bei einer Leistungsübertragung auftretende Spannungsdifferenz zwischen den zwei Messgeneratoren gemessen wird.

   4. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Messgeneratoren als Tongeneratoren ausgeführt sind.

   5. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Polzacken der Messgeneratorrotoren so ausgebildet sind, dass die Spannungokurven dieser Generatoren einen von der Sinusform abweichenden, annähernd rechteckigen Verlauf aufweisen.