CN103502784A - 转矩传感器设备和带有转矩传感器设备的轴 - Google Patents
转矩传感器设备和带有转矩传感器设备的轴 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103502784A CN103502784A CN201280022047.7A CN201280022047A CN103502784A CN 103502784 A CN103502784 A CN 103502784A CN 201280022047 A CN201280022047 A CN 201280022047A CN 103502784 A CN103502784 A CN 103502784A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- torque sensor
- sensor
- torque
- equipment
- linear slide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
- G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
- G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
- G01L3/10—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
- G01L3/101—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C3/00—Shafts; Axles; Cranks; Eccentrics
- F16C3/02—Shafts; Axles
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
- G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
- G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
- G01L3/10—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
- G01L3/101—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means
- G01L3/102—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means involving magnetostrictive means
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Ocean & Marine Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Abstract
本发明涉及一种带有非接触地工作的转矩传感器(1)的转矩传感器设备,其中转矩传感器(1)布置在电驱动的线性滑动件(13)上。
Description
技术领域
本发明涉及一种带有非接触地工作的转矩传感器的转矩传感器设备。此外,本发明涉及一种带有具有转矩传感器设备的轴部分的轴。
背景技术
铁磁材料的导磁性受到机械应力的影响。已知为磁弹性效应的此物理效应可用于测量旋转物体中的转矩,因为转矩在旋转的物体中产生应力。已知一系列不同的传感器,所述传感器使用磁弹性效应以便非接触地检测例如轴的转矩。磁弹性传感器的特征是高精度,其中,再标定与参考标记的起动一样较少需要。
用于测量驱动轴的转矩的磁弹性转矩传感器例如从DE102009008074A1中已知。在此文献中描述一种用于检测轴的转矩的测量设备,所述测量设备包括以距轴的表面以预先确定的间隙距离定位的转矩传感器。
为测量机器的传力轴上的转矩,电磁线圈非接触地布置为距轴的表面具有小的距离,所述电磁线圈以信号变化来响应于对于轴或自身为铁磁性的轴上的铁磁层的导磁性的改变。为此,轴必须受到扭转应力,即铁磁性转矩传感器必须沿轴布置在驱动转矩和与之相反地作用的反作用转矩之间。由铁磁性材料形成的轴因此是测量设备的部分。
当在测量期间发生轴的位置变化时,对于传感器和轴之间的距离很敏感地响应的测量结果受到位置变化的影响。垂直于轴的旋转轴线的十分之几毫米的运动已明显地降低转矩传感器的测量精度。尤其在其中使用大尺寸的轴进行力传递的技术应用中,轴的此位置变化不能以经济上可行的技术成本来克服。因此,在DE102009008074A1中建议,转矩传感器通过包围轴的环定位在轴上。此外,环与壳体部分连接,保证其随同轴旋转。在此,环围绕枢转轴线可枢转且在轴的径向方向上可移动地固定在壳体部分上,使得环可随同轴运动。环在轴上的支承在此通过轴承套、滑动套或球轴承进行。
发明内容
考虑到现有技术,本发明所要解决的技术问题是提供一种带有非接触的转矩传感器的有利的转矩传感器设备。本发明的另外的技术问题是提供有利的轴。
第一技术问题通过根据权利要求1的转矩传感器设备解决,第二技术问题通过根据权利要求14的轴解决。从属的权利要求包含了本发明的各有利的构造。
根据本发明的转矩传感器设备具有非接触地工作的转矩传感器。所述转矩传感器布置在电驱动的线性滑动件上。
转矩传感器布置在电驱动的线性滑动件上实现了即使在物体位置变化时,也可将转矩传感器距待测量的物体的尤其是距轴的距离保持在合适的范围内。在此,不需要通过包围轴的环将转矩传感器定位在轴上。因此,也不需要在轴上提供导致附加的磨损的附加的球轴承或类似的轴承。
有利地,根据本发明的转矩传感器还包括距离传感器,所述距离传感器与转矩传感器一起布置在线性滑动件上,使得所述距离传感器允许测量距应确定其转矩的物体的距离。以此方式实现了精确地调节转矩传感器距物体的距离,且检测可能出现的距离波动且在测量信号分析中加以考虑。此外,当存在与距离传感器连接的且为输出控制信号与线性滑动件连接的控制单元时,实现了带有转矩传感器的物体的自动起动。控制单元在此基于由距离传感器输出的距离信号确定控制信号,其中控制信号代表了转矩传感器的通过电驱动的线性滑动件所移动的量,所述移动的量将转矩传感器以预先给定的距离移近物体。
在根据本发明的转矩传感器的扩展中,转矩传感器距物体的距离在测量期间保持恒定或保持在预先给定的距离范围内。为此,控制单元基于借助于距离传感器测量的距离与预先给定的额定距离的偏差确定控制信号。然后,控制信号代表转矩传感器通过电驱动的线性滑动件进行的移动,所述移动是将转矩传感器保持在额定距离上或预先给定的距离范围内所需的移动。如果在下文中涉及额定距离,则所述额定距离是包括给出了转矩传感器距待测物体的允许距离的距离范围。
此外,根据本发明的转矩传感器设备可包括非接触的温度传感器,所述温度传感器布置为使其允许非接触地测量其转矩应被确定的物体的温度。温度测量是有利的,因为应测量其转矩的物体的温度对于测量具有影响。因此,由转矩传感器测量的数据可根据温度在需要时被修正。作为温度传感器,合适的是红外传感器。
为保护转矩传感器和保护其转矩应被确定的物体,转矩传感器必要时可与距离传感器和/或温度传感器一起布置在另外的线性滑动件上,所述另外的线性滑动件在所述电驱动的线性滑动件上沿与之相同的方向可移动地布置。另外的线性滑动件通过弹簧被压在电驱动的线性滑动件上的一个止动位置。所述线性滑动件可克服弹簧力从此止动位置中移出。如果例如由于其转矩应被测量的物体的突然运动导致在传感器和物体之间发生接触,则此另外的线性滑动件允许转矩传感器的避让,以此尤其可避免物体的损坏。为也可避免转矩传感器的损坏以及可能的距离传感器和/或温度传感器的损坏,转矩传感器必要时可与距离传感器和/或必要时可与温度传感器一起配有距离保持件,所述距离保持件在一个方向上突伸出转矩传感器且可能突伸出距离传感器和/或温度传感器,在所述方向上相对于转矩传感器设有其转矩应被确定的物体。在与物体接触的情况中,此物体不与转矩传感器接触而是与距离保持件接触,使得转矩传感器且可能地距离传感器和/或温度传感器被保护不受损坏。距离保持件可例如是包围可能与距离传感器和/或可能与温度传感器一起的转矩传感器的金属环,所述金属环的轴向方向对应于电驱动的线性滑动件的运动方向。
为保护转矩传感器和可能地距离传感器和/或温度传感器不受环境的影响,可存在带有至少一个用于转矩传感器的开口且可能地用于距离传感器的开口和/或可能地带有用于温度传感器的开口的壳体。用于转矩传感器、距离传感器和温度传感器的开口在此可以分别是相互分开的开口,或是用于所有传感器的共同的开口。电驱动的线性滑动件具有一个测量位置,在所述测量位置中转矩传感器可能地与距离传感器和/或与温度传感器一起布置在开口的区域内,使得壳体不影响测量。当电驱动的线性滑动件处于测量位置时,距离保持件尤其是可突伸出壳体。
通过另外的线性滑动件和距离保持件,在意外接触的情况下可被动地保护其转矩应被确定的物体或传感器或多个传感器。但希望的是尽可能避免物体和转矩传感器设备之间的接触。为此目的,可存在主动保护装置,所述主动保护装置与距离传感器连接以便接收其距离信号。保护装置监测距其转矩应被确定的物体的距离,且如果低于预先给定的最小距离则线性滑动件从物体运动开。当然,此主动保护装置可作为物体和测量设备的保护而存在,但此主动保护装置也作为另外的线性滑动件和/或距离保持件的补充而存在。在后者情况中,另外的线性滑动件和/或距离保持件对于如下情况提供了附加的被动保护,即在所述情况中,该轴对于电驱动的线性滑动件通过主动保护装置所导致的驶回过快地运动。
转矩传感器设备可装配有分析单元,所述分析单元与转矩传感器和距离传感器连接以用于接收各信号,且通过考虑距物体的距离来确定其转矩应被确定的物体的转矩。补充地或替代地可存在分析单元,所述分析单元与转矩传感器和温度传感器连接以用于接收各信号,且通过考虑物体的温度来确定其转矩应被确定的物体的转矩。如果存在温度传感器以及距离传感器,分析单元可尤其可以与温度传感器和距离传感器连接,以便接收其各自的测量信号,且通过考虑距离以及物体的温度来确定转矩。
当待测量的物体由铁磁性材料制成或具有铁磁性表面层时,作为根据本发明的转矩传感器设备的转矩传感器,合适的特别是磁弹性转矩传感器。
此外根据本发明,提供一种带有至少一个轴部分的轴,所述轴部分具有至少一个根据本发明的转矩传感器设备。尤其在轴部分内存在至少两个根据本发明的转矩传感器设备。但多于两个的转矩传感器设备也是可行的。如果存在至少两个转矩传感器设备,则它们可均匀地分布在其转矩应被确定的物体的周部上。更多的转矩传感器设备的分布提高了冗余且实现了通过比较借助不同的转矩传感器设备检测到的转矩及早地识别出转矩确定中的错误。
根据本发明的轴特别地适合于使用在装配有所谓的单轴设备的燃气和蒸汽涡轮机发电厂中。在此燃气和蒸汽涡轮机发电厂中,蒸汽涡轮机和燃气涡轮机布置在共同的轴上,所述轴将转矩传递到发电机。为优化此蒸汽涡轮机和燃气涡轮机发电厂的运行,有意义的是识别蒸汽涡轮机和燃气涡轮机的单独的功率。目前为止,仅从发电机功率确定了总功率。然后,蒸汽涡轮机和燃气涡轮机的单独的功率根据模型计算确定。属于蒸汽涡轮机的轴部分和属于燃气涡轮机的轴部分的精确关系目前不直接确定。
通过根据本发明的转矩传感器,当在蒸汽涡轮机的轴部分以及在燃气涡轮机的轴部分内分别存在至少一个根据本发明的转矩传感器设备时,可直接确定蒸汽涡轮机和燃气涡轮机的单独的功率。
附图说明
本发明的另外的特点、特征和优点从如下的实施例的描述中通过参考各附图得到。
图1示出了处于静止位置的根据本发明的转矩传感器设备。
图2示出了图1中的处于测量位置的转矩传感器设备。
图3示意性地示出了从其转矩应被确定的物体观察的图1中的转矩传感器设备。
图4示出了带有包括多个根据本发明的转矩传感器设备的轴的燃气和蒸汽涡轮机发电厂。
图5以通过轴的横截面示出了转矩传感器设备的布置。
具体实施方式
用于根据本发明的转矩传感器设备的实施例在下文中参考图1至图3描述。图1示出了处于静止位置的转矩传感器设备,而图2示出了处于测量位置的设备。图3示出了从其转矩应被确定的物体的方向观察的传感器设备的视图。
根据本发明的转矩传感器设备包括转矩传感器1,所述转矩传感器1在本实施例中是磁弹性转矩传感器。此转矩传感器基于逆磁致伸缩效应,即铁磁性材料在受到机械应力时经历导磁性改变的效应。因为机械应力在外部通过拉力和压力也通过扭转所导致,所以逆磁致伸缩效应形成用于转矩测量,以便非接触地测量具有至少一个铁磁性表面层的、旋转的物体的转矩。
转矩传感器1与分析单元3连接,所述分析单元3接收由铁磁性转矩传感器1所检测的信号且确定物体的转矩,所述物体在本实施例的情况中是轴5,所述轴5在本实施例的情况中由铁磁性材料制成。因为逆磁致伸缩效应也取决于传感器1距物体5的距离以及物体5的温度,所以转矩传感器设备此外包括非接触地执行距离测量和温度测量的距离传感器7以及温度传感器9(见图3)。非接触的距离测量可例如基于借助于例如无线的电磁波、光波或红外波的运行时间测量或相位测量来进行,或借助于超声波来进行。为非接触地测量温度,例如考虑高温计。此外,分析单元3与转矩传感器1以及与距离传感器7和温度传感器9连接以便接收相应的测量信号。以此,转矩的确定可通过考虑转矩传感器1距物体5的当前距离或物体的当前温度来进行。如果可保证不发生距离变化或仅在测量精度所容许的限度内发生距离变化,则在对于转矩传感器1的信号的分析中可省去对于距离的考虑。当温度足够恒定,可相应地省去温度的测量,以便不导致超出所需的精度的测量歪曲。
各现有的传感器,即至少转矩传感器1且在本实施例中也包括距离传感器7和温度传感器9都以固定的相互空间关系布置在保持件11上。带有传感器1、7、9的保持件11安装在电驱动的线性滑动件13上。所述线性滑动件13用于借助于距离传感器7和控制回路将传感器定位在物体5前方。为此,控制回路包括控制单元15和加法器17,所述加法器17与距离传感器7连接以用于接收距离信号。加法器具有其上施加以距离信号的反转输入端,和其上施加以代表额定距离的额定信号的非反转输入端。然后,额定信号和距离信号之间的差被传递到控制单元15,所述控制单元15基于此差生成用于电驱动的线性滑动件13的控制信号,所述控制信号代表为将转矩传感器1与传感器置于额定距离或将其保持在额定距离上所需的移动。
另外在本实施例中,在控制单元15上实施了主动保护功能,使所述控制单元15也用作主动保护装置。此保护功能检测距物体5的当前距离,且如果达到或低于最小安全距离则迅速将电驱动的线性滑动件13从图2中所图示的工作位置收回。这种达到或低于最小安全距离可出现在物体5运动时。例如,在蒸汽和燃气涡轮机发电厂的高负荷运行状态中,轴可由于油压而浮起,这可能触发此类型的运动。
带有传感器1、7和9的保持件11在本实施例中不直接布置在电驱动的线性滑动件上,而是布置在弹簧加载的滑动件19上,所述滑动件19通过弹簧21压入电驱动的线性滑动件13的前方止动位置,如在图1和图2中所图示。当通过弹簧21的弹簧常数所确定的力F(见图2中的箭头)作用在带有传感器1、7、9的保持件11上时,所述滑动件19可克服弹簧21的弹簧力从此前方止动位置中压出。因此,此弹簧加载的滑动件19满足了被动保护功能,因为如果在前文中所述的主动保护装置不可足够快速地响应,这例如在对于电驱动的线性滑动件13而言物体5过快速地接近转矩传感器1的情况中可能发生,则所述弹簧加载的滑动件19在传感器与物体5接触的情况中屈服以便防止更大的损坏。
作为另外的被动保护系统,传感器设备包括保护环,所述保护环围绕转矩传感器1布置在保持件11上。保护环在此突伸出转矩传感器1的前端,使得在与其转矩应被确定的物体5接触的情况中,转矩传感器1被保护不受到损坏。尤其是所有三个安全功能的组合是在意外接触情况中的对于物体5和转矩传感器1的良好的保护。如果距离传感器7或温度传感器9与转矩传感器1相同远地突伸出保持件,则这些传感器也可设有此保护环。但通常足够的是,这些传感器设有在转矩传感器设备的运行期间最靠近物体5的那个保护环。这通常是转矩传感器1。
带有传感器1、7、9的保持件11、电驱动的线性滑动件13以及弹簧加载的线性滑动件19布置在壳体25内,所述壳体25保护这些元件不受环境影响。在本实施例中,在此壳体内也设有分析单元3以及控制回路。壳体25具有开口43、45、47,所述开口43、45、47实现了各传感器的通过或对于物体5的直接观察。
如果在转矩传感器设备的运行中要开始测量,则传感器1、7、9借助于电驱动的线性滑动件以及距离传感器7和控制回路定位在物体5前方的额定距离处。采集传感器的数据且使之通过相应的转换算法转换为希望的文件格式。因为磁弹性转矩传感器设备1的测量值取决于物体5的温度以及转矩传感器1距物体5的距离,所以在本实施例中在分析单元3的分析算法中考虑到所述温度和距离。虽然借助于电驱动的线性滑动件13调节该距离且将其保持恒定,但该距离附加地在分析算法中被考虑,这例如当该距离在可允许限度以内波动的情况下,其中不借助于电驱动的线性滑动件13再定位,导致转矩测量的更高的精确性。用于修正由转矩传感器1所提供的信号的数据可从传感器设备安装之后的一次性校准中获取。如果物体5在转矩测量期间改变位置,则这因此可在小的运动的情况下可仅通过算法补偿。在物体5的运动更大时,借助于电驱动的线性滑动件13再控制。
分析单元13可在不同于图1至图3中所图示的实施例的变体中布置在壳体25的外部,例如布置在功业计算机中。在此情况中,传感器设备构造有数据记录模块,所述数据记录模块将模拟的传感器信号数字化且将其传递到布置在远处的数据处理模块,例如布置在工业计算机内的数据处理模块中。数据处理模块在此可实现为硬件或软件。在数据处理模块中,以相应的算法分析数据且将结果发送到控制台。此外在数据处理模块中,可整合用于控制电驱动的线性滑动件13和/或主动安全功能的控制回路。当转矩传感器设备的壳体25仅应含有必需的元件时,或当对电驱动的线性滑动件13分析和控制集中时,此构造是特别地适合的。
在图4和图5中图示了用于根据本发明的转矩传感器设备的应用示例。这些附图示出了根据单轴设备构思构建的组合的燃气和蒸汽涡轮机发电厂。这意味着燃气涡轮机27和在本实施例中分别包括用于低压的涡轮机29、用于中压的涡轮机31和高压涡轮机33的蒸汽涡轮机与发电机35和用于涡轮机27的压缩机共同地布置在共同的轴5上。燃气涡轮机27通过在燃烧室39内燃烧的空气燃料混合物的燃烧气驱动,蒸汽涡轮机通过在蒸汽生成器41内借助于燃气涡轮机27的废热而产生的蒸汽驱动。在此类设备中,为优化运行,有意义的是分别识别蒸汽涡轮机和燃气涡轮机的单独的功率。目前,此功率由发电机功率和模型来确定。对于单独的轴部分的精确关系目前是未知的。
在本实施例中,借助于根据本发明的转矩传感器设备确定了单独的轴部分的各转矩。为此,转矩传感器设备(在图4和图5中仅以其壳体25图示)布置在轴5的不同的轴部分上,如在图4中所示。在此,在附图中所示的转矩传感器设备的位置仅是可能的位置的示例。尤其不需要在所图示的位置的每个上存在转矩传感器设备25。在哪个位置上存在转矩传感器设备25通常取决于应通过转矩获得何种轴部分信息。
基本上,当轴5的部分上存在唯一一个转矩传感器设备25时足以。但为实现升高的冗余,可有利的是将至少两个转矩传感器设备25围绕轴5的周部布置,如例如在图5中所图示。在图5中在此选择的布置还实现了通过转矩传感器设备的距离传感器7在轴5的振动的情况中确定振动方向。为实现此情况,需要使转矩传感器设备25不处在通过轴中点的共同的线上。虽然转矩传感器设备也不必相互成90°布置,但这在应确定二维振动模式的情况中是有利的布置。此外,作为在图5中所示的两个转矩传感器设备25的替代,可提供三个或更多的例如可以以规则的距离围绕轴5的周部分布的转矩传感器设备。但在冗余的意义上,两个转矩传感器设备已足够。
参考图1至图3所描述的转矩传感器设备,以及参考图4和图5所描述的轴,阐述了本发明的示例的实施形式,但此实施形式也可改变。因此,壳体25在本实施例中具有用于转矩传感器1、距离传感器7和温度传感器9的三个分开的开口43、45、47。在距离传感器7和温度传感器9的情况中,各开口也可使用可穿透传感器所使用的频率范围的电磁波的板封闭。但基本上也可存在用于三个传感器的共同的开口,如在图3中以虚线图示。相应地,尤其是当距离传感器7和温度传感器9与转矩传感器1一样远地突伸出保持件11时,保护环也可围绕所有三个传感器延伸。此外,也存在如下可能性,作为保护环23的替代仅提供具有销、部分环或其他合适的几何形状的形式的距离保持件。在此,仅需保证在转矩传感器设备和其转矩应被确定的物体之间的接近过大的情况中,距离保持件和转矩传感器设备首先与物体接触。此外,应保证距离保持件的稳定性和形状,使其在接触的情况中不折断且尽可能不损坏物体。
轴也可与在图4和图5中所图示的情况不同。因此,轴不必一定是燃气和蒸汽涡轮机发电厂的轴。如果轴是燃气和蒸汽涡轮机发电厂的部分,则在发电厂的蒸汽区域内的涡轮机的数量可与图4和图5中所图示的情况不同。也不必使得轴完全地由铁磁性材料制成。轴在测量区域内具有铁磁性表面层足以。此外,也存在如下可能性,即作为围绕周部布置的冗余转矩传感器设备的替代或补充,在轴5的轴向方向上并排布置不同的转矩传感器设备。最后,应注意的是在图4中所图示的设备仅是多个可能的单轴设备构思的一个。在替代的构思中,发电机可布置在燃气涡轮机和蒸汽涡轮机之间,其中则在发电机和蒸汽涡轮机之间也可存在联接。
本发明实现了例如用于测量带有单轴设备构思的燃气和蒸汽涡轮机发电厂的轴的轴部分内的转矩的转矩传感器的简单的结构和很大程度上无故障的运行。这通过传感器在电驱动的线性滑动件上的布置实现,借助于所述线性滑动件,传感器可定位在轴上且所述线性滑动件在不使用或故障的情况中将传感器收回到壳体内以用于保护。此外,该构造包括弹簧加载的装置,所述装置阻止了轴不希望地碰撞到传感器上。如果发生此碰撞,则此外金属环或另外的合适的距离保持件至少保护转矩传感器不受损坏,其中所述金属环或距离保持件阻挡了碰撞。此外,存在控制,所述控制在小于安全距离时将传感器收回到壳体内。特别地,在带有单轴设备构思的燃气和蒸汽涡轮机的高负荷运行中此构造提供这种优点,因为轴在起动时可能浮起且传感器和轴之间的距离在此改变。转矩传感器设备的结构和测量的方式构造为使得实现了对于轴的扭矩和扭转振动的测量的尽可能高的精度。
Claims (15)
1.一种带有非接触地工作的转矩传感器(1)的转矩传感器设备,其特征在于,所述转矩传感器(1)布置在电驱动的线性滑动件(13)上。
2.根据权利要求1所述的转矩传感器设备,其特征在于,距离传感器(7)在所述线性滑动件(13)上还布置为,使得所述距离传感器(7)允许测量距其转矩应被确定的物体(5)的距离。
3.根据权利要求1或2所述的转矩传感器设备,其特征在于,具有控制单元(15),所述控制单元:
-与所述距离传感器(7)连接,
-与所述线性滑动件连接以用于输出控制信号,和
-基于从所述距离传感器(7)输出的距离信号确定控制信号,其中,所述控制信号代表所述转矩传感器(1)的通过电驱动的线性滑动件(13)所移动的量,所述移动的量将所述转矩传感器(1)相对于所述物体(5)移动到预先给定的额定距离。
4.根据权利要求3所述的转矩传感器设备,其特征在于,所述控制单元(15)基于通过所述距离传感器(7)测量的距离与预先给定的额定距离的偏差确定所述控制信号,且所述控制信号表示所述转矩传感器(1)通过电驱动的线性滑动件(13)进行的移动,所述移动是将所述转矩传感器(1)保持在额定距离处所需的移动。
5.根据权利要求1至4中一项所述的转矩传感器设备,其特征在于,所述转矩传感器设备此外包括非接触的温度传感器(9),所述温度传感器布置为使得其允许其转矩应被确定的物体(5)的温度的非接触的测量。
6.根据权利要求1至5中一项所述的转矩传感器设备,其特征在于,至少所述转矩传感器(1)必要时可与所述距离传感器(7)和/或必要时与所述温度传感器(9)一起布置在另外的线性滑动件(19)上,其中,所述另外的线性滑动件(19)在所述电驱动的线性滑动件(13)上以可沿与其相同的方向移动的方式布置,通过弹簧(21)压入所述电驱动的线性滑动件(13)上的一个止动位置,且能克服弹簧力从所述止动位置中移出。
7.根据权利要求1至6中一项所述的转矩传感器设备,其特征在于,所述转矩传感器(1)必要时与所述距离传感器(7)和/或必要时与所述温度传感器(9)一起配有距离保持件(23),所述距离保持件(23)在一个方向上突伸出所述转矩传感器(1)且必要时突伸出所述距离传感器(7)和/或所述温度传感器(9),在所述方向上相对于所述转矩传感器(1)设有其转矩应被确定的物体(5)。
8.根据权利要求1至7中一项所述的转矩传感器设备,其特征在于,所述转矩传感器设备具有壳体(25),所述壳体带有用于所述转矩传感器(1)的开口(43),必要时带有用于所述距离传感器(7)的开口(45)和/或必要时带有用于所述温度传感器(9)的开口,且电驱动的线性滑动件(13)具有一个测量位置,在所述测量位置中,所述转矩传感器(1)必要时与所述距离传感器(7)和/或必要时与所述温度传感器(9)一起布置在所述各开口(43、45、47)的区域内。
9.根据权利要求7和8所述的转矩传感器设备,其特征在于,当所述电驱动的线性滑动件(13)处于所述测量位置时,所述距离保持件(23)突伸出所述壳体。
10.根据权利要求1至9中一项且根据权利要求2所述的转矩传感器设备,其特征在于,存在与所述距离传感器(7)连接的用于接收所述距离传感器的距离信号的主动保护装置(3),所述主动保护装置监测距其转矩应被确定的物体(5)的距离,且如果达到或低于预先给定的最小距离则所述电驱动的线性滑动件(13)从所述物体(5)移开。
11.根据权利要求1至10中一项且根据权利要求2所述的转矩传感器设备,其特征在于,所述转矩传感器设备具有分析单元(13),所述分析单元与所述转矩传感器(1)和所述距离传感器(7)连接以用于接收各信号,且通过考虑距其转矩应被确定的物体(5)的距离来确定所述物体(5)的转矩。
12.根据权利要求1至11中一项且根据权利要求5所述的转矩传感器设备,其特征在于,所述转矩传感器设备具有分析单元(3),所述分析单元与所述转矩传感器(1)和所述温度传感器(9)连接以用于接收各信号,且通过考虑距其转矩应被确定的物体(5)的温度来确定所述物体(5)的转矩。
13.一种根据前述权利要求中一项所述的转矩传感器设备,其特征在于,所述转矩传感器(1)是磁弹性转矩传感器。
14.一种轴(5),所述轴(5)带有至少一个具有至少一个转矩传感器设备(25)的轴部分,其特征在于,所述转矩传感器设备(25)是根据权利要求1至13中一项所述的转矩传感器设备。
15.根据权利要求14所述的轴(5),其特征在于,在所述轴部分中存在根据权利要求1至12中一项所述的至少两个转矩传感器设备(25)。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102011075400A DE102011075400A1 (de) | 2011-05-06 | 2011-05-06 | Drehmomentsensoranordnung und Welle mit einer Drehmomentsensoranordnung |
DE102011075400.8 | 2011-05-06 | ||
PCT/EP2012/056448 WO2012152515A1 (de) | 2011-05-06 | 2012-04-10 | Drehmomentsensoranordnung und welle mit einer drehmomentsensoranordnung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN103502784A true CN103502784A (zh) | 2014-01-08 |
CN103502784B CN103502784B (zh) | 2016-06-29 |
Family
ID=45974323
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201280022047.7A Expired - Fee Related CN103502784B (zh) | 2011-05-06 | 2012-04-10 | 转矩传感器设备和带有转矩传感器设备的轴 |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9217682B2 (zh) |
EP (1) | EP2684017A1 (zh) |
JP (1) | JP5813213B2 (zh) |
CN (1) | CN103502784B (zh) |
DE (1) | DE102011075400A1 (zh) |
RU (1) | RU2563604C2 (zh) |
WO (1) | WO2012152515A1 (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109313091A (zh) * | 2016-06-02 | 2019-02-05 | 通用电气公司 | 涡轮发动机轴转矩感测 |
CN115371741A (zh) * | 2022-10-24 | 2022-11-22 | 华东交通大学 | 一种推进电机推力、转速和转矩检测系统及方法 |
Families Citing this family (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10018070B2 (en) | 2013-09-30 | 2018-07-10 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for operating a turbomachine, wherein an efficiency characteristic value of a stage is determined, and turbomachine having a device for carrying out the method |
DE102014213763A1 (de) | 2014-07-15 | 2016-01-21 | Siemens Aktiengesellschaft | Sensorvorrichtung mit einem Sensorelement für mechanische Spannungen |
DE102014213747A1 (de) | 2014-07-15 | 2016-01-21 | Siemens Aktiengesellschaft | Sensorvorrichtung mit einem auf dem magnetoelastischen Effekt beruhenden Sensorelement und Kugelführung |
DE102014215723A1 (de) | 2014-08-08 | 2016-02-11 | Siemens Aktiengesellschaft | Sensorvorrichtung mit einem Sensorelement für mechanische Spannungen und Greifer mit mechanischen Greifgliedern |
DE102015201507A1 (de) | 2015-01-29 | 2016-08-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Sensorvorrichtung zur Positionsermittlung und Verfahren zur Positionsermittlung |
US9618408B2 (en) | 2015-02-26 | 2017-04-11 | General Electric Company | System and method for torque transducer and temperature sensor |
FR3046841B1 (fr) * | 2016-01-20 | 2018-02-02 | Safran Helicopter Engines | Couplemetre a torsion |
CN106017758B (zh) * | 2016-05-19 | 2018-12-07 | 哈尔滨工程大学 | 一种电机动静态转矩同步在线测试装置与测试方法 |
CN105954602B (zh) * | 2016-05-23 | 2018-06-26 | 厦门大恒科技有限公司 | 一种大气电场信号跟随式测试仪及其测试方法 |
US10359324B2 (en) | 2016-08-18 | 2019-07-23 | General Electric Company | Non-contact magnetostrictive sensors and methods of operation of such sensors |
US10185021B2 (en) * | 2016-12-14 | 2019-01-22 | General Electric Company | Non-contact magnetostrictive sensor alignment methods and systems |
US10473535B2 (en) | 2017-01-27 | 2019-11-12 | General Electric Company | Methods and systems for non-contact magnetostrictive sensor runout compensation |
DE102017107716B4 (de) | 2017-04-03 | 2018-11-29 | Trafag Ag | Drehmomentmessgeber und Drehmomentsensor sowie Herstellverfahren und Messverfahren |
US10677676B2 (en) | 2017-09-06 | 2020-06-09 | Bently Nevada, Llc | Non-contact magnetostrictive sensor alignment |
DE102018114785A1 (de) | 2018-04-13 | 2019-10-17 | Trafag Ag | Verfahren zum Herstellen einer Planarspulenanordnung sowie eines damit versehenen Sensorkopfes |
DE102019108898B4 (de) * | 2019-04-04 | 2022-08-04 | Trafag Ag | Vorrichtung und Anordnung zur Belastungsmessung an einem Testobjekt, insbesondere einer Fahrwerkskomponente |
RU202477U1 (ru) * | 2020-09-07 | 2021-02-19 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие «Томская электронная компания» | Устройство измерения крутящего момента электропривода |
CN112033467A (zh) * | 2020-09-10 | 2020-12-04 | 南京力源汽车零部件有限公司 | 一种汽车微型电机检测机构 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2636086A1 (de) * | 1976-08-11 | 1978-02-16 | Zahnradfabrik Friedrichshafen | Messwertaufnehmer zum beruehrungslosen messen von werkstoffspannungen, insbes. von drehmomenten an rotierenden wellen, insbes. bei extremen umgebungsbedingungen |
JPH04299226A (ja) * | 1991-03-28 | 1992-10-22 | Kubota Corp | トルクセンサの温度補償装置 |
CN1066125A (zh) * | 1991-04-22 | 1992-11-11 | 成都科技大学 | 曲轴摩擦转矩和窜动自动检测设备 |
US5426986A (en) * | 1993-07-15 | 1995-06-27 | Northern Research & Engineering Corporation | Absorption dynamometer torque measuring device and calibration method |
CN1946545A (zh) * | 2004-09-09 | 2007-04-11 | 株式会社放电精密加工研究所 | 冲压装置 |
CN101050795A (zh) * | 2006-04-08 | 2007-10-10 | 卢克摩擦片和离合器两合公司 | 转矩传递装置 |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59142739U (ja) | 1983-03-15 | 1984-09-25 | 日産自動車株式会社 | トルク検出装置 |
JPS6088335A (ja) | 1983-10-19 | 1985-05-18 | Nissan Motor Co Ltd | トルク検出装置 |
JPS6333634A (ja) | 1986-07-28 | 1988-02-13 | Aisin Warner Ltd | トルク検出装置 |
EP0528847B1 (en) | 1990-04-24 | 1994-09-28 | Schering Corporation | Soluble, truncated gamma-interferon receptors |
JPH05126655A (ja) | 1991-10-31 | 1993-05-21 | Mazda Motor Corp | 磁気記録式センサ |
JPH08136375A (ja) | 1994-11-09 | 1996-05-31 | Omron Corp | 回転工具、該回転工具を支持するブッシュおよびトルク検出装置ならびに工作機械システム |
US6047605A (en) * | 1997-10-21 | 2000-04-11 | Magna-Lastic Devices, Inc. | Collarless circularly magnetized torque transducer having two phase shaft and method for measuring torque using same |
JP2000019032A (ja) | 1998-06-29 | 2000-01-21 | Suzuki Motor Corp | トルクセンサ装置 |
RU2342632C2 (ru) | 2006-11-30 | 2008-12-27 | Равиль Масгутович Галиулин | Оптоэлектронное устройство контроля резьбы трубных изделий |
DE102008013059B4 (de) * | 2008-03-06 | 2017-12-14 | Sew-Eurodrive Gmbh & Co Kg | System mit Getriebe |
DE102009008074A1 (de) | 2009-02-10 | 2010-08-12 | Siemens Aktiengesellschaft | Messanordnung und Verwendung zum Erfassen des Drehmomentes |
AT11331U3 (de) * | 2010-01-14 | 2011-01-15 | Avl List Gmbh | Verfahren und vorrichtung zum kalibrieren einer drehmomentenmesseinrichtung |
US20130291657A1 (en) * | 2012-04-02 | 2013-11-07 | Ashish S. Purekar | Apparatus and method for non contact sensing of forces and motion on rotating shaft |
-
2011
- 2011-05-06 DE DE102011075400A patent/DE102011075400A1/de not_active Withdrawn
-
2012
- 2012-04-10 WO PCT/EP2012/056448 patent/WO2012152515A1/de active Application Filing
- 2012-04-10 US US14/115,203 patent/US9217682B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2012-04-10 JP JP2014508727A patent/JP5813213B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2012-04-10 EP EP12714671.0A patent/EP2684017A1/de not_active Withdrawn
- 2012-04-10 CN CN201280022047.7A patent/CN103502784B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2012-04-10 RU RU2013150507/28A patent/RU2563604C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2636086A1 (de) * | 1976-08-11 | 1978-02-16 | Zahnradfabrik Friedrichshafen | Messwertaufnehmer zum beruehrungslosen messen von werkstoffspannungen, insbes. von drehmomenten an rotierenden wellen, insbes. bei extremen umgebungsbedingungen |
JPH04299226A (ja) * | 1991-03-28 | 1992-10-22 | Kubota Corp | トルクセンサの温度補償装置 |
CN1066125A (zh) * | 1991-04-22 | 1992-11-11 | 成都科技大学 | 曲轴摩擦转矩和窜动自动检测设备 |
US5426986A (en) * | 1993-07-15 | 1995-06-27 | Northern Research & Engineering Corporation | Absorption dynamometer torque measuring device and calibration method |
CN1946545A (zh) * | 2004-09-09 | 2007-04-11 | 株式会社放电精密加工研究所 | 冲压装置 |
CN101050795A (zh) * | 2006-04-08 | 2007-10-10 | 卢克摩擦片和离合器两合公司 | 转矩传递装置 |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109313091A (zh) * | 2016-06-02 | 2019-02-05 | 通用电气公司 | 涡轮发动机轴转矩感测 |
CN109313091B (zh) * | 2016-06-02 | 2021-01-26 | 通用电气公司 | 涡轮发动机轴转矩感测 |
CN115371741A (zh) * | 2022-10-24 | 2022-11-22 | 华东交通大学 | 一种推进电机推力、转速和转矩检测系统及方法 |
CN115371741B (zh) * | 2022-10-24 | 2023-01-17 | 华东交通大学 | 一种推进电机推力、转速和转矩检测系统及方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5813213B2 (ja) | 2015-11-17 |
JP2014513302A (ja) | 2014-05-29 |
US9217682B2 (en) | 2015-12-22 |
WO2012152515A1 (de) | 2012-11-15 |
US20140260685A1 (en) | 2014-09-18 |
RU2013150507A (ru) | 2015-05-20 |
CN103502784B (zh) | 2016-06-29 |
RU2563604C2 (ru) | 2015-09-20 |
EP2684017A1 (de) | 2014-01-15 |
DE102011075400A1 (de) | 2012-11-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103502784A (zh) | 转矩传感器设备和带有转矩传感器设备的轴 | |
US10180079B2 (en) | Communicating signal between rotating antenna and plurality of stationary antennae based on displacement | |
EP2630339B1 (en) | A diagnostic system and method for monitoring operating conditions of components of a turbine machine | |
US9284849B2 (en) | Device for monitoring the flapping and/or lag behavior of a blade of a rotorcraft rotor | |
US8606541B2 (en) | Combined amplitude and frequency measurements for non-contacting turbomachinery blade vibration | |
US8333551B2 (en) | Embedded fiber optic sensing device and method | |
US10808864B2 (en) | System and method for controlling a field device | |
CN103454014A (zh) | 光纤传感系统 | |
CA2970653A1 (en) | Shaft shear detection in gas turbine engines | |
US20180328223A1 (en) | Turbine Overspeed Trip Test System | |
CN107328478B (zh) | 一种基于三波段辐射光测量涡轮叶片温度及发射率的方法 | |
CN103791917B (zh) | 光纤陀螺振动-温度交联耦合度的测试方法 | |
US9670793B2 (en) | IR sensor/system for detection of heating associated with crack propagation during operation of rotating equipment | |
Ren et al. | Spindle-mounted self-decoupled force/torque sensor for cutting force detection in a precision machine tool | |
CN207769863U (zh) | 带轴瓦温度报警装置的电厂块煤颚式破碎机 | |
Violetti et al. | New microwave sensor for on-line blade tip timing in gas and steam turbines | |
CN105092045A (zh) | 一种回转窑胴体表面温度监控预警系统 | |
US10102688B2 (en) | Wireless data system for measuring relative motion of transmission components | |
US11073149B2 (en) | Pressure pump connecting rod monitoring | |
US10731505B2 (en) | System for sensing shifting of drive ring, compressor and gas turbine | |
CN106253587A (zh) | 一种新能源乘用车永磁电机温度高精度测量电路 | |
EP3380815B1 (en) | Multi-mode sensor | |
US20180328222A1 (en) | Turbine Overspeed Trip Test System | |
LIU et al. | Health Evaluation of Missile Control System based on RBF and SOM | |
CN113944548B (zh) | 燃气轮机联合循环机组单轴轴系功能的可靠性提高方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160629 Termination date: 20180410 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |