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Technisches
Gebiet
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Die
Erfindung betrifft eine Axiallagerverschleißdetektionsvorrichtung zum
Detektieren von Lagerverschleiß in
der Axialrichtung eines gekapselten Motors.
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Technischer
Hintergrund
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Im
Allgemeinen werden gekapselte Motoren hauptsächlich zum Antrieb von Pumpen
eingesetzt. Da sie in der Chemietechnik etc. eingesetzt werden, ist
eine hohe Zuverlässigkeit
erforderlich.
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Da
gekapselte Motorpumpen einen leckagefreien Aufbau haben, in dem
der gekapselte Motor und eine Pumpe integriert bzw. in einem einheitlichen Block
ausgeführt
sind, können
die inneren Zustände nicht
visuell überwacht
werden bzw. zu Überwachungszwecken
sichtbar gemacht werden. In vielen Fällen ist der Rotor des gekapselten
Motors, der das Schaufelrad der Pumpe antreibt, mittels eines Gleitlagers
gelagert, das durch die Pumpenflüssigkeit
geschmiert wird, und zum effektiven Betrieb des gekapselten Motors
müssen
die Verschleißzustände des Gleitlagers
von außen überwacht
werden.
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Wie
zum Beispiel in der aus der japanischen geprüften Patentveröffentlichung
Nr. 57-21924, der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung 10-80103
und der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung Nr. 11-148819
bekannt, ist eine Axiallagerverschleißdetektionsvorrichtung vorgeschlagen
worden, bei der axiale Detektionsspulen an beiden Enden in axialer
Richtung des Stators eines gekapselten Motors angeordnet sind, wobei
die axiale Position eines Rotors, der rotiert, während er durch ein Gleitlager
gelagert ist, durch Vergleich des Unterschiedes der an den Axialpositiondetektionsspulen erzeugten
Spannungen detektiert wird und das Maß des Lagerverschleißes in axialer
Richtung aus der axialen Position des Rotors ermittelt wird.
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6 ist ein Schaltbild einer
bekannten Axiallagerverschleißdetektionsvorrichtung.
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Eine
Axiallagerverschleißdetektionsvorrichtung 11 weist
Axialpositiondetektionsspulen Cf und Cr auf, die an den zwei Teilen
der Vorderseite und Rückseite
eines Stators angeordnet sind. Diese Axialpositiondetektionsspulen
Cf und Cr sind in Reihe verbunden und ein Mittelteil 12 ist
geerdet. Ein Endteil 13 der Axialpositiondetektionsspule
Cf an der Vorderseite des Stators ist über einen Verstärker 14 und eine
Gleichrichterglättungsschaltung 15 mit
einer Eingangsseite eines Differentialverstärkers 16 verbunden,
ein Endteil 17 der Axialpositiondetektionsspule Cr an der
Rückseite
des Stators ist über
einen Verstärker 18 und
eine Gleichrichterglättungsschaltung 19 mit
einer anderen Eingangsseite eines Differentialverstärkers 16 verbunden,
und die Ausgangsseite des Differentialverstärkers 16 ist über eine
Axialnullpunkteinstellschaltung 20 mit einem Ausgangskontakt 21 verbunden.
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Um
die axiale Position eines Rotors aus der Differenz der von den entsprechenden
Axialpositiondetektionsspulen Cf und Cr erzeugten Spannungen akkurat
detektieren zu können,
muss das Verhältnis
zwischen dem Signal der Differenz der von den entsprechenden Axialpositiondetektionsspulen Cf
und Cr erzeugten Spannungen und der axialen Position eines Rotors
eingestellt bzw, abgeglichen werden, d.h., eine Nullpunkteinstellung
muss durchgeführt
werden, und die Axialnullpunkteinstellschaltung 20 ist
für diese
Nullpunkteinstellung vorgesehen.
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Ein
verstellbarer Widerstand 22 ist mit der Axialnullpunkteinstellschaltung 20 verbunden,
eine negative Spannung V- einer Stromquelle mit konstanter Spannung
ist mit einem Kontakt 23 des verstellbaren Widerstands 22 verbunden
und eine positive Spannung V+ der Stromquelle mir konstanter Spannung
ist mit dem anderen Kontakt 24 des verstellbaren Widerstands 22 verbunden.
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7 ist eine graphische Darstellung,
die das Verhältnis
zwischen den an den Axialpositiondetektionsspulen Cf und Cr erzeugten
Spannungen und der axialen Position des Rotors zeigt.
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Die
Ordinate dieser graphischen Darstellung zeigt die an den Axialpositiondetektionsspulen
Cf und Cr erzeugten Ausgangswechselspannungen und die Abszisse zeigt
die axiale Position des Rotors an, wobei die mittige 0 mm Position
die mechanische Mittelstellung des Rotors, die linke negative Seite
die Rückseite
des gekapselten Motors und die rechte positive Seite die Vorderseite
anzeigt.
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Der
Punkt, an dem die Kurve der an der Axialpositiondetektionsspule
Cf erzeugten Spannung und die Kurve der an der Axialpositiondetektionsspule
Cr erzeugten Spannung einander schneiden, ist die elektrische Mittelstellung,
an der die an den jeweiligen Axialpositiondetektionsspulen Cf und
Cr erzeugten Spannungen gleich sind. Aus Konstruktions- oder Herstellungsgründen ergibt
sich eine Abweichung zwischen der elektrischen Mittelstellung und der
mechanischen Mittelstellung, und in dem in 7 gezeigten Fall beträgt die Abweichung etwa 1 mm.
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Zum
Einstellen der elektrischen Abweichung von etwa 1 mm bezüglich der
mechanischen 0 mm Mittelstellung mittels der in 6 gezeigten Axialnullpunkteinstellschaltung 20 wird
daher das elektrische Ausgangssignal, wenn der Rotor bei 0 mm ist,
was die mechanische Mittelstellung darstellt, mittels des verstellbaren
Widerstands 22 so eingestellt, dass es durch die positive
und negative Stromversorgung V+ und V- der Stromquelle mit konstanter
Spannung ausgelöscht
wird.
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8 ist eine graphische Darstellung,
die zeigt, wie die Spannungen gemäß 7, die von Axialpositiondetektionsspulen
Cf und Cr erzeugt werden, variieren, wenn die Stromversorgungsspannung des
gekapselten Motors variiert.
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Wenn
beispielsweise bezüglich
der an den Axialpositiondetektionsspulen Cf und Cr erzeugten Spannungen
die Spannung der Stromversorgung des gekapselten Motors 200 V beträgt, steigen
die an den Axialpositiondetektionsspulen Cf und Cr erzeugten Spannungen
an, wenn die Spannung der Stromversorgung des gekapselten Motors
ansteigt, beispielsweise auf 220 V, und die an den Axialpositiondetektionsspulen
Cf und Cr erzeugten Spannungen nehmen ab, wenn die Spannung der
Stromversorgung des gekapselten Motors abnimmt, beispielsweise auf
180 v. Es zeigt sich, dass die Kurven der an den Axialpositiondetektionsspulen
Cf und Cr erzeugten Spannungen in Bezug auf die Axialposition sich im
Wesentlichen parallel mit einer Variation Spannung der Stromversorgung
verschieben.
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9 ist eine graphische Darstellung,
die den Ausgang zeigt, wenn die Spannungen gemäß 7, die an den Axialpositiondetektionsspulen
Cf und Cr erzeugt werden, von einer Axiallagerverschleißdetektionsvorrichtung
verarbeitet werden, die eine bekannte Axialnullpunkteinstellschaltung 20 gemäß 6 aufweist.
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Durch
die Durchführung
der Axialnullpunkteinstellung mit der Axialnullpunkteinstellschaltung 20,
wenn die Spannung der Stromversorgung des gekapselten Motors 200
V beträgt,
wird das Verhältnis
zwischen der Axialposition des Rotors und dem Ausgang des Ausgangskontakts 21 eine
im Wesentlichen gerade Linie, die durch 0 V hindurch tritt, wenn die
Axialposition 0 V beträgt.
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Wenn
jedoch die Spannung der Stromversorgung des gekapselten Motors von
derjenigen während
der Axialnullpunkteinstellung abweicht, das heißt, wenn zum Beispiel die Spannung
der Stromversorgung auf 220 V ansteigt oder auf 180 V abfällt, wird die
Kurve des Ausgangs bezüglich
der Axialposition parallel verschoben, was eine Änderung der Nullstellungsreferenz
bewirkt.
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Es
ist anzunehmen, dass die Variation des Unterschiedes der Axialpositiondetektionsspulen
Cf und Cr für
die 0 mm Axialposition gemäß der Größe der Spannung
der Stromversorgung ein Grund für dieses
Problem ist. Das heißt,
wenn die Spannung der Stromversorgung von derjenigen während der Axialnullpunkteinstellung
abweicht, ändert
sich der Spannungsunterschied der Axialpositiondetektionsspulen
Cf und Cr, wenn der Rotor in der 0 mm Position ist, und wird gemäß der Parallelverschiebung
der Ausgangscharakteristiken sein, wie in 9 gezeigt, da die an den jeweiligen Axialpositiondetektionsspulen
Cf und Cr erzeugten Spannungen variieren, wie in 8 gezeigt.
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Wenn
die Ausgangscharakteristiken bezüglich
der Axialposition so wie in 9 gezeigt
sind, kann die Axialpositionsreferenz in bestimmten Fällen, wenn
die Spannung der Stromversorgung des gekapselten Motors von derjenigen
während
der Axialnullpunkteinstellung abweicht, zu entweder der Vorderseite
oder der Rückseite
verschoben werden, so dass, wenn die Spannung der Stromversorgung des
gekapselten Motors schwankt, die Information, dass das Lager verschlissen
ist, ausgegeben werden kann, obwohl das Lager tatsächlich nicht
verschlissen ist, oder die Information, dass das Lager nicht verschlissen
ist, ausgegeben werden kann, wenn das Lager tatsächlich verschlissen ist.
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Somit
kann bei einer konventionellen Axialnullpunkteinstellschaltung,
obwohl eine konstante Spannung über
einen verstellbaren Widerstand 22 von einer Stromquelle
mit konstanter Spannung zugeführt
wird, die selbst dann nicht variiert, wenn die Spannung der Stromquelle
des gekapselten Motors variiert, und der verstellbare Widerstand 22 so
eingestellt ist, dass der Unterschied der an den Axialpositiondetektionsspulen
Cf und Cr erzeugten Spannungen Null ist, wenn sich der Rotor an
der Referenzposition in der axialen Richtung befindet, ein fehlerhafter
Betriebsvorgang stattfinden, so dass, selbst wenn keine Änderung
der Axialposition des Rotors erfolgt, ein Verschleiß des Lagers
detektiert wird, obwohl das Lager nicht verschlissen ist, oder der
Verschleiß des Lagers
nicht detektiert wird, obwohl das Lager verschlissen ist, da die
an den Axialpositiondetektionsspulen Cf und Cr erzeugten Spannungen
abhängig sind
von der Spannung der Stromquelle des gekapselten Motors und der
Unterschied der an den Axialpositiondetektionsspulen Cf und Cr erzeugten
Spannungen ebenfalls von der Spannung der Stromquelle des gekapselten
Motors abhängt,
wenn die Spannung der Stromquelle des gekapselten Motors eine Spannung
ist, die von derjenigen während
der Axialnullpunkteinstellung differiert.
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Die
Erfindung wurde im Hinblick auf diesen Punkt gemacht und ihre Aufgabe
ist es, eine Axiallagerverschleißdetektionsvorrichtung für einen gekapselten
Motor bereitzustellen, welche eine Detektion des Axiallagerverschleißes mit
hoher Präzision
selbst dann durchführen
kann, wenn die Spannung der Stromquelle des gekapselten Motors variiert.
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Offenbarung
der Erfindung
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Die
Axiallagerverschleißdetektionsvorrichtung
für einen
gekapselten Motor gemäß der Erfindung
umfasst:
Axialpositiondetektionsspulen, die angeordnet sind an
beiden Enden in axialer Richtung eines Stators eines gekapselten
Motors mit dem Stator und einem Rotor; eine Axialpositiondetektionsschaltung,
welche die Axialposition des Rotors in Bezug auf den Stator aus
der Differenz der an den Axialpositiondetektionsspulen erzeugten
Spannungen detektiert; und eine Axialnullpunkteinstellschaltung
mit einer Spannungsquelle bzw. Stromversorgungsquelle, die proportional zu
der Spannung der Stromquelle des vorstehend genannten gekapselten
Motors variiert, als eine Vorspannungs-Stromversorgung bzw. -Spannungsversorgung
und die die Spannungsdifferenz der zwei Axialpositiondetektionsspulen
an der vorstehend genannten Axialpositiondetektionsschaltung auf
Null einstellt, wenn der Rotor in axialer Richtung an einer Referenzposition
ist.
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Mit
dieser Anordnung wird, mittels der Axialpositiondetektionsschaltung,
die Bewegungsposition des Rotors in axialer Richtung detektiert
aus der Differenz der Spannungen, die erzeugt werden an den Axialpositiondetektionsspulen,
welche an den jeweiligen Endteilen in Axialrichtung des Stators
angeordnet sind. Der Spannungsunterschied der zwei Axialpositiondetektionsspulen
an der Positiondetektionsschaltung, wenn sich der Rotor in einer
Referenzposition in axialer Richtung befindet, wird auf Null eingestellt
mittels der Axialnullpunkteinstellschaltung, welche eine Spannungsquelle
verwendet, welche als eine Vorspannungs-Stromversorgung proportional zu der
Spannung der Stromquelle des gekapselten Motors variiert. Selbst
wenn die Spannung der Stromquelle des gekapselten Motors variiert,
variiert die Vorspannungs-Stromversorgung bzw. -Spannungsversorgung
der Axialnullpunkteinstellschaltung in gleicher Weise, und die Nullpunkteinstellung
durch die Axialnullpunkteinstellschaltung ist somit nicht betroffen
bzw. beeinträchtigt
und die Axiallagerverschleißdetektion
kann mit hoher Präzision
stattfinden.
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Zudem
wird bei der Axiallagerverschleißdetektionsvorrichtung für einen
gekapselten Motor gemäß dieser
Erfindung die erzeugte Spannung an zumindest einer der Axialpositiondetektionsspulen
für die
Vorspannungs-Stromversorgung bzw. -Spannungsversorgung der Axialnullpunkteinstellschaltung verwendet.
Durch diese Anordnung wird eine hochpräzise Axiallagerverschleißdetektion
ermöglicht
mittels einer einfachen Schaltungsanordnung, die keine separate
Stromversorgung verwendet.
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Des
Weiteren wird bei der Axiallagerverschleißdetektionsvorrichtung für einen
gekapselten Motor gemäß dieser
Erfindung die an einer der Axialpositiondetektionsspulen erzeugte
Spannung für
die positive Spannungsversorgung der Vorspannungs-Stromversorgung bzw.
-Spannungsversorgung der Axialnullpunkteinstellschaltung verwendet und
die an der anderen Axialpositiondetektionsspule erzeugte Spannung
wird für
die negative Spannungsversorgung der Vorspannungs-Stromversorgung bzw.
-Spannungsversorgung der Axialnullpunkteinstellschaltung verwendet.
Durch diese Anordnung wird eine hochpräzise Axiallagerverschleißdetektion ermöglicht mittels
einer einfachen Schaltungsanordnung, die keine spezielle Stromversorgung
verwendet.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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1 ist ein Schaltbild einer
Axiallagerverschleißdetektionsvorrichtung
für einen
gekapselten Motor, die ein Ausführungsbeispiel
dieser Erfindung ist,
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2 ist eine teilweise geschnittene
Vorderansicht einer gekapselten Motorpumpe, bei der diese Axiallagerverschleißdetektionsvorrichtung
verwendet werden kann,
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3 ist eine perspektivische
Ansicht dieser Axiallagerverschleißdetektionsvorrichtung, bei
der eine Axialpositiondetektionsspule an einem Endteil eines Zahnelements
eines Stators angeordnet ist,
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4 ist eine schematische
Darstellung der gekapselten Motorpumpe, bei der die Axiallagerverschleißdetektionsvorrichtung
verwendet wird,
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5 ist eine graphische Darstellung,
die den Ausgang zeigt, wenn an den Axialpositiondetektionsspulen
erzeugte Spannungen von der Axiallagerverschleißdetektionsvorrichtung verarbeitet
werden,
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6 ist ein Schaltbild einer
bekannten Axiallagerverschleißdetektionsvorrichtung,
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7 ist eine graphische Darstellung,
die das Verhältnis
zwischen den an den Axialpositiondetektionsspulen gemäß dem Stand
der Technik erzeugten Spannungen und der Axialposition des Rotors
zeigt,
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8 ist eine graphische Darstellung,
die zeigt, wie die Spannungen gemäß 7, die von den Axialpositiondetektionsspulen
erzeugt werden, variieren, wenn die Stromversorgungsspannung des
gekapselten Motors variiert,
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9 ist eine graphische Darstellung,
die den Ausgang zeigt, wenn die Spannungen gemäß 7, die an den Axialpositiondetektionsspulen
erzeugt werden, von einer Axiallagerverschleißdetektionsvorrichtung verarbeitet
werden, die eine bekannte Axialnullpunkteinstellschaltung gemäß 6 aufweist.
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Bevorzugte
Ausführungsform
der Erfindung
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Eine
Ausführungsform
der Erfindung soll nunmehr unter Bezug auf 1 bis 5 beschrieben
werden.
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2 ist eine teilweise geschnittene
Vorderansicht einer gekapselten Motorpumpe, bei der eine Axiallagerverschleißdetektionsvorrichtung
verwendet wird. 31 ist eine gekapselte Motorpumpe und bei dieser
gekapselten Motorpumpe 31 sind eine Pumpe 32 und
ein gekapselter Motor 33 der Radialspaltbauart integral
in flüssigkeitsdichter
Weise zusammengefügt.
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In
dem gekapselten Motor 33 ist ein Stator 37 mit
einer in Statorhohlräumen 35 eines
Statoreisenkerns 34 gewickelten Statorwicklung 36 innerhalb
eines Statorrahmens 38 eingesetzt, eine Statorkapsel 39 aus
Edelstahl oder einem anderen nicht magnetischen Material, die in
eine dünne
zylindrische Form gebracht ist, ist in enger Berührung mit der inneren Umfangsfläche des
Stators 37 eingeschoben, und die entsprechenden Stirnränder der
Statorkapsel 39 sind flüssigkeitsdicht
an dem Statorrahmen 38 angeschweißt. Zudem ist eine Rotorwelle 44 in
einem Rotor 43 befestigt, wobei ein Rotorleiter 42 in
einem Rotorhohlraum 41 eines Rotoreisenkerns 40 befestigt ist,
und eine Rotorkapsel 45, aus Edelstahl oder einem anderen
nicht mgnetischen Material in eine dünne zylindrische Form gebracht,
ist auf der äußeren Umfangsoberfläche des
Rotors 43 befestigt. Der Stator 37 und der Rotor 43 sind
so angeordnet, dass sie einander über einen Kapselspalt 46 zwischen
der Statorkapsel 39 und der Rotorkapsel 45 gegenüberliegen,
und die Rotorwelle 44 ist axial gelagert mittels zweier
Lager 48a und 48b, die an Lagergehäusen 47a und 47b befestigte
Gleitlager sind, sowie über Hülsen 49a und 49b sowie
Druckkragen 50a und 50b.
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Auf
dem Statoreisenkern 34 sind zwei Radialpositiondetektionsspulen
C1 und C2 angeordnet, die durch einen räumlichen Winkel von 180 Grad
zu der Mitte des Statoreisenkerns 34 voneinander beabstandet
sind, und von denen jede um den gesamten gezahnten Abschnitt eines
Statoreisenkerns 34 gewickelt ist.
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Der
gekapselte Motor 33 weist einen Anschlusskasten 53 auf,
welcher mit dem Inneren des Statorrahmens 38 in Verbindung
steht, wobei er von einem Teil des Statorrahmens 38 vorsteht,
und an dem oberen Teil dieses Anschlusskastens 53 ist ein abgedichteter
Behälter 55 installiert,
der einen explosionsgesicherten Aufbau mit einem Guckloch aus Glas
aufweist. Ein Teil einer Axiallagerverschleißdetektionsvorrichtung, welche
Teil einer Betriebsüberwachungsvorrichtung
des gekapselten Motors 33 ist, ist innerhalb dieses abgedichteten
Behälters 55 untergebracht.
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Die
Pumpe 32 weist ein Gehäuse 57 auf,
das flüssigkeitsdicht
an dem Statorrahmen 38 des gekapselten Motors 33 angebracht
ist, sowie ein Schaufelrad 58, das an der Rotorwelle 44 innerhalb
des Gehäuses 57 angebracht
ist. Das Schaufelrad 58 wird innerhalb der Pumpe 32 drehangetrieben
durch den Rotor 43, der durch die Lager 48a und 48b und über die
Hülsen 49a und 49b gelagert
ist, und wird in axialer Richtung durch die Berührung mit den Druckkragen 50a und 50b mit
den Lagern 48a und 48b in seiner Bewegung begrenzt.
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3 ist eine perspektivische
Ansicht eines Teils, an dem eine Axialpositiondetektionsspule der Axiallagerverschleißdetektionsvorrichtung
an einem Endteil eines Zahnelements bzw. gezahnten Abschnittes des
Stators angeordnet ist.
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Eine
geschlitzte Vertiefung bzw. Nut 61b ist in der Nähe eines
Endteils 61a eines Zahnelements 60 des Statoreisenkerns 34 vorgesehen,
um einen schmalen Kernabschnitt 61 zu bilden, und eine
Axialpositiondetektionsspule Cf ist innerhalb des Statorhohlraums 35 um
diesen Kernabschnitt 61 gewickelt. Obwohl nicht dargestellt,
ist die andere Axialpositiondetektionsspule Cr in gleicher Weise
an dem anderen Ende des Zahnelements 60 vorgesehen.
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4 ist eine schematische
Ansicht einer gekapselten Motorpumpe 31, bei der die Axiallagerverschleißdetektionsvorrichtung
verwendet wird. An den jeweiligen Enden in axialer Richtung der
oberen Seite des Statoreisenkerns 34 des gekapselten Motors 33 sind
die beiden Axialpositiondetektionsspulen Cf und Cr zum Detektieren
der Axialposition des Rotors 43 installiert, das heißt, des
Axialverschleißes der
Lager 48a und 48b. Zudem ist die Radialpositiondetektionsspule
C1 zum Detektieren des Radialverschleißes der Lager 48a und 48b an
einem Zahnelement an der unteren Seite installiert und, obwohl nicht
gezeigt, ist eine andere Radialpositiondetektionsspule C2 an einem
Zahnelement, das der Radialpositiondetektionsspule C1 gegenüberliegt,
angeordnet und diese Radialpositiondetektionsspulen sind in Reihe
miteinander verbunden.
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Im
Folgenden soll die Detektion des Axialverschleißes der Lager 48a und 48b beschrieben
werden. Die Seite der Pumpe 32 des gekapselten Motors wird
als "Vorderseite" bezeichnet und die
der Pumpe 32 gegenüberliegende
Seite als "Rückseite".
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Bezüglich der
Bewegung des Rotors 43 in axialer Richtung wird die Bewegung
zur Vorderseite hin durch die Berührung mit dem Lager 48a,
an dessen Vorderseite das Schaufelrad 58 positioniert ist, mit
dem Druckkragen 50a begrenzt, und die gegengerichtete Bewegung
zur Rückseite
hin wird durch die Berührung
mit dem Lager 48b mit dem Druckkragen 50b begrenzt.
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Der
Bereich, innerhalb dessen sich der Rotor 43 in axialer
Richtung in dem Zustand, in dem kein Axialverschleiß der Lager 48a und 48b auftritt,
das heißt,
das Spiel des Rotors 43, welches je nach Größe und Anordnung
der Pumpe 32 differiert, ist etwa 1 bis 2 mm, und bei normalem
Betrieb ist der Rotor 43 innerhalb dieses Bereichs des
Axialspiels positioniert.
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Obschon
sich bei normalem Betrieb die Axialposition des Rotors 43 an
einer Stelle, an der die Vorderseite des Lagers 48a und
der Druckkragen 50a in Berührung miteinander rotieren,
oder einer Stelle, an der die Rückseite
des Lagers 48b und der Druckkragen 50b in Berührung miteinander
rotieren, befindet, ist der Aufbau derart, dass, wenn die Lager 48a und 48b einen
Verschleiß von
etwa 1 mm in Axialrichtung aufweisen, die vordere Seite oder die
hintere Seite des Schaufelrades 58 der Pumpe 32 das Gehäuse 57 oder
das Lagergehäuse 47a berühren.
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Im
Hinblick auf das Vorstehende muss zur Detektion des Axialverschleißes der
Lager 48a und 48b die Bewegung des Rotors 43 in
Axialrichtung innerhalb eines Bereiches von ± 2,5 mm überwacht werden.
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Beim
Installieren der Axialpositiondetektionsspulen Cf und Cr an den
jeweiligen Endbereichen des Statoreisenkerns 34 kann die
Axialbewegung des Rotors 43 ermittelt werden aus der Differenz der an
diesen Axialpositiondetektionsspulen Cf und Cr erzeugten Spannungen.
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1 zeigt ein Schaltbild der
Axiallagerverschleißdetektionsvorrichtung.
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71 ist
ein Axialverschleißdetektionsteil.
Dieses Axialverschleißdetektionsteil 71 weist
Axialpositiondetektionsspulen Cf und Cr auf, die an den jeweiligen
Endbereichen des Stators 37 angebracht sind, und diese
Axialpositiondetektionsspulen Cf und Cr sind in Reihe geschaltet,
wobei ein Zwischenteil 72 geerdet ist.
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Ein
Endteil 73 der Axialpositiondetektionsspule Cf an der Vorderseite
des Stators 37 ist über
einen Verstärker 74 mit
einer Gleichrichterglättungsschaltung 75 verbunden,
welche die Spannung der Spule in eine positive Gleichspannung umwandelt. Ein
Endteil 76 der Axialpositiondetektionsspule Cr an der Rückseite
des Stators 37 ist über
einen Verstärker 78 mit
einer Gleichrichterglättungsschaltung 79 verbunden,
welche die Spannung der Spule in eine negative Gleichspannung umwandelt.
Diese Gleichrichterglättungsschaltungen 75 und 79 sind
mit Eingangsteilen einer Addierverstärkerschaltung 80 verbunden.
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Die
an den Axialpositiondetektionsspulen Cf und Cr erzeugten Spannungen
werden in positive beziehungsweise negative Gleichspannungen umgewandelt
und dann an die Addierverstärkerschaltung 80 angelegt.
Die Addierverstärkerschaltung 80 fügt diese
Gleichspannungen zusammen und gibt eine Spannung an einen Ausgangskontakt 81 aus,
die dem Ergebnis des Zusammenfügens
proportional ist. Der Ausgangskontakt 81 ist mit einer
Anzeigevorrichtung etc. verbunden, die den Grad des Axialverschleißes anzeigt,
welcher der Bewegungsrichtung und Bewegungsposition des Rotors 43 gemäß dem Spannungsausgang
der Addierverstärkerschaltung 80 entspricht.
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Eine
Axialpositiondetektionsschaltung 82 zum Detektieren der Axialposition
des Rotors 43 relativ zum Stator 37 aus der Differenz
der an den Axialpositiondetektionsspulen Cf und Cr erzeugten Spannungen
umfasst die Verstärker 74 und 78,
die Gleichrichterglättungsschaltungen 75 und 79,
die Addierverstärkerschaltung 80 etc.
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Mit
der Addierverstärkerschaltung 80 verbunden
ist eine Axialnullpunkteinstellschaltung 83, die als Vorspannungs-Stromversorgung bzw.
Vorspannungs-Spannungsversorgung eine Spannungsversorgung verwendet,
die proportional zu der Spannung der Stromquelle des gekapselten
Motors 33 variiert und die die Spannungsdifferenz der Axialpositiondetektionsspulen
Cf und Cr an der Axialpositiondetektionsschaltung 82 auf
Null stellt, wenn sich der Rotor 43 an seiner Referenzposition
in Axialrichtung befindet. Diese Axialnullpunkteinstellschaltung 83 weist einen
verstellbaren Widerstand 84 zur Nullpunkteinstellung auf,
wobei ein Endteil 85 dieses verstellbaren Widerstands 84 mit
dem positiven Ausgang der Axialpositiondetektionsspule Cf an einer
Seite, ein anderes Endteil 86 mit dem negativen Ausgang
der Axialpositiondetektionsspule Cr an der anderen Seite, und ein
Zwischenpunkt mit dem Eingang der Addierverstärkerschaltung 80 verbunden
ist.
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Bei
der Addierverstärkerschaltung 80 der Axialpositiondetektionsschaltung 82 wird
eine der Axialbewegung des Rotors 43 entsprechende Spannung
ausgegeben basierend auf der Differenz der an den Axialpositiondetektionsspulen
Cf und Cr, die an den jeweiligen Endteilen in Axialrichtung des
Stators 37 angeordnet sind, erzeugten Spannungen.
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Bei
der Axialnullpunkteinstellschaltung 83 wird die Spannungsdifferenz
der Axialpositiondetektionsspulen Cf und Cr an der Addierverstärkerschaltung 80,
wenn sich der Rotor 43 in der Referenzposition in Axialrichtung
befindet, auf Null eingestellt, wobei die Spannungsversorgung verwendet
wird, die als Vorspannungs-Spannungsversorgung proportional zu der Spannung
der Stromquelle des gekapselten Motors 33 variiert. Das
heißt,
die Nullpunkteinstellung wird durchgeführt mittels des verstellbaren Widerstands 84,
so dass der Spannungsausgang des Ausgangskontakts 81 bei
0 V ist, wenn sich der Rotor 43 bei 0 mm befindet, was
die mechanische Mittelstellung ist.
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5 ist eine graphische Darstellung,
die den Ausgang zeigt, wenn an den Axialpositiondetektionsspulen
Cf und Cr erzeugte Spannungen von der Axiallagerverschleißdetektionsvorrichtung
verarbeitet werden.
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Die
Abszisse des Graphen gibt die axiale Position des Rotors 43 an
und die Ordinate zeigt die Spannung, die an den Ausgangskontakt 81 der
Addierverstärkerschaltung 80 ausgegeben
wird.
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Da
die Spannungsversorgung der Axialnullpunkteinstellschaltung 83 keine
Spannungsquelle mit konstanter Spannung ist und die an den Axialpositiondetektionsspulen
Cf und Cr erzeugten Spannungen in positive beziehungsweise negative
Gleichspannungen umgewandelt und als Spannungen für die Nullpunkteinstellung
verwendet werden, variiert, wenn die Stromversorgungsspannung des
gekapselten Motors 33 variiert und der Spannungsunterschied der
Axialpositiondetektionsspulen Cf und Cr variiert, die Spannung für die Nullpunkteinstellung
in gleicher Weise. Somit wird, selbst wenn die Stromversorgungsspannung
des gekapselten Motors 33 variiert, die Funktion der Nullpunkteinstellung
durch die Axialnullpunkteinstellschaltung 83 nicht behindert.
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In
der graphischen Darstellung gemäß 5 werden die Ausgänge der
Addierverstärkerschaltung 80 dargestellt
mit der Stromversorgungsspannung des gekapselten Motors 33 als
ein Parameter, dass heißt,
die Ausgänge
für eine
Stromversorgungsspannung von 180 V, 200 V und 220 V sind dargestellt.
Es ist jedoch bestätigt
worden, dass kaum eine Abweichung für die 0 mm Axialposition vorliegt.
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Die
drei in der graphischen Darstellung gezeigten Kurven liegen nicht übereinander,
sondern weichen geringfügig
voneinander ab, da die Größen der
Spannungsausgänge
der jeweiligen Axialpositiondetektionsspulen Cf und Cr im Hinblick
auf die Axialposition variieren gemäß der Stromversorgungsspannung
des gekapselten Motors 33, das heißt, wenn die Stromversorgungsspannung
des gekapselten Motors 33 ansteigt, nimmt die Steigung
der Kurve ab, und wenn die Stromversorgungsspannung des gekapselten
Motors 33 abnimmt, nimmt die Steigung der Kurve zu. Die
Abweichungen dieser Größenordnung
sind in einem tolerierbaren Bereich.
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Im
Vergleich zu dem Fall einer in 9 gezeigten
Axialnullpunkteinstellschaltung gemäß dem Stand der Technik ist
der Einfluss der Variation der Stromversorgungsspannung des gekapselten
Motors 33 nicht spürbar
und eine Axiallagerverschleißdetektion
von hoher Präzision
ist ermöglicht.
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Da
mittels der Axialnullpunkteinstellschaltung 83 die Spannungsdifferenz
der Axialpositiondetektionsspulen Cf und Cr an der Axialpositiondetektionsschaltung 82,
wenn sich der Rotor 43 in der Referenzposition in Axialrichtung
befindet, auf Null eingestellt wird unter Verwendung einer Spannungsversorgung,
die, wie zuvor beschrieben, als die Vorspannungs-Spannungsquelle proportional zur Stromversorgungsspannung
des gekapselten Motors 33 variiert, variiert, selbst wenn
die Stromversorgungsspannung des gekapselten Motors 33 variiert,
die Vorspannungs-Spannungsquelle der Axialnullpunkteinstellschaltung 83 in
gleicher Weise, so dass die Nullpunkteinstellung durch die Axialnullpunkteinstellschaltung 83 nicht
beeinflusst wird und eine Axiallagerverschleißdetektion von hoher Präzision ermöglicht ist.
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Da
zudem die an einer Axialpositiondetektionsspule Cf erzeugte Spannung
für die
positive Spannungsversorgung der Vorspannungs-Spannungsquelle der Axialnullpunkteinstellschaltung 83 verwendet
wird und die Spannung, die an der anderen Axialpositiondetektionsspule
Cr erzeugt wird, für die
negative Spannungsversorgung der Vorspannungs-Spannungsquelle der
Axialnullpunkteinstellschaltung 83 verwendet wird, wird
eine Axiallagerverschleißdetektion
von hoher Präzision
ermöglicht
mit einem einfachen Schaltungsaufbau, der keine separate Stromversorgung
verwendet.
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Zumindest
eine der an den Axialpositiondetektionsspulen Cf und Cr erzeugten
Spannungen kann verwendet werden für die Spannungsversorgung der
Axialnullpunkteinstellschaltung 83, und selbst in diesem
Fall wird eine Axiallagerverschleißdetektion von hoher Präzision ermöglicht mit
einem einfachen Schaltungsaufbau, der keine separate Stromversorgung
verwendet.
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Zudem
ist die Vorspannungs-Spannungsquelle der Axialnullpunkteinstellschaltung 83 nicht beschränkt auf
die Verwendung von an den Axialpositiondetektionsspulen Cf und Cr
erzeugten Spannungen und eine andere Stromquelle, deren Spannung
in Verbindung mit der Stromversorgungsspannung des gekapselten Motors 33 variiert,
kann stattdessen benutzt werden, und eine Axiallagerverschleißdetektion
von hoher Präzision
wird in diesem Fall ebenfalls ermöglicht.
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Gewerbliche
Anwendbarkeit
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Die
Axiallagerverschleißdetektionsvorrichtung
gemäß dieser
Erfindung ermöglicht
Detektieren von Lagerverschleiß mit
hoher Präzision
und zudem die Verwendung bei gekapselten Motorpumpen, wie sie in
der Chemietechnik etc. eingesetzt werden, die Erfindung kann bei
verschiedenartigen Anlagen eingesetzt werden, die gekapselte Motoren
verwenden.
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Zusammenfassung
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Eine
Axialpositiondetektionsschaltung (82) detektiert die Axialposition
eines Rotors (43) aus der Differenz von an Axialpositiondetektionsspulen
(Cf) (Cr), die an beiden Enden in axialer Richtung eines Stators
(37) eines gekapselten Motors (33) angeordnet
sind, erzeugten Spannungen. Eine Axialnullpunkteinstellschaltung
(83) verwendet eine Spannungsquelle, die proportional zu
der Spannung der Stromquelle des gekapselten Motors (33)
variiert, als eine Vorspannungs-Spannungsversorgung zum Einstellen
der Spannungsdifferenz der Axialpositiondetektionsspulen (Cf) (Cr)
auf Null, wenn der Rotor (43) in der Axialrichtung an einer
Referenzposition ist. Selbst wenn die Spannung der Stromquelle des
gekapselten Motors (33) variiert, ist die Nullpunkteinstellung
der Axialnullpunkteinstellschaltung (83) nicht beeinträchtigt und
eine Axiallagerverschleißdetektion von
hoher Präzision
ist ermöglicht,
da die Vorspannungs-Spannungsversorgung
der Axialnullpunkteinstellschaltung (83) in gleicher Weise
variiert.