DE1199020B - Mess- oder UEberwachungsanlage - Google Patents
Mess- oder UEberwachungsanlageInfo
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- 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
- G01L3/24—Devices for determining the value of power, e.g. by measuring and simultaneously multiplying the values of torque and revolutions per unit of time, by multiplying the values of tractive or propulsive force and velocity
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. α.:
Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:
GOIl
Deutsche Kl.: 42 k-7/05
1199 020
P15722IXb/42k
22. Februar 1956
19. August 1965
P15722IXb/42k
22. Februar 1956
19. August 1965
Die Erfindung betrifft eine Meß- oder Überwachungsanlage, bei der Drehzahl und Drehmoment
einer Welle einzeln kontinuierlich gemessen und gegebenenfalls nach Umwandlung in elektrische
Spannungswerte in dem gleichen Gerät angezeigt bzw. registriert werden, in der die zu messenden
Größen einzeln oder kombiniert ständig angezeigt und aufgezeichnet werden.
Es ist zwar schon bekanntgeworden, den einen oder anderen mechanischen Vorgang, z. B. bei einem
Schiff, bei Umwandlung in elektrische Spannungen mittels eines selbstabgleichenden Kompensators zu
erfassen und die einzelnen Werte zu messen und gegebenenfalls für Untersuchungs- oder Forschungszwecke zu registrieren. Der hierzu notwendige Auf-
wand würde für eine Betriebsüberwachung oder -dokumentation viel zu groß sein, zumal jede Betriebsweise
bisher auf eine andere Art gemessen wurde, so daß einheitliche und später einander ver-
Meß- oder Überwachungsanlage
Anmelder:
Philips Patentverwaltung G. m. b. H.,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7
Als Erfinder benannt:
Dr. H. Nelting,
Dipl.-Ing. Günther Thiele,
Manfred Haase, Hamburg;
Hermann Rumöller, Grönwohld
Dr. H. Nelting,
Dipl.-Ing. Günther Thiele,
Manfred Haase, Hamburg;
Hermann Rumöller, Grönwohld
Zentrale Schiffsüberwachungsanlagen, z. B. zur Anzeige und Aufzeichnung von Maschinendaten der
wachungseinrichtung besteht darin, daß von einem Meßkompensator für die eigentliche Registrierung
von Größe und Richtung des Drehmoments mit Hilfe einer selbstabgleichenden Dehnungsmeßbrücke verstellt
wird, eine Spannung entnommen wird, die zur
gleichbare Registrierungen gar nicht oder nur unter ao kontinuierlichen Anzeige und Registrierung der
Überwindung größerer Schwierigkeiten zu erhalten Leistung in dem gleichen zur Anzeige von Drehzahl
und Drehmoment benutzten Gerät dient, wobei die Spannung zur Drehmomentanzeige von einem ebenfalls
mittels der Dehnungsmeßbrücke einstellbaren an
Hauptantriebsmaschine, wie Drehzahlen, Dreh- as fester Spannung liegenden Potentiometer geliefert
momente und Leistungen der Schiffswellen, müssen wird.
über lange Zeit wartungsfrei arbeiten, müssen also Ein besonderer Vorteil der neuen Meß- oder Über-
reparaturunanfällig sein und trotzdem die bei normalen elektronischen Meßgeräten übliche Genauigkeit
aufweisen. 30 von mehreren Meßwerten unterschiedlichen Ur-Es ist zwar bekannt, eine von einem Drehzahlgeber Sprungs die geeigneten Spannungswerte zur Vererzeugte
Gleichspannung an einen konstanten Wider- fügung gestellt werden, wobei die Drehmomentstand
zu legen, von dem ein Teil durch einen Dreh- registrierung vorzeichenabhängig und die Leistungsmomentmesser
mit Widerstandsabgriff jeweils ver- anzeige richtungsunabhängig erfolgt. Dadurch wird
hältsnisgleich dem Drehmoment eingestellt wird, so 35 eine verhältnismäßig kleine bauliche und beschleunidaß
daraus eine der zu messenden Leistung verhält- gungs- und erschütterungsunempfindliche Einheit
nisgleiche Spannung abgeleitet werden kann. Damit
allein kann jedoch noch keine Überwachungsanlage
erstellt werden, die neben den Einzelwerten auf
demselben Registriergerät »Vorwärts«- und »Rück- 40 ist.
Wärts«-Leistungen in übersichtlicher Form zu re- Sofern die Geber sich kontinuierlich ändernde gistrieren gestattet, insbesondere wenn für die Mes- Spannungen abgeben, wie beispielsweise eine dem sung des Drehmoments selbstabgleichende Dehnungs- Drehmoment proportionale Diagonalspannung aus meßstreifenbrücken verwendet werden sollen. einer als Drehmomentgeber verwendeten Dehnungs-Um dem vorhandenen Bedürfnis nach angezeigten 45 meßstreifenbrücke, werden diese Ausgangsspannun- und aufgezeichneten Einzel- und Kombinationswert- gen der Diagonalspannung einer mittels eines Elekmessungen mit engem Toleranzbereich Rechnung zu tromotors selbstabgleichenden Meßbrücke entgegentragen, sieht die Erfindung vor, daß eine der Dreh- geschaltet, und diese so entstandene Differenzspanzahl proportionale drehrichtungsunabhängige Span- nung speist unter Zwischenschaltung eines elektronung zwischen der Mitte und den beiden Enden eines 50 nischen Verstärkers den Abgleichmotor der Brücke.
allein kann jedoch noch keine Überwachungsanlage
erstellt werden, die neben den Einzelwerten auf
demselben Registriergerät »Vorwärts«- und »Rück- 40 ist.
Wärts«-Leistungen in übersichtlicher Form zu re- Sofern die Geber sich kontinuierlich ändernde gistrieren gestattet, insbesondere wenn für die Mes- Spannungen abgeben, wie beispielsweise eine dem sung des Drehmoments selbstabgleichende Dehnungs- Drehmoment proportionale Diagonalspannung aus meßstreifenbrücken verwendet werden sollen. einer als Drehmomentgeber verwendeten Dehnungs-Um dem vorhandenen Bedürfnis nach angezeigten 45 meßstreifenbrücke, werden diese Ausgangsspannun- und aufgezeichneten Einzel- und Kombinationswert- gen der Diagonalspannung einer mittels eines Elekmessungen mit engem Toleranzbereich Rechnung zu tromotors selbstabgleichenden Meßbrücke entgegentragen, sieht die Erfindung vor, daß eine der Dreh- geschaltet, und diese so entstandene Differenzspanzahl proportionale drehrichtungsunabhängige Span- nung speist unter Zwischenschaltung eines elektronung zwischen der Mitte und den beiden Enden eines 50 nischen Verstärkers den Abgleichmotor der Brücke.
geschaffen, mit der eine jederzeit sehr übersichtliche Messung, Anzeige und gleichzeitig eine laufende
Registrierung der interessierenden Werte ermöglicht
Potentiometers angelegt ist und zwischen der Mitte des Potentiometers und einem Schleifer, der abhängig
Mit dem Abgriff des Abgleichpotentiometers dieser Brücke kann außer dem die Meßgröße anzeigenden
509 657/188
Zeiger der Abgriff eines weiteren Linearpotentiometers mechanisch verbunden werden. An die Enden dieses
zweiten Potentiometers kann eine beliebige, veränderliche oder konstante Spannung, insbesondere eine
Gleichspannung, gelegt werden, so daß die zwischen dem Abgriff und einem festen Potential entnommene
Spannung der Länge der abgegriffenen Strecke proportional ist. Ist die abgegriffene Strecke dem
Drehmoment proportional, so ist auch die dem Abgriff entnommene Spannung bei Anlegen einer der
zugehörigen Drehzahl proportionalen Spannung der Leistung proportional. Auf Wellen, deren Drehzahl
gemessen werden soll, werden Dauermagnete geeigneter Form aus einem unter der Bezeichnung
Ferrox-dure im Handel befindlichen Werkstoff in gleichen Abständen in Umfangsrichtung befestigt,
vorzugsweise aufgeklebt, die beim Umlauf der Welle an einer feststehenden Spule vorbeibewegt werden
und so durch Änderung des magnetischen Flusses in der Spule eine impulsförmige Spannung erzeugen.
Auf diese oder in anderer Weise erzielte, impulsförmige, einer Meßgröße entsprechende Spannungen
werden in einer erschütterungssicheren Verstärkerschaltung in flächengleiche Impulse mit einer den
Eingangsimpulsen proportionalen Frequenz umgewandelt und stehen am Ausgang einer integrierenden
i?C-Kette als frequenzpropörtionale bzw. drehproportionale Gleichspannung zur Verfügung.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung beschrieben: Es zeigt
F i g. 1 eine Gesamtübersicht einer Überwachungsanlage und ihrer Verbindungsleitungen,
Fig. 2 die Anordnung der vom Abgleichmotor der Drehmomentdoppelmeßbrücke betätigten Potentiometer.
Von der. in F i g. 1 dargestellten Hauptantriebsr
maschine 10 sollen z. B. das abgegebene Drehmoment der Schiffswelle 11, die Drehzahl und die abgegebene
Leistung dieser Welle sowie die der Hauptantriebsmaschine in der Zeiteinheit über die Brennstoffleitung
14 zugeführte Brennstoffmenge gemessen und aufgezeichnet werden.
Auf der Welle 11 befindet sich eine Dehnungsmeßstreifenmeßbrücke,
deren Schleifringe 94 bis 97 in F i g. 1 abgebildet sind. Über zwei dieser Schleifringe
wird die Dehnungsmeßstreifenbrücke gespeist, und an den anderen beiden Schleifringen wird eine
dem Drehmoment proportionale Diagonalspannung abgenommen. Die vier Schleifringe sind elektrisch
mit einer Vergleichsbrücke zusammengeschaltet. Als Geber für die Drehzahl wird die Vorrichtung 13
verwendet. Die vom Geber 13 erzeugte impulsförmige Spannung, deren Impulsfrequenz der Drehzahl proportional
ist, wird einer Integrier-Verstärkerschaltung 16 zugeführt, an deren Ausgängen eine drehzahlproportionale
Gleichspannung Un auftritt. In dem Geber 15, der hier ein Druckdifferenzgeber ist,
wird die auf die Zeiteinheit bezogene Brennstoff-Durchflußmenge ebenfalls in eine dieser Durchflußmenge
entsprechende Spannung umgesetzt. Die Ausgangsspannung Ud des Druckdifferenzgebers
wird einer Vergleichsbrücke 18 zugeführt. Das Registriergerät 20 besteht im wesentlichen aus einem
als Kompensator geschalteten Meßwerk und einem motorisch betätigten Druckwerk. Als Eingangs- oder
Meßspannungen werden an die Klemmen des Kompensators nacheinander die durchflußmengenproportionale
Gleichspannung UD von der selbstabgleichenden Brücke 18, die dem Drehmoment proportionale
Gleichspannung UM '-von der selbstabgleichehden
Brücke 19, die drehzahlproportionale Spannung Un
aus der Integrier-Verstärkerschaltung 16 und eine einem Potentiometerabgriff in der Brückenschaltung
19 entnommene, der Leistung proportionale Gleichspannung Un gelegt. Zur Bildung des Produktes aus
Drehmoment und Drehzahl wird die von der Integrier-Verstärkerschaltung
16 abgegebene Gleichspannung Un an ein in der Brückenschaltung 19 befindliches
Potentiometer gelegt. Es ist natürlich auch möglich, die Durchflußmenge in bekannter Weise in
eine Drehzahl umzusetzen und diese Drehzahl genau wie die Wellendrehzahl zu messen und anzuzeigen.
Die Messung des Drehmomentes wird als Torsionsmessung mittels einer Brückenanordnung aus
Dehnungsmeßstreifen vorgenommen. Die Spannung zur Speisung dieser Meßbrücke wird über die
Schleifringe 94 und 96 (F i g. 1) zugeführt; die Diagonalspannung wird von den Schleifringen 95 und 97
abgenommen. Eine zweite Meßbrücke, die von dem gleichen Transformator wie die Brücke aus Dehnungsmeßstreifen
gespeist wird, weist ein Linearpotentiometer 99 (Fi g. 2) auf, dessen Abgriff 100 mit einem
Schleifring 95 der Dehnungsmeßstreifenbrücke verbunden ist. Der Schleifring 97 und ein Diagonalpunkt
der zweiten Meßbrücke sind an die Eingangsklemmen eines Verstärkers angeschlossen, so daß diesem Verstärker
die Differenz der Diagonalspannungen der beiden Brücken zugeführt wird. Der Ausgang des
Verstärkers liegt an den Klemmen eines Abgleichmotors 103, der den Abgriff 100 des Potentiometers
99 selbsttätig und ständig so verstellt, daß die Differenz
der Diagonalspannungen der beiden Brücken zu Null wird. Die Verstellgeschwindigkeit des Abgriffs
100 ist demnach der Differenz der Diagonalspannungen proportional. Die Widerstände in den
dem Potentiometer 99 gegenüberliegenden Brückenzweigen sind zum Zwecke einer leichten Justierung
der Brücke einstellbar. Durch die Verwendung eines Verstärkers, der als Röhren- oder Transistorverstärker
ausgeführt sein kann, kann der Abgleich der zweiten Meßbrücke und die mit dem Abgriff 100
gekuppelte Anzeige 109 motorisch vorgenommen werden, ohne daß der Vorteil der großen Genauigkeit
dieses Differenzmeßverfahrens aufgegeben werden muß. Somit lassen sich alle Elemente der Schaltung
so robust ausführen, daß die Anordnung auch in einem sehr rauhen Betrieb Verwendung finden
kann.
Der Abgriffmotor 103 ist außer mit dem Abgriff
100 des Brückenpotentiometers, das zwischen den Klemmen 106 und 107 liegt, mit den Abgriffen
zweier weiterer Potentiometer für die Entnahme je einer dem Drehmoment und der Leistung entsprechenden
Gleichspannung gekuppelt, wie Fi g. 2 zeigt. Außerdem ist an diesen gekuppelten Abgriffen ein
Zeiger 109 befestigt, der sich vor einer Skala 108 bewegt. Die Nullstellung des Zeigers liegt in der
Mitte der Skala. Wenn der Zeiger auf der rechten Hälfte der Skala steht, gibt er ein positives Drehmoment
an; seine Stellung zwischen Null und dem linken Ende der Skala besagt, daß das Drehmoment
an der Welle in der entgegengesetzten Richtung wirkt, also negativ ist. An der Klemme 112 des Potentiometers
110 liegt die Spannung Null und an der Klemme 113 eine konstante Gleichspannung von
beispielsweise 15 mV. Die dem Drehmoment ent-
sprechende Spannung UM wird dem Potentiometer
110 über den Abgriff 111 zwischen den Klemmen 114, 112 entnommen und dem Registriergerät 20
zugeführt. Die Spannung UM ist der Entfernung des
Abgriffs 111 von Anfang 120 des Potentiometers 110 proportional. Durch entsprechende Eichung auf der
Drehmomentskala des Registergerätes 20 kann die Drehmomentrichtung angezeigt und abgelesen
werden.
Das Potentiometer 115 ist mit seinen Enden und mit seiner Mittelanzapfung 117 an die der Drehzahl
entsprechende Spannung Un angeschlossen. Dabei liegt die Mittelanzapfung 117 an dem Minuspol der
Spannung Un. Zwischen der Mittelanzapfung 117
und dem Abgriff 116, der gleichfalls von dem Motor 103 verstellt wird, kann an den Klemmen 118, 119
eine Gleichspannung Un von dem Potentiometer 115
abgenommen werden, die dem Produkt aus der Drehzahl und dem Drehmoment und damit der Leistung
proportional ist, da diese Spannung proportional der Entfernung des Abgriffs 116 von der Mittelanzapfung
und der zwischen der Mittelanzapfung und den Enden des Potentiometers angelegten Spannung Un
ist. Die Gleichspannung Un wird ebenso wie die
Gleichspannungen UM und Un und eine dem Brennstoffdurchsatz
entsprechende Gleichspannung UD dem als Kompensator geschalteten Registrier- und
Anzeigegerät 20 zugeführt.
Claims (2)
1. Meß- oder Überwachungsanlage, bei der Drehzahl und Drehmoment einer Welle einzeln
kontinuierlich gemessen und nach Umwandlung in elektrische Spannungswerte in dem gleichen
Gerät angezeigt bzw. registriert werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Drehzahl proportionale drehrichtungsunabhängige
Spannung [Un) zwischen der Mitte (117) und den
beiden Enden eines Potentiometers (115) angelegt ist, und zwischen der Mitte (117) des Potentiometers
und einem Schleifer (116), der abhängig von Größe und Richtung des Drehmoments mit
Hilfe einer selbstabgleichenden Dehnungsmeßbrücke verstellt wird, eine Spannung (JJn) entnommen
wird, die zur kontinuierlichen Anzeige und Registrierung der Leistung in dem gleichen
zur Anzeige von Drehzahl und Drehmoment benutzten Gerät dient, wobei die Spannung zur
Drehmomentanzeige von einem ebenfalls mittels der Dehnungsmeßbrücke einstellbaren an fester
Spannung liegenden Potentiometer geliefert wird.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß sie Teil einer Schiffsmaschinenüberwachungszentrale ist, in der außer den genannten
Größen noch andere auf dem gleichen Streifen registriert werden.
In Betracht gezogene Druckschriften:
so Deutsche Patentschriften Nr. 744 801, 915 363, 556;
so Deutsche Patentschriften Nr. 744 801, 915 363, 556;
deutsche Patentanmeldung H 874 IX/42 d (bekanntgemacht
am 5. 6.1952);
USA.-Patentschriften Nr. 2 482196, 2 577 483;
»AEG-Hilfsbuch für elektrische Licht- und Kraftanlagen«, Essen, 1953, S. 441;
»AEG-Hilfsbuch für elektrische Licht- und Kraftanlagen«, Essen, 1953, S. 441;
Bennewitz: »Flugzeuginstrumente«, Berlin,
1922, S. 21;
1922, S. 21;
Zeitschriften »Feinwerktechnik«, Heft 5/1952,
S. 132, 133;
S. 132, 133;
»VDI-Zeitschrift« vom 13. 6. 1929, S. 377;
ATM-Blätter V 136-1 vom Februar 1933;
V 161-1 vom April 1941; J 135-9 vom Oktober 1955; J 162-6 vom Juli 1950;
ATM-Blätter V 136-1 vom Februar 1933;
V 161-1 vom April 1941; J 135-9 vom Oktober 1955; J 162-6 vom Juli 1950;
»Physikalische Berichte« vom 1.4.1936, Heft 7,
S. 720.
In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 953 586.
Deutsches Patent Nr. 953 586.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
509 657/188 8.65 © Bundesdruckerei Berlin
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEP15722A DE1199020B (de) | 1956-02-22 | 1956-02-22 | Mess- oder UEberwachungsanlage |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEP15722A DE1199020B (de) | 1956-02-22 | 1956-02-22 | Mess- oder UEberwachungsanlage |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1199020B true DE1199020B (de) | 1965-08-19 |
Family
ID=7365725
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEP15722A Pending DE1199020B (de) | 1956-02-22 | 1956-02-22 | Mess- oder UEberwachungsanlage |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1199020B (de) |
Citations (6)
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-
1956
- 1956-02-22 DE DEP15722A patent/DE1199020B/de active Pending
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