Messeinrichtung mit Verschiebungsteil und Verschiebungswertgeber, insbesondere für die Messung von Axialverschiebungen einer Kreiselmaschinenwelle Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung be zieht sich auf eine Messeinrichtung mit Verschiebungs teil und Verschiebungswertgeber, die relativ zuein ander verschiebbar ,sind, wobei in Richtung der Ver schiebung des Verschiebungsteiles gesehen beiderseits dieses Teiles je eine Abgriffeinrichtung :
des Verschie- bungswertgebers für den Abgriff des Verschiebungs weges vorgesehen ist. Diese Messeinrichtung ist -ins besondere für die .Messung von Axialverschiebungen einer Kreisehmaschinenwelle vorgesehen.
Versahiebungswertgeber sind Einrichtungen, in denen bei Auftreten einer Verschiebung, also bei Ab standsänderungen zwischen diesem Geber rund einem Verschiebungsteil, I:nduktionsänderungen oder Kapa- zitäts'änderungen elektrischer Art - wodurch z. B.
eine Spannung entsteht -oder Druckänderungen eines hydraulischen Mittels, S.trahlungsin,tensitäts- änderungen usw.
auftreten. Es kann auch durch die Abstandsänderung irgendeine physikalische Grösse in dem Geber erst entstehen. Der Geber gibt @dann den Verschiebungswerten entsprechende Spannungswerte, D ruckwerteoder dergleichen weiter. Diese Werte kön nen gemessen undloder als Regel- bzw. Steuersignal verwendet werden.
Der Verschiebungsteil ist der Teil, der die zu messende Verschiebung ausführt. Er ist also verschieb bar. Hierfür können Wärmedehnungen die Ursache sein.
Es ist eine oben genannte Messeinrichtung mit einem elektrischen .Abgriffsystem bekannt, bei dem beiderseits des Verschiebungsteiles je eine mit der anderen elektrisch gekoppelte Induktionseinrichtung ,als Abgriffenrichtung vorgesehen ist,
wobei in der Induktionsgesamteinrichtung bei Verschiebung des Verschiebungsteiles Induktionsänderungen auftreten. Diese Anordnung wird zur Messung der Axialver- schlebungen einer Turbinenwelle verwendet. Durch die -Induktionsänderungen entsteht eine .Spannung in folge oder Tatsache, dasseine mit dem genannten Sy stem verbundene Brückenschaltung nicht mehr .im Gleichgewicht steht.
Der Nachteil .dieser Messamordnung ist der, dass jede der beiden Induktionseinrichtungen zwar starr, aber getrennt mit idem Turbinengehäuse verbunden werden muss.
Da dies nie so genau .geschehen kann, die beiden Induktionseinrichtungen :also in irgend welchen Richtungen zueinander unvorschriftsmässig verschoben undloder verdreht sind, ist die Anzeige der Verschiebungen nicht genau.
Es kommt aber, insbesondere bei Kreiselmaschinen, wegen der in der Praxis meist kleinen Verschiebungswege (0 bis 10 mm) auf genauesten Einbau der Verschiebungswertgeber an.
Bei zwei getrennten Geberteilen mu'ss ausserdem beim Anbau an .ein Gehäuse erst dmmer der ge wünschte gegenseitige Abstand der beiden ,kleinen Geberteile, zwischen denen sich später der Verschie bungsteil befindet, eingestellt werden, wonach die Geberteile am Gehäuse befestigt werden.
Dies ist eine schwierige Feinstmontage, nach deren Erledi gung doch nicht das gewünschte Ziel erreicht wird.
Um die oben genannten Nachteile zu beseitigen, wird bei einer Messeinrichtung mit Verschiebungsteil und Verschiebungswertgeber, die relativ zueiinander verschiebbar sind,
wobei in Richtung der Verschie bung des Verschiebungsteiles gesehen beiderseits die ses Teiles je eine Abgrif feinrichtung des Verschie- bungswertgebers für den Abgriff des Verschiebungs- weges vorgesehen ist, erfindungsgemäss vorgeschlagen, dem Verschiebungswertgeber in einem Querschmtt;
der in einer Ebene liegt, in der die Verschiebung statt- findet, U;Form zu. geben und mit :seinen beiden U- Sahenkeln um den Verschiebungsteil. greifen zu lassen, wobei jeder der :beiden U-Schenkel eine Abgriffein- riahtung :enthält.
Diese Anordnung ist insbesondere für die Mes sung von Axialverscilüebungen einer Kreiselmaschinen- welle verwendbar, und @es ist in der Zeichnung als Ausführungsbeispiel eine für eine solche Messung geeignete Messeinrichtung gemäss der Erfindung dar gestellt.
An einem Turbinengehäuse 10 ist ein U-förmiger Versahiebungswertgeber 11 befestigt. Dieser Gelber 11 ist ein einem .Schnitt dargestellt, :
dessen Schnittebene identisch ist mit der die Turbinenlängsachse 26 enthal tenden Zeichenebene 32. In jedem der beiden U- Schen e1 12 und 13 befindet sich eine, Induktions- einrichtung. Die beiden Induktionseinrichtungen sind mit 14 und 15 bezeichnet. Jede Induktionseinrichtung weist einen :Kern und :eine Spule auf.
Die Turbinen welle 16 weist ,als Veischieblungstqil einen Bund 17 auf, der in den Raum 29 hineinragt. Bei Auftreten der Verschiebung des Bundes 17 z. B. durch Wärmedeh nungen der Welle 16 in Richtung der Turbinenlängs achse, 26 treten in den Induktionseinrichtungen 14 und 15 Selbstinduktionsänderungen auf, das heisst, die Selbstinduktion einer Spule nimmt zu, die der anderen Spule nimmt ,ab. Eine nichtdargestellte Brüeken@schal- tung befindet :
sich dann nicht mehr im Gleichgewicht. Somit entsteht eine Spannung, die z. B. gemessen wer- ,den kann und[oder als Regelungs- undioder Steuer signal verwendet werden kann.
Die Induktionseinrichtungen 14 und 15 sind zu der Turbinenwelle 16 hin durch magnetisch abschir mende Bleche 30 .und 31 und zudem Bund 17 .hin durch Messingbleche 18 und 19 abgedeckt. Die Bleche 30 und 31 bilden die :der Turbinenwelle 16 unmittelbar gegenüberliegenden U-!Schenkel-Stirn:sei- ten 27 und 28.
Der Verbindungsteil 20 ist ein aus Stahl bestehender, quaderförmiger Vollkörper. Ein Hohlraum 21 für elektrische Einrichtungen, z. B. Drähte, ist durch einen Deckel 22 verschlossen. Mit 23 ist eine zur Verschiebungsrichtung 24 senkrechte Ebene und mit 25 die U-Schenkel-Längserstreckung bezeichnet.
Im Falle der Verwendung von .kapazitiven Ein richtungen als Abgriffeinrichtungen sind die dem Verschiebungsteil gegenüberliegenden Wände der Ab- griffenrichtungen vorzugsweise elektrisch nicht ab .schirmend und die U-Schenkel-Stirnseiten vorzugs weise elektrisch oder ,elektrisch und magnetisch .ab schirmend. Zweckmässigerweise :sind genannte Wände Teile Ader :
zugehörigen U-Schenkel. Die magnetisch nicht @abschirm@enden Wände :bestehen insbesondere aus nichtmagnetischem Metall, insbesondere Messing, Austenit, Aluminium oder dergleichen.
Soll die Messeinrichtung ,an einer ein Gehäuse auf weisenden Maschine angewendet werden, dann befin det sich der Verschiebungswertge#ber vorzugsweise fest ,am Gehäuse dieser Maschine, ist also mit :dem Gehäuse der Maschine fest verbunden oder ein Teil dieses Gehäuses.
Der Verschiebungsteil befindet sich zweckmässi- gerweise .an einem verschiebbaren Maschinenteil und :ragt dann in den zwischen den U-Schenkeln befind- lichen Raum hinein. Ein Maschinenteil kann auch selbst :der Verschiebungsteil :sein, wenn er zwischen die :Schenkel passt und dort noch .seine zu übertragen den Verschiebungen ausführen kann. Insbesondere ist der Verschiebungsteil, wie an sich bekannt, ein Bund einer Maschinenwelle.
Soll auch eine Verschiebung gemessen werden, die zur erstgenannten Verschiebung senkrecht steht, :dann kann .der Verschie'biungswertgeber .auch in einem zum genannten Querschnitt und zur Richtung der erst genannten Verschiebung senkrechten Querschnitt U- förmig gestaltet sein,
wobei dann auch in jedem die- s'erbeiden U-Schenkel eine Ahgriffeinrichtung vor gesehen ist und der Verschiebungsteil zwischen den vier U-Schenkeln des Verschiebungswertgebe.rs liegt. Dieser Geber ist,also topfförmig. In die Topfhöhlung ragt fingerartig der Verschiebungsteil hinein.
Insbesondere ist der die beiden U-Schenkel ver- ,bindende Teil des Verschiebungswertgebers quader- förmig, ein Vollkörper und ein aus .Stahl bestehender Körper, wobei sein Rauminhalt mindestens so gross ist wie der der beiden U-Schenkel zusammen.
,Mindestens einer der beiden U-Schenkel kann isenkrecht zur U-Schenkel-Längserstreckung in Ver- schiebungsrichtung des Verschiebungsteiles gegenüber dem Verbindungsteil verschiebbar und festlegbar sein. Hierdurch kann man den in Verschiebungsrichtung des Verschiebungsteiles gemessenen gegenseitigen Ab stand der ,beiden U-Schenkel verändern. Hierfür kann eine Schwalbenschwanznut im Verbindungsteil oder ,in den U-'Schenkeln vorgesehen sein.
Durch die ge nannte Verschiebb:arkeit der U-Schenkel kann der Geber z. B. für verschieden grosse Verschiebungswege, verschieden grosse elektrische Spannungen und so wei ter verwendet werden.
Measuring device with displacement part and displacement encoder, in particular for the measurement of axial displacements of a rotary machine shaft The object of the present invention relates to a measuring device with displacement part and displacement encoder, which are displaceable relative to one another, being seen in the direction of displacement of the displacement part on both sides of this One tapping device each:
of the displacement encoder is provided for tapping the displacement path. This measuring device is intended in particular for measuring axial displacements of a rotary machine shaft.
Versahiebungswertgeber are facilities in which, when a shift occurs, that is, when there are changes in distance between this encoder around a shift part, I: induction changes or Kapa- zitäts'wechsel electrical type - whereby z. B.
a tension arises - or pressure changes of a hydraulic medium, radiation intensity, intensity changes etc.
occur. The change in distance can also result in some physical variable in the encoder. The transmitter then forwards voltage values, pressure values or the like corresponding to the displacement values. These values can be measured and / or used as a regulating or control signal.
The displacement part is the part that performs the displacement to be measured. So it can be moved. Thermal expansion can be the cause for this.
An above-mentioned measuring device with an electrical .Abgriffsystem is known, in which on both sides of the displacement part an induction device electrically coupled to the other is provided as the tapping direction,
wherein induction changes occur in the overall induction device when the displacement part is displaced. This arrangement is used to measure the axial displacement of a turbine shaft. As a result of the induction changes, a voltage arises as a result of the fact that a bridge circuit connected to the named system is no longer in equilibrium.
The disadvantage of this measuring arrangement is that each of the two induction devices must be rigidly but separately connected to the turbine housing.
Since this can never be done so precisely, the two induction devices are shifted and / or twisted improperly with respect to one another in any direction, the display of the shifts is not accurate.
However, particularly in the case of gyroscopic machines, the most precise installation of the displacement encoder is important because of the usually small displacement paths (0 to 10 mm) in practice.
In the case of two separate encoder parts, the desired mutual distance between the two small encoder parts, between which the displacement part will later be located, must first be set when mounting on a housing, after which the encoder parts are attached to the housing.
This is a difficult fine assembly, after the completion of which the desired goal is not achieved.
In order to eliminate the above-mentioned disadvantages, in a measuring device with a displacement part and displacement encoder that can be displaced relative to one another,
wherein, viewed in the direction of the displacement of the displacement part, on both sides of this part a pick-up device of the displacement encoder is provided for tapping the displacement path, proposed according to the invention, the displacement encoder in a crosswise direction;
which lies in a plane in which the shift takes place, U; shape to. give and with: its two U-legs around the displacement part. to be gripped, each of the: two U-legs a tapping device: contains.
This arrangement can be used in particular for measuring axial displacement of a centrifugal machine shaft, and the drawing shows as an exemplary embodiment a measuring device according to the invention suitable for such a measurement.
A U-shaped offset encoder 11 is attached to a turbine housing 10. This yellow 11 is shown in a .Schnitt:
the sectional plane of which is identical to the plane of the drawing 32 containing the longitudinal axis 26 of the turbine. An induction device is located in each of the two U-pieces e1 12 and 13. The two induction devices are labeled 14 and 15. Each induction device has a: core and: a coil.
The turbine shaft 16 has, as Veischieblungstqil a collar 17 which protrudes into the space 29. When the shift of the federal government occurs 17 z. B. by Wärmedeh expansions of the shaft 16 in the direction of the turbine longitudinal axis, 26 occur in the induction devices 14 and 15 self-induction changes, that is, the self-induction of a coil increases that of the other coil takes off. A bridge circuit (not shown) is located:
then no longer in balance. This creates a tension that z. B. can be measured, the and [or can be used as a regulating and / or control signal.
The induction devices 14 and 15 are covered towards the turbine shaft 16 by magnetically shielding metal sheets 30 and 31 and also collar 17 by brass sheets 18 and 19. The metal sheets 30 and 31 form the U-leg end faces 27 and 28 directly opposite the turbine shaft 16.
The connecting part 20 is a block-shaped solid body made of steel. A cavity 21 for electrical equipment, e.g. B. wires is closed by a cover 22. A plane perpendicular to the direction of displacement 24 is designated by 23 and the U-leg longitudinal extension is designated by 25.
If capacitive devices are used as tap devices, the walls of the tap directions opposite the displacement part are preferably electrically non-shielding and the U-leg end faces are preferably electrically or electrically and magnetically shielding. Appropriately: said walls are parts of the core:
associated U-leg. The magnetically non-shielding walls: consist in particular of non-magnetic metal, in particular brass, austenite, aluminum or the like.
If the measuring device is to be used on a machine that has a housing, then the displacement value encoder is preferably fixed on the housing of this machine, ie it is permanently connected to: the housing of the machine or a part of this housing.
The displacement part is expediently located on a displaceable machine part and: then protrudes into the space between the U-legs. A machine part itself can also be: the displacement part: if it fits between the: legs and can still carry out the displacements there to be transferred. In particular, as is known per se, the displacement part is a collar of a machine shaft.
If a displacement is also to be measured that is perpendicular to the first-mentioned displacement: then the displacement encoder can also be designed in a U-shape in a cross-section perpendicular to the mentioned cross-section and to the direction of the first-mentioned displacement,
a grip device is then also provided in each of these two U-legs and the displacement part lies between the four U-legs of the displacement value generator. This encoder is, therefore, cup-shaped. The sliding part protrudes like a finger into the pot cavity.
In particular, the part of the displacement encoder that connects the two U-legs is cuboid, a solid body and a body made of steel, its volume being at least as large as that of the two U-legs combined.
At least one of the two U-legs can be displaceable and fixable is perpendicular to the longitudinal extension of the U-limb in the displacement direction of the displacement part with respect to the connecting part. This allows the measured in the direction of displacement of the displacement part mutual stand from the two U-legs change. For this purpose, a dovetail groove can be provided in the connecting part or in the U-legs.
Through the ge called Verschiebb: arkeit the U-legs, the encoder can z. B. for different sized displacement paths, different sized electrical voltages and so white ter are used.