DE1120709B - Verfahren und Vorrichtungen zur Messung von Schaufelschwingungen, insbesondere bei Strahltriebwerken - Google Patents
Verfahren und Vorrichtungen zur Messung von Schaufelschwingungen, insbesondere bei StrahltriebwerkenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtungen zur Messung der Schwingungen von insbesondere
rotierenden Schaufeln. Die Erfindung hat besondere Bedeutung für die Messung der Schaufelschwingungen
bei Strahltriebwerken.
Schwingungen von Schaufeln in rotierenden Systemen werden üblicherweise mit Dehnungsmeßstreifen
gemessen. Diese erfordern einen Eingriff in den Läufer. Insbesondere müssen mehrere unter der Einwirkung
der Fliehkraft stehende Leitungen von den Meßstreifen zu einem Wellenende angebracht werden, an
dem sich die Einrichtung zur Übertragung auf den stehenden Teil befindet. Hierfür werden Schleifringe
verwendet, die zwar eine größere Zahl von Meßstellen ermöglichen, die aber bekanntlich störanfällig sind.
Oder es werden transformatorische Übertrager verwendet, bei denen aber wiederum die Zahl der Meßstellen
auf eine oder zwei beschränkt ist. Ein weiterer Nachteil der bekannten Anordnung ist die Veränderung
des Strömungsprofils der Schaufeln durch die Meßstreifen und ihre Zuleitungen.
Die Erfindung hat ein Verfahren zur Aufgabe, bei dem diese Nachteile vermieden werden. Ausgegangen
wird dabei von dem Gedanken, mit Hilfe eines periodisch wiederkehrenden Synchronisierimpulses die
sogenannte getriggerte Zeitablenkung eines Kathodenstrahl-Oszillographen auszulösen und den Zeitpunkt
der Auslösung mit Hilfe eines Phasenschiebers so zu wählen, daß jeder innerhalb der Periode auftretende
Signalimpuls mit variabler zeitlicher Dehnung dargestellt wird.
Das Verfahren nach der Erfindung besteht darin, daß die Winkelverschiebung der Schaufelspitze gegenüber
einem raumfesten Punkt entweder zur Ermittlung des größten Schaufelausschlages in bezug auf einen
starr mitrotierenden Radiusvektor und bzw. oder in bezug auf ihre an einem zweiten raumfesten Punkt
herrschende Stellung zur Ermittlung des zwischen diesen beiden raumfesten Punkten auftretenden Relativausschlages
durch Erfassen von Zeitdifferenzen gemessen wird und daß das Verhältnis der aus diesen
beiden Messungen sich ergebenden Ausschläge als Maß zur Ermittlung der Schwingungsfrequenz verwendet
wird. Dabei wird zur Messung der Winkelverschiebung der Schaufelspitze ein periodisch unter
genau 360° ausgelöster Impuls und ein durch die Schaufelspitze selbst ausgelöster Impuls miteinander
unter entsprechender Zeitdehung verglichen.
Zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird durch einen zur Auslösungder Zeitablenkung eines
Kathodenstrahl-Oszillographen dienenden Synchronisierungsimpuls ein Stromtor derart gesteuert, daß nur
Verfahren und Vorrichtungen
zur Messung von Schaufelschwingungen,
insbesondere bei Strahltriebwerken
Anmelder:
Daimler-Benz Aktiengesellschaft,
Stuttgart-Untertürkheim, Mercedesstr. 136
Stuttgart-Untertürkheim, Mercedesstr. 136
Dr.-Ing. Kurt Löffler, Stuttgart,
ist als Erfinder genannt worden
ist als Erfinder genannt worden
die von der zu untersuchenden Schaufel an einem oder an beiden raumfesten Punkten erzeugten Impulse zur
Anzeige freigegeben werden.
Die Schaufeln erzeugen selbst die Impulse an einem bestimmten raumfesten Punkt, und die Auslösung der Zeitablenkung zur Darstellung einer einzigen, wählbaren Schaufel erfolgt entweder durch den Impuls, den diese selbst an einem weiteren Punkt erzeugt, der durch einen festen, periodisch mit der Umdrehung wiederkehrenden Impuls freigegeben wird, oder durch letzteren selbst. Eine Möglichkeit zur Auswahl der Schaufeln besteht erfindungsgemäß durch Anwendung einer mechanischen, starr an die Umlaufperiode gebundenen Phasenverschiebung für den Synchronisierimpuls. Mit diesem Phasenschieber können die Impulse jeder beliebigen Schaufel oder jeder Schaufelgruppe ausgesucht und dargestellt werden.
Die Schaufeln erzeugen selbst die Impulse an einem bestimmten raumfesten Punkt, und die Auslösung der Zeitablenkung zur Darstellung einer einzigen, wählbaren Schaufel erfolgt entweder durch den Impuls, den diese selbst an einem weiteren Punkt erzeugt, der durch einen festen, periodisch mit der Umdrehung wiederkehrenden Impuls freigegeben wird, oder durch letzteren selbst. Eine Möglichkeit zur Auswahl der Schaufeln besteht erfindungsgemäß durch Anwendung einer mechanischen, starr an die Umlaufperiode gebundenen Phasenverschiebung für den Synchronisierimpuls. Mit diesem Phasenschieber können die Impulse jeder beliebigen Schaufel oder jeder Schaufelgruppe ausgesucht und dargestellt werden.
Einen wesentlichen Vorteil der Erfindung bietet die Möglichkeit zur Bestimmung von Art und Frequenz
der Schwingung. Steht die Schwingungsfrequenz in einem beliebig gebrochenen oder veränderlichen Verhältnis
zur Umlauffrequenz, so wird die Schwingung auf dem Kathodenstrahlschirm als Band dargestellt,
dessen Breite ein Maß für die größte Doppelamplitude ist. Dagegen ruft eine in ganzzahligem Vielfachen zur
Umlauffrequenz schwingende Schaufel eine gleichbleibende Verschiebung der Anzeige auf dem Schirm
hervor, da sie an der Meßstelle bei jedem Umlauf den gleichen Ausschlag hat.
Zur Ermittlung der Frequenz der Schwingung wird sowohl der größte Schwingungsausschlag überhaupt als
auch der größte unter einem gegebenen Winkelabstand
1OD 757/159
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auftretende Relativausschlag gemessen. Dies erfolgt erfindungsgemäß durch Längsverschiebung des Wiedererfindungsgemäß
derart, daß der an der raumfesten gabekopfes für den Synchronisierungskanal relativ zu
Stelle erzeugte Impuls einer Schaufel nach einer vor- dem des Signalkanals erfolgen. Zur Messung von
bestimmten Verzögerung zur Auslösung der Zeitab- Schwingungen an Statorschaufeln schlägt die Erfindung
lenkung für die Anzeige des von der gleichen Schaufel 5 vor, den Impulsgeber rotieren zu lassen und die
an einer um einen bestimmten Winkel/? versetzten Übertragung zum stehenden Teil durch einen einstelle
dient. Durch eine besondere elektronische fachen Umlauftransformator vorzunehmen.
Schaltung läßt es sich erreichen, daß hierbei sowohl Zur weiteren Erläuterung der Erfindung dient die eine einzige Schaufel als auch mehrere oder alle Zeichnung, und zwar zeigt
Schaltung läßt es sich erreichen, daß hierbei sowohl Zur weiteren Erläuterung der Erfindung dient die eine einzige Schaufel als auch mehrere oder alle Zeichnung, und zwar zeigt
Schaufeln gleichzeitig zur Anzeige gebracht werden io Fig. 1 Meßordnung und Wirkungsweise im Schema,
können. Das Verhältnis der relativen zur maximalen Fig. 2 und 3 verschiedene Anzeigeformen auf dem
Impulsbandbreite liefert mit dem bekannten Winkel β Kathodenstrahlschirm,
die Frequenz der Schwingung. Fig. 4 die Darstellung der zur Frequenzbestimmung
Schwingungen mit beliebig gebrochener Ordnungs- notwendigen Größen,
zahl erzeugen auch in diesem Fall ein Band auf dem 15 Fig. 5 und 6 die Wirkungsweise zur Ermittlung ver-
Anzeigeschirm, welches dem größten Relativausschlag schiedener Meßgrößen,
entspricht, da während einer Vielzahl von Umläufen Fig. 7 eine weitere Anzeigeform auf dem Kathoden-
der Relativausschlag jeder Schaufel an den betreffenden strahlschirm,
Stellen auch seinen Größtwert wiederholt erreicht. Fig. 8 bis 11 andere MeßanordnungenmitWirkungs-
Zur Erfassung von Schwingungen mit ganzzahligem 20 weise im Schema und
Vielfachen der Drehzahl werden erfindungsgemäß Fig. 12 eine Meßanordnung für steife Schaufeln im
zwei Impulse, die eine Schaufel an zwei Impulsgebern Schema.
erzeugt, mit Hilfe zweier Auslöseimpulse für die Zeit- Bei vorliegender Erfindung erzeugen die in einer
ablenkung zur Anzeige gebracht, so daß sich der Ebene liegenden Schaufeln 1, 2, 3 usw. (Fig. 1) beim
Relativausschlag aus dem Abstand der beiden stationär 25 Vorbeilaufen an den beiden raumfest angeordneten
dargestellten Impulse ergibt. Durch Winkelverschie- Magnetgebern M1 und M2 Impulse, die auf die Vertibung
der Geber am Umfang oder durch Umschaltung kal-AblenkplatteneinesKathodenstrahl-Oszillographen
mehrerer, stets den gleichen Winkel einschließender zur Anzeige gegeben werden. Die Auslösung der Zeit-Geberpaare
läßt sich das Maximum der Schwingung ablenkung erfolgt entweder durch einen periodisch mit
ermitteln, welche in diesem Fall raumfeste Knoten 30 der Umdrehung kommenden Impuls, der von einem
und Bäuche aufweist. starr mitrotierenden Magnetpol an einem im Raum
Durch Umkehren der an einem der beiden Impuls- feststehenden Auslösegeber A erzeugt wird (s. Fig. 2),
geber durch die Schaufel erzeugten Impulse, derart, oder durch denjenigen Impuls, den eine bestimmte
daß ein Kanal erfindungsgemäß negative Impulse Schaufel am ersten Magnetgeber M1 erzeugt (s. Fig. 5).
liefert, lassen sich bei überlagerten Schwingungen die- 35 Da aber in diesem Geber alle Schaufeln beim Vorbei-
jenigen mit beliebig gebrochener Ordnungszahl von kufen einen Impuls erzeugen, muß dafür gesorgt
denjenigen mit ganzzahliger Ordnungszahl trennen. werden, daß nur der Impuls jener einen Schaufel die
Erstere werden als Impulsbänder mit einer bestimmten Zeitablenkung auslösen kann. Dies erfolgt gemäß
Breite angezeigt, während der mittlere Abstand der Fig. 8, Fall 2, in der Weise, daß der nur einmal je
Bänder den Schwingungen mit ganzzahligem Viel- 40 Umdrehung kommende Impuls des Auslösegebers A
fachen entspricht. mit Hilfe eines Stromtores alle während einer Um-
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind zur drehung in M1 erzeugten Impulse sperrt bis auf einen
Verringerung des zeitlichen Abstandes zwischen einzigen. Um nun die in M1 erzeugten Impulse der
Schaufel- und Synchronisierimpuls mehrere unter Reihe nach auswählen zu können, ist ein Phasengleichen
Winkeln stehende rotierende Auslösepole 45 schieber vorgesehen, der bewirkt, daß der Synchronivorgesehen.
Dies wird praktisch derart ausgeführt, sierimpuls (A) den Stromweg zwischen Af1 und den
daß die Auslösepole auf einem Polrad mit einer von der horizontalen Ablenkplatten des Oszillographen nicht
Schaufelteilung verschiedenen Polteilung angeordnet sofort, sondern erst nach einer einstellbaren Versind.
Dabei können die Pole mit periodisch unter- zögerungszeit tx (Fig. 8) freigibt,
schiedlichem Abstand vom Impulsgeber angeordnet 50 Die Ablenkzeit des Oszillographen wird nun so sein; zur Wahl der Anzahl der Synchronisierimpulse klein eingestellt, daß nur der nächste Impuls angezeigt je Umdrehung ist zwischen Impulsgeber und Anzeige wird. Im Fall 1, bei dem nur ein Magnetgeber Af1 verein Gleichrichter mit einstellbarer Gleichvorspannuiig wendet wird, kommt also nur der nach Fig. 8 ausgeangeordnet. Dadurch werden die nichtgewünschten wählte Impuls der Schaufel 5 zur Anzeige bzw. werden. Impulse unterdrückt. 55 wenn die Ablenkzeit vergrößert wird, die Impulse der
schiedlichem Abstand vom Impulsgeber angeordnet 50 Die Ablenkzeit des Oszillographen wird nun so sein; zur Wahl der Anzahl der Synchronisierimpulse klein eingestellt, daß nur der nächste Impuls angezeigt je Umdrehung ist zwischen Impulsgeber und Anzeige wird. Im Fall 1, bei dem nur ein Magnetgeber Af1 verein Gleichrichter mit einstellbarer Gleichvorspannuiig wendet wird, kommt also nur der nach Fig. 8 ausgeangeordnet. Dadurch werden die nichtgewünschten wählte Impuls der Schaufel 5 zur Anzeige bzw. werden. Impulse unterdrückt. 55 wenn die Ablenkzeit vergrößert wird, die Impulse der
Die schwingungstechnische Untersuchung einer Schaufelgruppe 5,6,7 (gestrichelt gezeichnet) angegrößeren
Zahl von Schaufeln im ganzen Drehzahl- zeigt. Im Fall 2, bei dem zwei Magnetgeber M1 und Mz
bereich würde eine langeBetriebszeitin unterUmständen verwendet werden, wird nach erfolgter Verzögerung I1
gefährlichen Resonanzgebieten verlangen. Um dies zu nur während der kurzen Zeit t2 das Stromtor S gevermeiden,
schlägt die Erfindung vor, den im ganzen 60 öffnet, innerhalb welcher Zeit der MrImpuls der ausge-Drehzahlbereich
auftretenden Impulsfolgevorgang auf wählten Schaufel 5 fällt. Um nun mit beliebig kleiner
zwei synchrone Kanäle eines Tonbandgerätes aufzu- Ablenkzeit T arbeiten zu können, wird der Einsatznehmen
und die während der Aufnahme unveränder- punkt der Zeitablenkung mit Hilfe einer nochmaligen
liehe Phasenlage ψ erst bei der Wiedergabe nach Wahl Verzögerung t3 möglichst nahe vor Auftreten des
zu verschieben. Die Wiedergabe erfolgt dann von end- 65 M2-Impulses der Schaufel 5 verschoben, so daß der
losen Bandschleifen jeweils für konstante Drehzahlen. Start zur Zeit 5V erfolgt und während der Ablenkzeit T
Die Phasenverschiebung kann insbesondere im Falle der (negativ gemachte) M2-Impuls 5' zur Anzeige
der Aufnahme mit zwei Synchronisierungsimpulsen kommt.
5 6
Ein mechanischer, fernbetätigter Phasenschieber Rad mit dreizehn Polen. Durch Verändern der Vorgewährleistet
zwar eine sichere Synchronisierung mit spannung für den gleichgerichteten Impuls kann man
der Umdrehungsperiode, er bereitet aber in der Praxis wahlweise eine einzige Schaufel 1 zur Anzeige bringen
oft erhebliche Schwierigkeiten, weil es meist an Platz (Vorspannung U1), die z. B. als Bezugsschaufel für die
für seine Unterbringung fehlt. 5 Numerierung dient, oder jede dritte bis zehnte
Die elektronisch durchgeführte Phasenverschiebung Schaufel (Vorspannung U2) oder alle Schaufeln (Vormuß
sich, um alle Schaufeln zur Anzeige bringen zu spannung CZ3) zur Anzeige bringen,
können, über eine volle Umdrehung erstrecken. Nun Bei sehr steifen Schaufeln, bei welchen nur geringe treten aber in vielen Fällen erhebliche Drehzahl- Ausschläge zu erwarten sind, kann der Phasenabstand Schwankungen auf, die vom Antrieb, von Drehstößen io Pol—Schaufel noch weiter verringert werden, indem oder von Drehschwingungen herrühren. Diese Schwan- man die Polteilung verkleinert. Weil die Polzahl dann kungen werden wegen und entsprechend der nicht gleich der Schaufelzahl ist, die Teilung jedoch von starr mit der Umdrehung gekoppelten Phasenlage als derjenigen der Schaufeln immer noch abweicht, ergibt Bewegung der Schaufel angezeigt. Bei der mecha- sich eine Stelle mit größerem Polabstand (s. Fig. 12), nischen Phasenverschiebung tritt dieser Fehler nicht 15 was die Messung jedoch nicht beeinflußt,
auf, da die Auslösung der Zeitablenkung stets ganz Die Bestimmung der Art und der Frequenz der kurzzeitig vor dem Schaufelimpuls erfolgt, innerhalb Schwingung wird in folgender Weise vorgenommen: welcher Zeit nur eine äußerst kleine Schwankung der Steht die Frequenz in einem beliebig gebrochenen oder Drehzahl auftreten kann. veränderlichen Verhältnis zur Umlauffrequenz, so
können, über eine volle Umdrehung erstrecken. Nun Bei sehr steifen Schaufeln, bei welchen nur geringe treten aber in vielen Fällen erhebliche Drehzahl- Ausschläge zu erwarten sind, kann der Phasenabstand Schwankungen auf, die vom Antrieb, von Drehstößen io Pol—Schaufel noch weiter verringert werden, indem oder von Drehschwingungen herrühren. Diese Schwan- man die Polteilung verkleinert. Weil die Polzahl dann kungen werden wegen und entsprechend der nicht gleich der Schaufelzahl ist, die Teilung jedoch von starr mit der Umdrehung gekoppelten Phasenlage als derjenigen der Schaufeln immer noch abweicht, ergibt Bewegung der Schaufel angezeigt. Bei der mecha- sich eine Stelle mit größerem Polabstand (s. Fig. 12), nischen Phasenverschiebung tritt dieser Fehler nicht 15 was die Messung jedoch nicht beeinflußt,
auf, da die Auslösung der Zeitablenkung stets ganz Die Bestimmung der Art und der Frequenz der kurzzeitig vor dem Schaufelimpuls erfolgt, innerhalb Schwingung wird in folgender Weise vorgenommen: welcher Zeit nur eine äußerst kleine Schwankung der Steht die Frequenz in einem beliebig gebrochenen oder Drehzahl auftreten kann. veränderlichen Verhältnis zur Umlauffrequenz, so
Um nun die mechanische Verstellung der Phasen- 20 wird die Schwingung als Impulsband dargestellt, dessen
lage zu vermeiden, schlägt die Erfindung vor, die Breite α ein Maß für die größte Doppelamplitude ist
Zeitablenkung durch mehrere gleichmäßig am Umfang (Fig. 2). Dagegen ruft eine in ganzzahligem Vielfachen
des Rotors verteilte (mitrotierende) Pole auszulösen. zur Umlauffrequenz schwingende Schaufel, die an der
Dabei ist jeder Schaufel ein Auslösepol zugeordnet Meßstelle bei jedem Umlauf den gleichen Ausschlag
derart, daß der (zeitliche) Abstand Pol—Schaufel ver- 25 hat, eine stationäre Impulsverschiebung hervor (Fig. 3).
änderlich ist, damit die Schaufelimpulse auf dem Zur Ermittlung der Frequenz der Schwingung wird
Schirm nicht zusammenfallen. Wählt man z. B. die das Gesetz ausgenutzt, welches bei einer sinusförmigen
Polzahl um 1 größer als die Schaufelzahl (f), dann ist Schwingung den Zusammenhang zwischen dem Größterreicht,
daß durch Phasenverschiebungen, die nicht ausschlag α und dem größten unter gegebenem Winkelgrößer als der Schaufelabstand sind, alle Schaufeln 30 abstand β auftretenden Relativausschlag b nach Fig. 4
der Reihe nach oder auch gruppenweise zurDarstellung angibt.
gebracht werden können. Dabei wird zwar die Zeit- Die Messung des größten Relativausschlages b erfolgt
ablenkung durch jeden der ζ + 1 Pole ausgelöst, erfindungsgemäß derart, daß der an der raumfesten
jedoch liegt nur innerhalb der einem einzigen Pol Stelle M1 erzeugte Impuls einer Schaufel nach entzugeordneten
Ablenkzeit ein Schaufelimpuls, so daß 35 sprechender Verzögerung zur Auslösung der Zeitnur
dieser angezeigt wird. In Fig. 9 ist dies für den ablenkung für die Anzeige des von der gleichen Schaufel
Fall von ζ = 4 Schaufeln und fünf Auslösepolen er- an der um den Winkel β gegenüber M1 versetzten
läutert, wobei nur der PoIp1 den ihm zugeordneten Stelle M2 dient (Fig. 1 und 4). Durch elektronische
Schaufelimpuls 1 zur Anzeige bringt. Schaltung läßt es sich erreichen, daß hierbei sowohl
Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung ergibt sich 40 eine einzige Schaufel als auch alle Schaufeln gleichzeitig
daraus, daß der Abstand der Impulse auf dem Bild- zur Anzeige gebracht werden.
,. », 1 * 1. «γ _i j-· ι ■ λ Schwingungen, die mit beliebig gebrochener Ord-
schirmaufden—fachen Wert zusammengedrängt wird. ,f, s t j B,&. ,. c « ·
ζ & b nungszahl k erfolgen, erzeugen auch in diesem Fall ein
Es ist also möglich, mehrere Schaufeln gleichzeitig zur Impulsband, das dem Wert b entspricht, da ja während
Anzeige zu bringen, wobei die Empfindlichkeit der 45 einer Vielzahl von Umläufen der Relativausschlag jeder
Anzeige auf das z-fache erhöht wird, verglichen mit Schaufel an den Stellen M1, M2 auch den Größtwert b
der Auslösung der Zeitablenkung durch einen Impuls irgendwann und wiederholt erreicht,
je Umdrehung. Zur Erfassung von Schwingungen, die mit ganz-
je Umdrehung. Zur Erfassung von Schwingungen, die mit ganz-
Um in Fällen mit großen Schaufelausschlägen ein zahligem Vielfachen /c der Drehzahl erfolgen, werden
Ineinanderlaufen der Impulsbänder zu vermeiden, 50 erfindungsgemäß beide Impulse, die eine Schaufel an
was dann eintritt, wenn der Schaufelausschlag den M1 und M2 erzeugt, mit Hilfe zweier Auslöseimpulse
Wert I des Schaufelabstandes erreicht, kann die Pol- zur Anzeige gebracht, so daß sich der Relativausschlag
2 aus dem Abstand der beiden stationär dargestellten
zahl verringert werden. Läßt man z. B. jeden zweiten Impulse ergibt (Fig. 6). Durch Winkelverschiebung
Pol aus, dann werden bei gegebener Phasenverschie- 55 des Geberpaares M1, M2 am Umfang oder durch Um-
bung die entsprechenden Schaufeln nicht angezeigt, schaltung mehrerer, stets den gleichen Winkel ein-
so daß das verfügbare Band größer wird. schließender Geberpaare läßt sich das absolute Maxi-
Um nun die Polzahl wählen zu können, schlägt die mum der Schwingung ermitteln, die in diesem Fall
Erfindung die Anwendung eines Polrades vor, dessen raumfeste Knoten und Bäuche hat.
Pole nach Fig. 10 periodisch unterschiedliche Ab- 60 Durch unterschiedliche Darstellung der an M1 und
stände vom Magnetgeber A haben, so daß in diesem der an M2 erzeugten Impulse derart, daß der M2-Kanal
Impulse mit verschiedenen Spitzenspannungen erzeugt erfindungsgemäß negative Impulse liefert, lassen sich
werden. Durch Gleichrichtung mit einstellbarer Gleich- überlagerte Schwingungen mit beliebig gebrochener
vorspannung erreicht man, daß wahlweise nur die das Ordnungszahl von denjenigen mit ganzzahliger Ord-
Vorspanniveau überschreitenden Impulse erscheinen, 65 nung trennen, da nun die ersteren nach Fig. 7 als
während alle übrigen unterdrückt werden, so daß die Impulsbänder mit der Breite bx (= O1') angezeigt wer-
Zahl der Triggerimpulse je Umdrehung gewählt werden den, während ihr Mittenabstand 62 der Schwingung mit
kann. Fig. 10 und 11 zeigen die Verhältnisse an einem ganzzahligem Vielfachem entspricht.
Liegt die Aufgabe vor, ein Rad mit einer größeren Zahl von Schaufeln innerhalb eines breiten Drehzahlbereiches
zu untersuchen, so wäre hierfür eine verhältnismäßig lange Betriebszeit in vielleicht gefährlichen
Resonanzgebieten erforderlich. Um dies zu vermeiden, schlägt die Erfindung vor, den während langsamem
Auf- oder Abwärtsfahren im ganzen interessierenden Bereich auftretenden Impulsfolgevorgang auf zwei
synchrone Kanäle eines Tonbandes aufzunehmen und die während der Aufnahme unveränderliche Phasenlage
erst bei der Wiedergabe zu verändern.
Für die Wiedergabe verwendet man aus dem Band herausgeschnittene, zu endlosen Schleifen zusammengeklebte
Ausschnitte, innerhalb welcher angenommen werden kann, daß die Drehzahl des Meßobjektes bei
der Aufnahme praktisch konstant war. Hierdurch umgeht man auch die bei der direkten Messung auftretende
störende Impulsverschiebung mit langsam veränderlicher Drehzahl, bedingt durch die konstant
bleibende Ablenkzeit. Außerdem sind keine komplizierten mechanischen Einrichtungen am Wellenende
des Meßobjektes notwendig.
Die Phasenverschiebung kann insbesondere im Falle der Aufnahme mit zwei Synchronisierungsimpulsen
M1, M2 erfindungsgemäß durch Längsverschiebung des
Wiedergabekopfes für den Synchronisierungskanal relativ zum Signalwiedergabekopf erfolgen.
Die Messung an Statorschaufeln kann im Prinzip in gleicher Weise vorgenommen werden, nur muß jetzt
der Magnetgeber M1 rotieren, was wegen der hohen
Fliehkräfte eine besondere konstruktive Ausbildung bedingt. Die Übertragung der Impulse zum feststehenden
Teil wird dann durch einen einfachen Drehübertrager bewerkstelligt, der aus zwei koaxialen Spulen
besteht. Die übrige Anordnung entspricht der bereits beschriebenen.
Claims (11)
1. Verfahren zur Messung der Schwingungen von insbesondere rotierenden Schaufeln, insbesondere
der Schaufeln von Strahltriebwerken, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelverschiebung der
Schaufelspitze gegenüber einem raumfesten Punkt entweder zur Ermittlung des größten Schaufelaus-Schlages
in bezug auf einen starr mitrotierenden Radiusvektor und bzw. oder in bezug auf ihre an
einem zweiten raumfesten Punkt herrschende Stellung zur Ermittlung des Relativausschlages zwischen
diesen beiden raumfesten Punkten durch Erfassen von Zeitdifferenzen gemessen wird und daß
das Verhältnis der aus diesen beiden Messungen sich ergebenden Ausschläge als Maß zur Ermittlung
der Schwingungsfrequenz verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen zur Auslösung der Zeitablenkung
eines Kathodenstrahl-Oszillographen dienenden Synchronisierungsimpuls ein Stromtor
derart gesteuert wird, daß nur die von der zu untersuchenden Schaufel an einem oder an beiden raumfesten
Punkten erzeugten Impulse zur Anzeige freigegeben werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der von einer Schaufel am ersten
Impulsgeber (M1) erzeugte Impuls zur Auslösung der Zeitablenkung (T) für die Anzeige des von der
gleichen Schaufel am zweiten Impulsgeber (M2) erzeugten
Impulses dient.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulse der zu untersuchenden
Schaufel am zweiten Impulsgeber (M2) durch Umkehren
eine andere elektrische Richtung erhalten als die am ersten Impulsgeber (M1) erzeugten
Impulse.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung an mehreren Stellen des
Umfanges vorgenommen und die durch mehrere, gegebenenfalls am Umfang verschiebbare oder umschaltbare
Impulsgeberpaare (M1, M2) erzeugten
Impulse zur Bestimmung der Relativausschläge derselben Schaufel gleichzeitig durch den Kathodenstrahl-Oszillographen
abgebildet werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der als Impulsfolge dargestellte
Schwingungsvorgang auf zwei synchrone Kanäle eines Tonbandes aufgenommen und der Synchronisierungsimpuls
bei der Wiedergabe elektronisch oder durch mechanische Längsverschiebung des zugeordneten
Wiedergabekopfes phasenverschoben wird.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
zur Messung der Schwingungen von rotierenden Schaufeln nach einem oder mehreren der Ansprüche
1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß gegenüber den schwingenden Schaufeln und gegenüber
dem starr rotierenden Schaufelträger Impulsgeber angeordnet sind, die über ein elektronisches
Umformgerät an einen als Impulsanzeiger dienenden Kathodenstrahl-Oszillographen angeschlossen
sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine mechanische, an die Umlaufperiode gebundene,
oder eine elektronische Phasenverschiebung für den Synchronisierungsimpuls.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verringerung des zeitlichen
Abstandes zwischen dem Schaufel- und dem Synchronisierimpuls mehrere unter gleichen Winkeln
stehende Auslösepole angeordnet sind (Fig. 9).
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslösepole auf einem Polrad
mit einer von der Schaufelteilung verschiedenen Polteilung angeordnet sind (Fig. 9 und 12).
11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Pole mit periodisch unterschiedlichem Abstand vom Impulsgeber angeordnet
sind und daß zur Wahl der Anzahl der Synchronisierimpulse je Umdrehung zwischen Impulsgeber
und Anzeige ein Gleichrichter mit einstellbarer Gleichvorspannung angeordnet ist (Fig. 10 und 11).
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
© 109 757/159 12.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DED28240A DE1120709B (de) | 1958-06-04 | 1958-06-04 | Verfahren und Vorrichtungen zur Messung von Schaufelschwingungen, insbesondere bei Strahltriebwerken |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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---|---|
DE1120709B true DE1120709B (de) | 1961-12-28 |
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ID=7039585
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DED28240A Pending DE1120709B (de) | 1958-06-04 | 1958-06-04 | Verfahren und Vorrichtungen zur Messung von Schaufelschwingungen, insbesondere bei Strahltriebwerken |
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GB (1) | GB909868A (de) |
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