DE102009032842A1

DE102009032842A1 - Druckmmesseinrichtungsüberprüfungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102009032842A1
Application number: DE200910032842
Authority: DE
Inventors: Claudia Richter; Frank Schroer; Sebastian Funke; Peter HÖHNE; Stefan Gier
Original assignee: Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Current assignee: Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Priority date: 2009-07-13
Filing date: 2009-07-13
Publication date: 2011-01-20

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Druckmesseinrichtungsüberprüfungsvorrichtung mit einem mit einer Messanordnung verbundenen Drucksensor (1) sowie mit einer einen Messdruck erzeugenden Messdruckgenerierungsvorrichtung, wobei die Messdruckgenerierungsvorrichtung eine drehbar gelagerte Scheibe (2) umfasst, welche an ihrem Umfangsbereich (3) auf einer Kreisbahn mit einer Vielzahl von Löchern (4) versehen ist, wobei an einer Seite der Scheibe (2) zur Aufleitung von Luft auf die Kreisbahn der Löcher (4) eine Druckluftquelle (5) angeordnet ist und wobei an der der Druckluftquelle (5) gegenüberliegenden Seite der Scheibe (2) eine Sensorkammer (6) angeordnet ist, an welcher zumindest ein Drucksensor (1) anbaubar ist und in welche Luft von der Druckluftquelle (5) durch die Löcher (4) der Scheibe (2) einleitbar ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Druckmesseinrichtungsüberprüfungsvorrichtung mit einem mit einer Messanordnung verbundenen Drucksensor sowie mit einer einen Messdruck erzeugenden Messdruckgenerierungsvorrichtung.
Bei der dynamischen Druckmessung, insbesondere im Bereich von Gasturbinen, ist es erforderlich, einen Messaufbau zu realisieren, welcher fehlerfrei arbeitet. Dabei müssen nicht nur die Drucksensoren selbst kalibriert werden, vielmehr ist es auch notwendig, den gesamten Messaufbau zu überprüfen, um sicherzustellen, dass die Signale des Drucksensors fehlerfrei registriert und verarbeitet werden.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, mittels eines drehenden Elementes mittels Druckluft modulierte Druckstöße auf einen Drucksensor aufzubringen. Diese Vorrichtungen sind jedoch nur für theoretische Messaufbauten im Messlabor geeignet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Druckmesseinrichtungsüberprüfungsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche bei einfachem Aufbau und transportabler Ausgestaltung eine zuverlässige Überprüfung einer Messanordnung oder eines Messaufbaues ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmalskombination des Anspruchs 1 gelöst, die Unteransprüche zeigen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
Erfindungsgemäß ist somit vorgesehen, dass die Messdruckgenerierungsvorrichtung eine drehbar gelagerte Scheibe umfasst, an deren Umfangsbereich auf einer Kreisbahn eine Vielzahl von Löchern vorgesehen ist. An einer Seite der Scheibe ist eine Druckluftquelle angeordnet, um Druckluft senkrecht auf die Kreisbahn der Löcher zu leiten und somit bei Drehung der Scheibe durch die Löcher einer Sensorkammer zuzuführen, in welcher oder an welcher ein Drucksensor vorgesehen ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist somit kompakt und leicht aufbaubar. Weiterhin ist es möglich, Druckamplituden ausreichender Größe zu erzeugen, insbesondere größer als nur wenige Millibar. Weiterhin ist es erfindungsgemäß möglich, mittels der Vorrichtung Druckoszillation ausreichender Größe zu generieren.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung gestattet es somit, eine ausreichende Anzahl an Löchern am Umfang der Scheibe vorzusehen, beispielsweise 50 Löcher. Die Scheibe kann mit hohen Drehzahlen von bis zu 18000 min^–1, bevorzugt 15000 min^–1, angetrieben werden.
In günstiger Weise ist die Scheibe so ausgebildet, dass beidseitig, sowohl im Einströmbereich als auch im Ausströmbereich der Löcher eine Dichtungsanordnung ausgebildet wird, beispielsweise in Form einer Ringnut, welche Teil einer Labyrinthdichtung ist. Hierdurch erfolgt eine zuverlässige, gleichmäßige Einleitung der Druckluft durch die Löcher der Scheibe in die Sensorkammer und damit zu dem Drucksensor.
Weiterhin kann es günstig sein, wenn die Scheiben an ihrem Außenumfang mit einer Dichtungsanordnung versehen ist, welche gegenüber einem die gesamte Vorrichtung umschließenden Gehäuse abgedichtet ist. Somit werden Reflexionsschwingungen oder Ähnliches auf der der Druckluftquelle gegenüberliegenden Seite der Scheibe vermieden.
Die Löcher der Scheibe weisen bevorzugterweise einen Einlaufkonus auf, welcher in einen zylindrischen Bereich oder einen weiteren Konusbereich übergeht. Hierdurch wird eine wirkungsvolle Einleitung der Druckluft bei Drehung der Scheibe gewährleistet.
Die Scheibe kann an ihrem Umfangsbereich einer Drehzahlmesseinrichtung zugeordnet sein, um eine zusätzliche Frequenzmessung der Druckbeaufschlagung des Sensors zu ermöglichen.
Bevorzugt ist die Scheibe mittels eines Elektromotors angetrieben, der in geeigneter Weise ansteuerbar ist.
Durch den erfindungsgemäßen Aufbau ist es möglich, die gesamte Druckmesseinrichtungsüberprüfungsvorrichtung transportabel auszubilden, so dass diese vor Ort zur Überprüfung von Messanordnungen und Messaufbauten einsetzbar ist.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:
1 eine schematische Draufsicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Druckmesseinrichtungsüberprüfungsvorrichtung,
2 eine Seitenansicht der in 1 dargestellten Anordnung,
3 eine Seitenansicht der Scheibe,
4 eine vergrößerte Detailansicht des Randbereichs der Scheibe, und
5 eine vergrößerte Schnittansicht der Sensorkammer.
Auf einer gemeinsamen, transportablen Grundplatte 15 ist ein Gehäuse 10 angeordnet, in welchem mittels Lagern 16 drehbar eine Scheibe 2 gelagert ist. Die Scheibe 2 ist über eine Kupplung 17 mittels eines Elektromotors 13 in Drehung versetzbar.
Am Umfangsbereich 3 der Scheibe 2 (siehe 4) sind eine Vielzahl von Löchern 4 ausgebildet. Weiterhin weist die Scheibe an einem Einströmbereich eine Ringnut 8 sowie an einem Ausströmbereich eine Ringnut 9 auf, welche Teil einer Labyrinthdichtung oder Dichtungsanordnung bilden.
Die Löcher 4 umfassen einen Einlaufkonus 11, welcher beispielsweise in einen zylindrischen Bereich 12 (oder auch einen weiteren Konusbereich) übergeht.
Am Umfangsbereich der Scheibe 2 ist eine Dichtungsanordnung 9 vorgesehen, welche Teil einer Labyrinthdichtung zur Abdichtung gegenüber der Innenwandung des Gehäuses 10 bildet.
Die Vorrichtung umfasst weiterhin einen Druckluftanschluss 5 mit einem Auslasskanal 18, durch welchen Druckluft in die Löcher 4 eingeleitet werden kann.
Auf der der Druckluftquelle 5 gegenüberliegenden Seite der Scheibe 2 ist eine Sensorkammer 6 angeordnet, welche mit einem sich erweiternden Einlaufkonus 19 versehen ist, durch welchen Druckluft in die Druckkammer 6 einführbar ist. Wie aus 5 ersichtlich, sind an der Druckkammer 6 Gewindeanschlüsse 20 vorgesehen, um zumindest einen Drucksensor 1, gegebenenfalls unter Verwendung eines Adapters 14 anzuschließen.
Erfindungsgemäß ist somit eine dünne, kompakte Scheibe 2 auf dem Umfang mit konisch geformten Löchern 4 versehen, durch welche ein Druckluftstrom geleitet wird. Hinter der Scheibe 2 ist eine kleine zylindrische Kammer (Sensorkammer 6) angebracht, in der sich der zu untersuchende Drucksensor 1 befindet. Durch die Drehung der Scheibe 2 wird der Eingang der Sensorkammer 6 in gleichmäßigen Abständen geöffnet und wieder verschlossen. Dadurch entsteht in der Sensorkammer 6 ein nahezu sinusförmiger Druckverlauf, der von dem Drucksensor 1 erfasst wird. Je nach Drehzahl der Scheibe 2 lässt sich die Frequenz modellieren. Es können Frequenzen bis zu 14 kHz erzeugt werden.
Durch eine Ansteuerung des Elektromotors 13 lässt sich die Drehzahl der Scheibe 2 regulieren.
Die Abdichtung der Bauteile untereinander wird, wie beschrieben, beispielsweise mittels einer Labyrinthdichtung, die durch die Ringnuten 7, 8 sowie eine Sensorkammer-Dichtungsanordnung 21 gebildet wird, realisiert.
Die Scheibe 2 ist mit einer Welle verbunden, die durch die Lager 16 gelagert wird.
Um verschiedene Bauarten von Drucksensoren 1 testen zu können, können die genannten Adapter 14 in die Sensorkammer 6 eingeschraubt werden.
Zum Vergleich der gemessenen Signale des Drucksensors 1 werden die Messwerte mit denen eines hochgenauen Referenzsensors verglichen, hierzu dient beispielsweise die erwähnte Lichtschranke. Durch diese Referenzmessung ist es möglich, eventuelle Fehlerquellen auszuschließen. Die Frequenz der Druckschwingung wird mit dem Signal einer externen Drehzahlmessung verglichen. Auch dadurch ist eine Überprüfung möglich.
Die Scheibe 2 ist in dem Gehäuse 10 aufgenommen und abgedeckt, an welchem die Druckluftquelle 5, die Sensorkammer 6 sowie die Drehzahlmesssonde (Drucksensor 1) angebracht ist.
Die Scheibe kann beispielsweise einen Durchmesser von 150 mm aufweisen, hierdurch ergibt sich ein kompakter Gesamtaufbau der Vorrichtung.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich durch eine kompakte und leichte Bauweise aus. Hierdurch ist eine schnelle und einfachere Überprüfung der Sensorik direkt an einer Einsatzstelle möglich. Durch das Adaptersystem ist der Aufbau nicht an eine bestimmte Bauart von Drucksensoren gebunden, vielmehr können vielfältige unterschiedliche Drucksensoren eingesetzt werden, welche auch über einen breiten Druckbereich mit großen Amplituden verwendbar sind.
Bezugszeichenliste

1: Drucksensor
2: Scheibe
3: Umfangsbereich
4: Loch
5: Druckluftanschluss
6: Sensorkammer
7: Ringnut des Einströmbereichs
8: Ringnut des Ausströmbereichs
9: Dichtungsanordnung
10: Gehäuse
11: Einlaufkonus
12: Zylindrischer Bereich
13: Elektromotor/Motor
14: Adapter
15: Grundplatte
16: Lager
17: Kupplung
18: Auslasskanal
19: Einlaufkonus
20: Gewindeanschluss
21: Sensorkammer-Dichtungsanordnung

Claims

Druckmesseinrichtungsüberprüfungsvorrichtung mit einem mit einer Messanordnung verbundenen Drucksensor (1) sowie mit einer einen Messdruck erzeugenden Messdruckgenerierungsvorrichtung, wobei die Messdruckgenerierungsvorrichtung eine drehbar gelagerte Scheibe (2) umfasst, welche an ihrem Umfangsbereich (3) auf einer Kreisbahn mit einer Vielzahl von Löchern (4) versehen ist, wobei an einer Seite der Scheibe (2) zur Aufleitung von Luft auf die Kreisbahn der Löcher (4) eine Druckluftquelle (5) angeordnet ist, und wobei an der der Druckluftquelle (5) gegenüberliegenden Seite der Scheibe (2) eine Sensorkammer (6) angeordnet ist, an welcher zumindest ein Drucksensor (1) anbaubar ist und in welche Luft von der Druckluftquelle (5) durch die Löcher (4) der Scheibe (2) einleitbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (2) zur Bildung jeweils einer Dichtungsanordnung sowohl im der Druckluftquelle (5) zugewandten Einströmbereich als auch im der Sensorkammer zugewandten Ausströmbereich der Löcher (4) mit einer Ringnut (7, 8) versehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (2) an ihrem Außenumfang mit einer Dichtungsanordnung (9) zur Abdichtung gegenüber einem die Messdruckgenerierungsvorrichtung umschließenden Gehäuse (10) versehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Löcher (4) der Scheibe (2) einen Einlaufkonus (11) aufweisen, der in einen zylindrischen Bereich (12) oder einen weiteren Konusbereich übergeht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Umfangsbereich (3) der Scheibe (2) zur Drehfrequenzmessung eine Lichtschrankeneinrichtung angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe mittels eines Motors (13) drehbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (2) mit einer den Drucksensor beaufschlagenden Frequenz bis 14 kHz drehbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (2) mit einem Durchmesser im Bereich von 120 bis 180 mm ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor (1) mittels eines Adapters (14) mit der Sensorkammer (6) verbindbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass diese transportabel ausgebildet ist.
Verfahren zur Druckmesseinrichtungsüberprüfung, insbesondere unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei welchem einer in Drehung versetzten, mit Löchern versehenen Scheibe (2) von einer Seite Druckluft aufgeleitet und an der gegenüberliegenden Seite durch die Löcher (4) strömende Luft einem Drucksensor (1) zugeleitet wird.