DE1473861B2 - Einrichtung zur Abstandskontrolle zwischen Läufer und Gehäuse (Ständer) an umlaufenden Maschinen, wie Turbinen und Verdichtern - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung nach ihrem Abstand zu feststehenden Empfänger-

zur Abstandskontrolle zwischen Läufer und Gehäuse spulen mehr oder weniger große Spannungsspitzen

(Ständer) an umlaufenden Maschinen, insbesondere in den Empfängerspulen induzieren.

Turbomaschinen, wie Turbinen und Verdichtern, Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

längs ihres äußeren bzw. inneren Umfangs bei be- 5 einfache und zuverlässig arbeitende Einrichtung zur

reits in das Gehäuse eingefügtem Läufer, Vorzugs- Abstandskontrolle zwischen Läufer und Gehäuse

weise für schwer zugängliche Abstandsmeßstellen, (Ständer) an umlaufenden Maschinen zu schaffen,

z. B. bei Topfgehäusen. Bei vielen Maschinen, ins- die auch dann montierbar sein soll, wenn die Welle

besondere Turbomaschinen, wie Verdichtern, Tür- bereits in das geschlossene Gehäuse eingefügt und

binen u. dgl., bei denen ein mit Schaufeln versehener io von den Wellenstirnseiten her keine Zugänglichkeit

Läufer innerhalb eines abgeschlossenen Maschinen- gegeben ist und mit der es gelingt, jeden Punkt am

gehäuses umläuft, ist es erwünscht, beim Zusammen- inneren Umfang des Gehäuses abzutasten,

bau, aber auch bei Revisionen den Abstand zwischen Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung zur

Läufer und Gehäuse nach dem Zusammenbau der Abstandskontrolle zwischen Läufer und Gehäuse

Maschine prüfen zu können, um Beschädigungen in 15 (Ständer) an umlaufenden Maschinen, insbesondere

der Maschine durch Streifen der umlaufenden Teile Turbomaschinen wie Turbinen und Verdichtern,

zu vermeiden. längs ihres äußeren bzw. inneren Umfangs bei be-

An sich sind bereits an einer Welle befestigbare reits in das Gehäuse eingefügtem Läufer, vorzugs-

Tastmeßgeräte zur Abstandskontrolle bekannt weise für schwer zugängliche Abstandsmeßstellen,

(deutsche Patentschrift Nr. 722 477), deren Tastkopf 20 ζ. B. bei Topfgehäusen, unter Verwendung eines

bei Drehung der Welle am inneren Umfang der an der Welle befestigbaren Tastmeßgerätes, dessen

Wellenbohrung gleitet, jedoch tritt hierbei nicht das Tastkopf bei Drehung der Welle am inneren Um- '

Problem auf, eine Abstandskontrolle dann durch- fang des Gehäuses gleitet.

zuführen, wenn die Welle bereits so in das Gehäuse Die Erfindung besteht darin, daß das als indukti-

eingefügt ist, daß die Abstandsmeßstellen von den 25 ver Meßgeber ausgebildete Tastmeßgerät durch eine

Stirnseiten der Welle nicht mehr zugänglich sind. Da bei normalem Betrieb verschließbare radiale Ge-

vielmehr die Messung an relativ leicht, d. h. von der häusebohrung hindurchsteckbar und in einer mit der

einen Stirnseite eines Lagergehäuses zugänglichen radialen Gehäusebohrung gleichen Radialebene an

Stellen, vorgenommen werden kann, ist die Mög- der Welle von außen befestigbar und daß der dem

lichkeit gegeben, dem Tastmeßgerät einen relativ 30 Abstand der Welle von der Läuferbohrung analoge

diffizilen Aufbau mit die Welle umgreifender Halte- elektrische Meßwert (Meßspannung) mittels durch

Vorrichtung, daran angelenktem Tragwinkel und an die Gehäusebohrung geführter Leitungen einem elek-

dem Tragwinkel schwenkbar gelagertem zweiarmi- trischen Meß- oder Anzeigegerät außerhalb der

gen Tasthebel zu geben, wodurch dort der Aus- Maschine zuführbar ist.

schlag der Meßuhr für gleiche Abweichungen bei 35 Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile sind verschiedenen Durchmesserbereichen immer gleich- vor allem darin zu sehen, daß nunmehr die Mögbleiben soll. Auch bei einer anderen bekannten Meß- lichkeit besteht, den Abstand zwischen beliebigen einrichtung zur Abstandskontrolle (USA.-Patent- Punkten am Umfang der Welle und am inneren Umschrift Nr. 3 040 436) ist eine Zugänglichkeit zu den fang des Gehäuses auf zuverlässige Weise zu mes-Abstandsmeßstellen von der einen Wellenstirnseite 40 sen, ohne daß die Meßeinrichtung vor dem Einfügen aus gegeben, so daß das Tastmeßgerät auf das eine der Welle oder dem Zudecken des Gehäuses montiert Wellenende justiert aufgesetzt werden kann. sein müßte. Das Tastmeßgerät läßt sich leicht an ver-

Es sind weiterhin eine Reihe von berührungslos schiedenen, vorzugsweise gleichmäßig über den Umarbeitenden Einrichtungen zur Abstandskontrolle fang verteilten Stellen in geeignete Bohrungen einzwischen dem äußeren Umfang einer Welle und 45 schrauben, wobei diese Bohrungen zugleich zur dem inneren Umfang der Wellenbohrung bekannt Aufnahme von Tarifgewichten dienen können,
(bekanntgemachte deutsche Patentanmeldung D13059 Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der IXb/42b, deutsche Auslegeschrift 1062 942, deut- Erfindung ist der an seinem einen Ende in einer sehe Patentschrift 949 775). Bei der erstgenannten Bohrung der Welle befestigbare Meßgeber an seinem Meßeinrichtung ist ein in eine Gehäusebohrung ein- 50 anderen, mit dem Tastkopf versehenen Ende mit gesetzter Tastkopf in Form einer Induktionsspule einem sich in Richtung der Gehäusebohrung und der vorgesehen, welche abhängig vom Abstand einer Meßgeberachse erstreckenden Rohrschlüssel über rotierenden Welle eine Wechselstrommeßbrücke eine lösbare Kupplungseinrichtung in Eingriff bringverstimmt. Die zweitgenannte Meßeinrichtung weist bar, der zum Einführen des Meßgebers einschließeine justierbar in eine Gehäusebohrung radial zur 55 Hch dessen Leitungen durch die Gehäusebohrung in umlaufenden Welle einer Kreiselmaschine einfüg- das Maschineninnere und das Festsetzen des Meßbare Induktionsspule auf. Beiden Meßeinrichtungen gebers an der Welle dient. Hierbei ist vorteilhafterist gemeinsam, daß die Induktionsspule feststeht und weise gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die eine Berührung des Spulenkerns mit der Welle nicht Anordnung so getroffen, daß der Rohrschlüssel mit eintritt. Derartige Meßeinrichtungen sind für Kon- 60 einem Mehrkantfuß zum Verschrauben des Meßtrollmessungen, wo es darauf ankommt, praktisch gebers in der Maschinenwelle versehen ist, wobei jeden Punkt des inneren Umfanges des Gehäuses ab- dem Mehrkantfuß ein entsprechend ausgebildeter zutasten, nicht verwendbar. Auch bei der dritt- Kopfteil des Meßgebers zugeordnet ist, und ist der genannten bekannten Meßeinrichtung gelingt es Rohrschlüssel mit dem Meßgeber in axialer Richnicht, jeden Punkt über den inneren Umfang des 65 tung mittels eines von außen einfügbaren Schraub-Gehäuses zu erfassen. Diese Meßeinrichtung arbeitet teils oder Bajonettkörpers verriegelbar. Es empfiehlt gleichsam digital mit mehreren am Umfang eines sich weiterhin, zur Schonung der Zuleitungen des Laufrades angeordneten Dauermagneten, welche je Meßgebers sowohl den Meßgeber wie den Rohr-

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schlüssel mit Führungsschlitzen für die Leitungen Spaltes 10. In dieser Figur ist gleichzeitig näher das

des Meßgebers zu versehen. Einbringen des Meßgebers 4 veranschaulicht. Wie

Im folgenden wird die Erfindung an Hand der ein schon vorher erwähnt war, muß der Fußteil 4 b des

Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung noch Meßgebers 4 in einer Gewindebohrimg 5 des Läu-

näher erläutert. Es zeigt 5 fers eingeschraubt werden. Um dies zu ermöglichen,

F i g. 1 schematisch ein Turbinengehäuse, in dem wird nun der Meßgeber 4 vor der Vereinigung mit

eine Einrichtung zur Abstandskontrolle zwischen mit Läufer 2 mit einem sich in Richtung der Längs-

Läufer und Ständer vorgesehen ist, achse des Meßgebers erstreckenden Rohrschlüssel 11

F i g. 2 einen Axialschnitt in der Ebene A-B der verbunden. An seinem unteren Ende ist der Rohr-

F i g. 1 durch das Turbinengehäuse, woraus näher io schlüssel 11 bei 12 sechskantförmig aufgeweitet, so

der Einbau des Tastmeßgerätes erkennbar ist. daß er auf den sechskantförmigen Kopfteil 13 des

In F i g. 1 ist ein Schnitt in der Radialebene durch Meßgebers 4 aufgeschoben werden kann. Innerhalb eine Turbine wiedergegeben. 1 bedeutet das zwei- des Rohrschlüssels 11 und letzteren an seinem schalige zusammengeflanschte Gehäuse, das den ein- oberen Deckelverschluß 11 α durchdringend, ist zur gebauten Läufer 2 umschließt. Das Turbinengehäuse 15 Verriegelung des Rohrschlüssels 11 mit dem Meßist mit einer Radialbohrung 3 versehen, die im nor- geber 4 ein Schraubteil 14 vorgesehen, der in das malen Betrieb durch einen Schraubstöpsel mit Dich- Gewinde einer Ringnut 15 des Kopfteiles 13 eintung abgeschlossen werden kann. geschraubt werden kann. Zur Übertragung der axial-

Der Durchmesser der Gehäusebohrung 3 ist nun gerichteten Kräfte ist dabei ein Anschlagring 16 vorso groß ausgeführt, daß durch die Bohrung 3 ein 20 gesehen, der sich gegen Einbauteile 17 des Rohrinduktiver Meßgeber 4 eingebracht werden kann. schlüsseis 11 anlegt. 11 b bedeutet noch einen Hebel-Letzterer wird — wie in der Schnittebene A-B ge- arm, der es ermöglicht, ein Drehmoment auf den strichelt angedeutet ist — in der später erläuterten Rohrschlüssel 11 auszuüben.

Weise an einer vorbereiteten Befestigungsfläche des Der Einbau der Meßeinrichtung erfolgt nun in Läufers, beispielsweise in einer Läuferbohrung 5, 25 folgender Weise: Der Meßgeber 4 wird nach vorbefestigt. Der dem jeweiligen Abstand der Welle 2 heriger Funktionsprüfung mit dem Meßgerät 6 mit vom Innenumfang 1 α der Bohrung analoge elek- dem Rohrschlüssel 11 vereinigt, d. h., der untere irische Meßwert des Meßgebers 4 wird über elek- Sechskantteil 12 des Rohrschlüssels 11 wird über den irische Leitungen 7 dem Meßgerät 6 zugeführt. Die Sechskantkopf 13 des Meßgebers 4 geschoben. Da-Leitungen 7 sind durch die Bohrung 3 geführt und 30 nach wird der Schraubteil 14 durch Verdrehen miteinerseits an den Meßgeber 4, andererseits an das tels eines an dem Schraubkopf 14 α angreifenden Meßgerät 6 angeschlossen. Der Meßgeber 4 weist Schlüssels in die mit Gewinde versehene Ringnut 15 einen magnetischen Kreis auf, der mit Wechselstrom des Kopfteiles 13 eingespannt. Zuvor können zur erregt wird. Der Wechselstrom wird dabei durch Vermeidung von Schäden die Meß- und Erregereinen innerhalb des Meßgebers 4 vorgesehenen Zer- 35 leitungen 7 durch den Rohrschlüssel 11 hindurchhacker gewonnen, dem primärseitig über eine zu den gezogen sein. Nunmehr kann der mit dem Rohr-Leitungen 7 gehörende Speiseleitung Gleichstrom zu- schlüssel 11 lösbar vereinigte Meßgeber 4 mit dem geführt werden kann. Der Meßgeber, an sich be- Gewindefuß 6 in die Gewindebohrung 5 der Welle kannter Art, weist sodann zwei einander entgegen- eingeschraubt werden, wobei auf den Rohrschlüssel geschaltete Spulen auf, deren magnetische Verket- 40 11 über den Hebel 11 b das zum Einschrauben ertung mit dem zugeordneten Feld durch Verschieben forderliche Drehmoment ausgeübt wird. Um die des Ankers mittels eines Tastkopfes 4 a des Meß- Welle ohne weiteres in eine das Einführen des Meßgebers 4 geändert werden kann. Wird nun die gebers ermöglichende Stellung zu führen, kann im Welle 2 mit dem in der Bohrung 5 befestigten Meß- Bereiche des Läuferlagers am Lagerbock eine entgeber4 verdreht, so bewegt sich der Tastkopf Aa an 45 sprechende Markierung vorgesehen sein, die in Verder Innenfläche 1 α der Gehäusebohrung entlang, bindung mit einer Markierung der Welle die Mögwobei entsprechend den Änderungen des Abstandes lichkeit gibt, die Bohrung 5 des Läufers und die zwischen der Gehäusewand 1 α und dem Läufer Bohrung 3 des Ständers gegeneinander auszurichten, durch Verstellen des Tastkopfes 4 α die Ausgangs- Nach Verschraubung des Meßgebers 4 mit der Läuspannung des Meßgebers 4 verändert wird. Beim 50 ferbohrung 5 wird der Schraubteil 14 aus der Ring-Durchdrehen der Welle muß — wie dies mit aus- nut 15 des Kopfteiles 13 herausgeschraubt, so daß gezogenen Linien in der Figur dargestellt ist — die der Rohrschlüssel 11 mit seinem Sechskantteil 12 Leitung 7 zwischen dem Meßgerät 6 bzw. der Gleich- von dem Kopfteil 13 abgezogen und aus der Bohstromerregerquelle einerseits und dem Meßgeber 4 rung 3 entfernt werden kann. Hierbei werden die andererseits durch die Öffnung 3 entsprechend der 55 Leitungen wieder aus dem Rohrkörper heraus-Verdrehung der Welle nachgelassen werden. Wie gezogen. Nunmehr können die letzteren an die Meßohne weiteres ersichtlich ist, ermöglicht es die er- einrichtung 6 sowie Erregerstromquelle angeschlosläuterte Einrichtung, den Abstand zwischen Läufer sen werden. Die Einrichtung ist betriebsbereit, und und Gehäusewandung zu kontrollieren. Dabei kann durch Verdrehen der Welle kann in der in F i g. 1 die Ausgangsgröße des Meßgebers 4 in dem Meß- 60 angedeuteten Weise der Meßgeber aus der gestrichelt gerät 6 sichtbar gemacht oder aufgeschrieben wer- angedeuteten Stellung in jede beliebige Winkelstelden. Im letzteren Falle kann vorteilhafterweise die lung des Läufers verstellt werden, wobei in dem Vorrichtung zum Drucken oder Aufzeichnen der Meßgerät b die Änderungen des Abstandes zwischen Meßwerte von dem Drehwinkel der Welle abhängig Läufer und Innengehäuse abgelesen oder aufgemacht werden. 65 gezeichnet werden können.

F i g. 2 der Zeichnung zeigt im Querschnitt durch In Einzelheiten kann die beschriebene Anordnung

die Turbine die Lage des Meßgebers 4 innerhalb abgeändert werden. Dies gilt sowohl hinsichtlich der

eines zwischen zwei Schaufelreihen 8 liegenden Geberausbildung selbst, wie auch der lösbaren Ver-

bindung zwischen dem als Stell- und Führungsteil dienenden Rohrschlüssel 11. An Stelle einer Verschraubung zwischen dem Schraubteil 14 und dem Kopfteil 13 des Meßgebers 4 kann auch eine Bajonettverriegelung zur axialen Kupplung des Rohrschlüsseis 11 und des Meßgebers 4 vorgesehen werden.

Vorteilhafterweise kann der Meßgeber 4 so ausgebildet werden, daß sich seine Baulänge, z. B. durch angesetzte Verlängerungsringe, gegebenenfalls stufenlos ändern läßt.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Abstandskontrolle zwischen Läufer und Gehäuse (Ständer) an umlaufenden Maschinen, insbesondere Turbomaschinen wie Turbinen und Verdichtern, längs ihres äußeren bzw. inneren Umfangs bei bereits in das Gehäuse eingefügtem Läufer, vorzugsweise für schwer zugängliche Abstandsmeßstellen, z. B. bei Topfgehäusen, unter Verwendung eines an der Welle befestigbaren Tastmeßgerätes, dessen Tastkopf bei Drehung der Welle am inneren Umfang des Gehäuses (Läuferbohrung) gleitet, dadurch gekennzeichnet, daß das als induktiver Meßgeber (4) ausgebildete Tastmeßgerät durch eine bei normalem Betrieb verschließbare radiale Gehäusebohrung (3) hindurchsteckbar und in einer mit der radialen Gehäusebohrung gleichen Radialebene an der Welle (2) von außen befestigbar und daß der dem Abstand der Welle (2) von der Läuferbohrung analoge elektrische Meßwert (Meßspannung) mittels durch die Gehäusebohrung geführter Leitungen (7) einem elektrischen Meß- oder Anzeigegerät (6) außerhalb der Maschine zuführbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der an seinem einen Ende in einer Bohrung (5) der Welle (2) befestigbare Meßgeber (4) an seinem anderen, mit dem Tastkopf (4 a) versehenen Ende mit einem sich in Richtung der Gehäusebohrung und der Meßgeberachse erstreckenden Rohrschlüssel (11) über eine lösbare Kupplungseinrichtung in Eingriff bringbar ist, der zum Einführen des Meßgebers (4) einschließlich dessen Leitungen (7) durch die Gehäusebohrung (3) in das Maschineninnere und das Festsetzen des Meßgebers (4) an der Welle (2) dient.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrschlüssel (11) mit einem Mehrkantfuß (12) zum Verschrauben des Meßgebers (4) in der Maschinenwelle (2) versehen ist, wobei dem Mehrkantfuß (12) ein entsprechend ausgebildeter Kopfteil (13) des Meßgebers (4) zugeordnet ist, und daß der Rohrschlüssel (11) mit dem Meßgeber (4) in axialer Richtung mittels eines von außen einfügbaren Schraubteils (14) oder Bajonettkörpers verriegelbar ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Meßgeber (4) wie der Rohrschlüssel (11) mit Führungsschlitzen für die Leitungen des Meßgebers versehen sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Baulänge des Meßgebers (4), z. B. durch aufgesetzte oder aufgeschraubte Ringe, einstellbar ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen