Einrichtung zum elektrischen Messen der Belastung einer rotieremden Welle
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum elektrischen messen der Belastung einer rotierenden Welle. Es ist für salche Messungen bekannt, als e1ektrlschen Messwertgeber einen. Luftspaltmodulator zu verwenden, dessen kern an einem Idie Messstrecke , am einen Ende begrenzenden ersten Wellenflansch und dessen Zunge an einem die messstrecke am ande ren Enlde begrenzenden zweiten Wel1enflansch tbe- festigt ist und dessen Speisespannung und Niessspan- nung je üb. er einen Drehübertrager übertragen wird.
Bei einer solchen Anordnung ist es bekannt, die beiden Drehübertrager zu beiden Seiten des Luft- spaltmodulabors über den genannten Wellenflansch anzuordnen und ein die Statoren dieser Drehübertsa- ger tragendes Gehäse mittels Kugellagern ebenfalls auf den genannten beiden WellenfDansch zu llagern.
Eine solche Anordnung kann nicht untel allen Umständen zur Anwendung gelangen, beispielsweise dann nichst, wenn die Welle ein sehr grosses Drehmoment zu übertragen hat und demzúfolge Ider Wellenquerschnitt entsprehend gross und die Messstrecke entsprechend lang ist und demzufloge die die messstrecke begrenzencden Flansche weit ausein mander liegen. Es hat sich fernidr-ezeigt, dal3 z.
B. bei Schiffwellen die Abstützung eines auf der Welle , gelagerten, die Drehübertragerstatoren tragenden Gehäuse bezüglich eines Schiffsrumpfteils, wie Boden ocrer Wand usw., nicht anögl. ich, ist, weil bei der Be1askung eides SchiXes oft eine Verschiebung der Welle stattfindet.
Die Erfindung will eine Lösung für dieses Problem geben. Die Erfindung besteht darin, dass bei einer Einrichtung, wie eingangs beschrieben, die Modu1atorzunge, an einem am ersten Wellenfl, ansch radial abgestützten und über eine hülse mit dem zweiten WellenflAnsch verbundenen Tragring befestigt ist und die Statoren der beiden Drehüber trager in eiinem direkt an elinem Wellenllager zü be festigenden Gehäuse sitzen.
Die Erfindung gestattet bei einer beliebig langen Messstrecke eine derart gedrungene Btauweise, daf3 das eine IEnde der Messstreckedirekt neben einem Welenlager angeordnet und das Gehäose oh. ne Ab stützung auf tder Welle direkt an diesem Lager befestigt werden kann.
Ein Aus±ührungsbeispiel der Erfindiung wird an han-der Zeichnung näher erläuter.
Eine Schiffswelle, von der nur ein kleines Stück 11 dargestellt ist, ist in einem Radiallager 12 mit einem lagerdeckel 13 gelagert. Nahe beim Lager , deek, el 13 ist aluf der Welle 11 ein die Messstrecke nach der einen Seite begrenzender Flanschring 14 mittels eines Keilringes 15 aufgekeit, Um den Flanschring 14 tauf Idie Schiffswelle.
aufbringen zu können ist er in Segmente aufgeteilt, die durch einen Gegenflanschring 16, der ebenfalls in Segmente aufgetilt ist, zusamnengehalten werden, indem die Segemente des einen Flansches die TrennElgen des anderlen Flanches ilbardegken und beige mittels Schrauben 17 zusammengeschraubt sind.
Uberhaupt sind alle Ringe und Hüls en, die rotieronden und die festen, welche das Gehäuse bilden, aus Segmenten zjusammengestzt und durch Schrauben mig die Trennfugen überlappenden Segmente eines anderen Rin°zes verbunden. Das Aufspannen des Flansch ringos 14 auf die Welle erfolgt mittels eines am Flanschria3g 14 geführungen Spannringes 18, der mittels Schrauben 19 gegen der Flanschring gezogen wird und dabei, den Keilring 15 zwsichen die Welle und den Flanschring presst.
Auf der anderen Seite ist die Messstrecke durch einen Flanschring 20 begnenzt, der mittels eines Keilringes 21 auf der Welle 11 festgeklemst ist.
Der Flanschring 20 ist mit einem Gegenflanschring 22 mittels Schrauben 23 zusammiengeschraubt und miteels eines Spannringes 24 und Schrauben 25 auf die W > elle 11 aufgespannt, wie für die andere Seite beschrieben ist.
Im Gegenflanschring 22 geführt und èst mit diesem verbudnen ist eine Hülse 26, die gegen den ersten Flansch 14 tgerichtet ist und lan ihrem Ende einen Tragring 27 triigt,-der mittels kalibrierten Segmenten 28 auf dem ersten Flanschring 14 radial abgestützt ist. Die Hülse 26 und der Tragring 27 sind wie der Gegenflanschring 22 segmentiert, und der Tragring 27 ist durch einen segmentierten Ge genr. ing 29 mittels Schraubíen 30 zusammengehalten.
Die Sagmante 28 liegen auf einer kalibrierten Zylin zderfiäche. am Flanschring 14 und in einer ebenfialls kalibrieten Zylinderfläche am Tragring 27, wodurch der Tragring 27 zur Welle genau zentriert ist.
Wenn , aber infolge der Belastung der Welle die die Messstrecke begrenzenden Wellenguenschnitte sich gegeneinander verdrehen, welche Verdrehung gemessen werden soll, so verdreht sich auch, iiber iden Flansch- ring 20 und die Hülse 26 ider Tragring 27 um den gleichen Winkel gegen den Flanschring 14, oh-nie durch die Segmente 28 behindert zu werden.
Am ersten Flianschnng 14 sitzt der Stator 31 eines luftspaltmodulators mit icht näher dargestelten zwei gegeneinandengenichtenten, je eine Spule mit zwei Wicklungen tragenden und einen LuftspalX Xbildenden Polen. Am Tr. agring 27 sitzt ei. ne n dén Luftspalt ragende Mondultorzunge 32, die sich ent- sprechend der Wellenbelastung im Luftspalt verschiebt und in den nicht Idangesbellten, an sich bekannten differentialgeschalteten Wicklungen die Induktion ändert.
Die Modulatoraunge 32 sitzt an einem bangential im Tragrinig 27 verschisibbaren Schlitte 33, der mittels einer Schraubspiendel 34 verstellb ! ar ist, um die Modulatorzunge genau auf die Luftspaltmitte einstellen zu können.
Die Speisung und Spannungsabnahme von den Modultorspulen erfolgt über zwei einander gleiche Drehübertrager, von denen der eine über dem Flanschring 14, der andere über dem Tragring 27 anigeordnetiist. Der Rotorringkern 35 eines Dreh- ubetragers ist segmentiert und liegt in einer Um fan, asnut am Flanschring 14 bzw. am Tragring 27.
Die Rotorwicklung 36 ist umlaufend und wird bei der Montage in die Nut des Rotorringkerns 35 gewieckelt und die Wicklungsenden mit den Wicklungs en, den, der Modulatorspulen verlötet. Der Sbator eines jeden Drehübertragers wird aus drei Segmentkernen 37 gebildet, die einzeln in der Umfangsrichtung umwickelt sind. Dadurch erscheint die Statorwicklung 38 in der Zeichnung in zwei Schichten. Diese Statorsegmente 37, 38 sind je in einen Spulenhalter 39 aus Isolierkunststoff eingegeossen und in einer -Nut, im Geh. äusemantel 40 befestigt.
Der Gehäusementel 40 des Stators hat iwan seine Enden je einen aufgeschweissten Flanschring 41, 42 und ist segmentiert. Diese Flanschringe sind je mit einem segmentierten, die Segmentfugen überdecken den Gegenring 43 bzw. 44 mitbels Schrasuben 45 zusammengeschraubt. An den Gegenninlg 44 ist ein segmentierber Abschlussring 46. mittels Schrauben 47 angeschraubt, welcher das Statorgehäuse gegen die Welle 11 verschliesst.
Der Gegenring 43 ist auf einen segmlentierten Flansch 48 mitbels Schrauben 49 ange- schrabut, welcher auf Distanscheiben 50 liegend mitrtels Schrauben 51 an den lagerdeckel 13 sangle- schraubt liSt.-
Weil für die Bestimmung der Leistung, welche von einer rotierden Welle übertragen wird, ausser dem Drehmoment noch die Drehzahl bekannt sein muss, werden elektrische Messwertgeber für das Dreh- moment mit einem Messwertgeber für die Drehzahl komJbi.
niert. Die Drehzahl-messuna lich in-ider Weise, dal3 ein auf der Welle sitzender Zahnkranz in einem elektrischen Messwertgeber eine tonfrequenbe Wechselspannunlg induziert, lderen Frequenz, die der Drehzahl der Welle proportional ist, gemessen wird. Die Erfindung gestattet in sehr vorteilhafter Weise die Kombinatio n eines Drchzahlgebers mit dem Drehmomentgeber. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der mit idem, ersten Wellerdlianech 14 zusammengeschraubte Gegenring 16 an seinem Umfang mit Zähnen 60 versehen, welche in einlem nicht dargestellen Messwertgeber die tonfrequente Messwertspannung induzieren.
Die Erfindung gestattet, den elektrischen Messwertgeber fur die Drehmomentmessung am einen Kendo der Messstrecke auf der Welle auzubringen, und infolge der möglichen gedrungenen Bauweise kann das Statorgehäuse mit den Drehübertragerstatoren an einem Wellenlager abgestützt werden, wodurch andere Abstützeinrichtungen, die z. B. bei Belastung eines Schiffsurmpfes mit einer LadulDg Ibezüglich Ider Schiffspropellerwelle nichet stabil sind, vermieden werden.