DE1613744A1 - Temperaturueberwachungsvorrichtung - Google Patents

Description

Dipl.-Ing. F.Weickmann, Dr. Ing. A.WEickMANN, Dipl.-Ing. H.Weickmann Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Patentanwälte 1 R 1 ^ 7 A A

8 MÜNCHEN 27, MDHI.STRASSE 22, RUFNUMMER 483921/22

Howell Instruments, Corp. of Texas,3479 West Vickery Boulevard Fort Worth J, Texas · *

Temperaturüberwachungsvorrichtung

Die Erfindung betrifft Vorrichtungen zur Temperaturüberwachung und insbesondere Vorrichtungen zur Überwachung der in mehreren Zonen herrschenden Temperaturen.

Bei verschiedenen Einrichtungen, wie z« B. Kompressoren, Verbrennungskraftmaschinen, Pumpen und dergleichen, muß während des Betriebs die an verschiedenen Stellen herrschende Temperatur konitnuierlich überwacht werden, um eine Überlastung, oder ein fehlerhaftes Arbeiten anzuzeigen. Die Schwankung der Betriebstemperatur eines der Zylinder einer unter kontinuierlicher Belastung arbeitenden Verbrennungskraftmaschine zeigt beispielsweise eine Überlastung oder das fehlerhafte Arbeiten dieses Zylinders an» Zur Ermittlung dieses fehlerhaften Arbeiten«

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oder einer derartiger Überlastung muß daher die Temperatur jedes Zylinders überwacht werden. Temperaturüberwachungsvorrichtungen dieser Art müssen darüber hinaus imstande sein, zwischen normalen TemperatürSchwankungen unterscheiden zu können, die aufgrund von laständerungen auftreten und die Temperatur jeder Zone um einen im wesentlichen gleichen Betrag erhöhen oder herabsetzen und solchen Temperaturänderungen, die auf Überlastung oder fehlerhaftes Arbeiten eines Bereiches der überwachten Einrichtung zurückzuführen sind. Die letztgenannten Temperaturschv/anl'ungen treten nur bei fehlerhaftem Arbeiten auf.

Die Erfindung schlägt vor, die in den einzelnen Zonen herrschenden Temperaturen mit einer Bezugstemperatur zu vergleichen, die der mittleren Betriebstemperatur der zu überwachenden Einrichtung entspricht. Da die mittlere Temperatur von der Belastung der Einrichtung abhängig ist, machen sich bedingt durch den Vergleich der überwachten Tempersöir mit der mittleren Temperatur der Einrichtung Temperaturschwankungen der Zylinder, die aufgrund von ^Last#schwankungen der Einrichtung auftreten, nicht bemerkbar.

Zur Schaffung dieser Temperaturüberwachung sieht die Erfindung elektronische Einrichtungen vor. An jeder Überwachungszone, wird eine temperaturabhängige Vorrichtung angeordnet, die eine der abgetasteten Temperatur/proportionale Wechselspannung erzeugt. Eine der mittleren Temperatur der Zonen proportionale

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Spannung wircfäurch Parallelsohaltung der Ausgangsklemmen der " temperaturabhängtgen Vorrichtungen erzielt. Zum wahlweisen und periodischen Lösen der Ausgangsklemmen der einzelnen Temperaturabtastvorrichtungen vom Parallelschaltkreis und zu ihre.r Reihen-.schaltung über eine Vorspannungssignalquelle mit einer Eingangsklemme eines !Comparators sind Sciialteinrichtungen vorgesehen» wobei äer andere Efagäng des Komparators den Ausgang der anderen' parallel geschalteten temperaturabfeängigen Vorrichtungen darstellt, Das Ausgangsg»-signal des Komparators ist hierdurch der Differenz zwischen der Summe aus der an einer Zone herrschenden Temperatur und einem Vorspannungssignal und äer mittleren Temperatur der restlichen Zonen proportional. Mit äem Ausgang des !Comparators gekoppelte spannungsabhangige Einrichtungen_s wie ζοB. Meßinstrumente oder Warneinrichtungen, dienen hierbei zur selbsttätigen Anzeige eines fehlerhaften Arbeiten®» Bei Verwendung einer Warneinrichtung wird diese stets in-Tätigkeit g©s©tzt_e -wenn das ■'hisgangssignal des Komparators einen bestimmten Wert überschreitet· tier ein fehlerhaftes Arbeiten anzeigt«

Die Vorspannungssiganle werden benötigt« <äa in Einrichtungen, wie z.B. Verbrennungskraftmaschinen_e Turbinen un<ä dergleichen, die an den verschiedenen überwachtes. Zonen herr@eii©nden Henntemperaturen nicht gleich sind. Die Vorspannung©signale bewerten (weight) jeäe einzelne abgetastete Temperatur <ä®rart_e daß die gemessene Temperatur einer einzelnen. Zone der durchschnittlichen, nicht gemessenes Temperatur der aaäeren Zonen entspricht« Diese B®i"jertung ermöglicht eine sehr eispfinilicii© Einstellraag dar

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Warneinrichtung, die dann nicht möglich wäre, wenn die Warneinrichtung dem Temperaturbereich der gesamten zu überwachenden Zonen angepaßt werden müßte.

Bei Abtastung von beispielsweise drei Zonen sei angenommen, daß die Nenntemperaturen während des normalen Betriebes 60°, 70° und 8o° betragen, wobei eine Abweichung von 5° von der Nenntemperatur jeder Zone ein fehlerhaftes Arbeiten anzeige. Ist hierbei die Spannungs-abhangige Einrichtung derart eingestellt, daß stets ein fehlerhaftes Arbeiten dann angezeigt wird, wenn die Temperatur in jeder Zone um 5° vom mittleren Wert abweicht, welcher in den einzelnen Zonen 70°, 6o° bzw. 80° beträgt, dann erfolgt stets eine Fehleranzeige, da die Temperaturen wähend des Normalbetriebes um mehr als 5° vom mittleren Wert abweichen. In Verbindung mit den VorspannungsSignalen werden die Temperaturen der 60°- und 80°-Zonen dem Wert 7o° gleichgesetzt, wodurch es möglich ist, die spannungsabhängige Einrichtung auf eine Empfindlichkeit von 5° einzustellen.

Weitere Merkmale und Vorteile des Gegenstandes nach der Erfindung sind aus der nachstehenden Erläuterung eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles ersichtlich.

.In den Bereichen der verschiedenen abzutastenden Temperaturzonen, deren Anzahl mit "N" bezeichnet sei, sind Thermoelemente Tl, T2, T3« ···.··, TN angeordnet. Ausgangeleitungen 11 der Thermoelemente

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sind über eine gemeinsame Leitung 12 mit einer gemeinsamen Ein» gangsklemme 9 eines Komparators 16 verbunden. Darüber hinaus sind einpolige Wechselschalter Sl bis SN vorgesehen» die als elektromechanische Relais !transistorisierte Flip-Pleps oder sonstige äquivalente Schalteinrichtungen ausgebildet sein können* Zur Veranschaulichung sind diese Schalter als Relais dargestellt» die Arbeitskontakte 21 normalerweise geschlossene Kontakte 22 und normalerweise geöffnete Kontakte 23 aufweisen. Die Erregerspulen sind nicht dargestellt. Eine mit 8 bezeichnete Klemme des Komparators 16 ist über eine Leitung lH mit jedem dar normalerweise geschlossenen Kontakte der Schalter Sl bis SN verbünden. Aus-, gangsleitungen 31 der ^Thermoelemente sind jeweils mit A rbeitskontakten der Schalter Sl bis SN gekoppelt. In dem in der Zeichnung dargestellten, nicht erregten Zustand dieser Schalter werden sämtliche Thermoelemente über die Klemmen 8 und 9 des Komparators ρarallegeschaltet.

Eine Vorspannungssignalquelle 20 weist eine Gleichstromquelle

¹K) und mehrere Drahtschiebewideristände R · R₁*. Ra-· RN

auf, die über einen Schalter 30 mit der Stromquelle kO parallelgeschaltet sind. Jedem der Drahtschiebewiderstände ist ein Kontaktarm C , C,, ........ bzw. CN zugeordnet. Jeder noran!erweise

geöffnete Kontakt der Schalter Sl bis SN ist mit einem der Kontaktarme C₁ bis CN verbunden. Der mit dem Drahtschiebewiderstand R gekoppelte Kontaktarm ist mit einer Temperatureingangsweile· 7 des Komparators verbundene Eine Abtasteinrichtung 6o weist Ausgangsklemmen Pl bis PN auf. die jeweils mit Klemmen 65 der Schalter

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Sl bis SN verbunden sind. Die Erregerspulen der einzelnen Schalter Sl bis SN sind jeweiels mit den IClenunen 65 gekoppelt, so daß beim Betrieb der Abtasteinrichtung wahlweise und periodisch jeder der Schalter Sl bis SN kurzzeitig betätigt wird. Die Abtasteinrichtung 6o kann als Schieberegister« mechanisches Stufenregister oder dergleichen ausgebildet sein.

Eine spannungsabhängige ^Anzeige 15 ist nLt Ausgangsklemmen 5 und 6 des !Comparators 16 verbunden. Diese Anzeige kann entweder als Meßeinstrument ausgebildet sein, mittels dem die Größe des Ausgangssignales des !Comparators 16 anzeigbar ist und/oder als eine Schwellwert-abhängige Warneinrichtung, die stets dann betätigt wird, wenn das Ausgangssignal des !Comparators einen bestimmten Wert überschreitet.

Die Betriebsweise der Anordnung wird nachstehend erläutert.

Wenn bei geöffnetem Schalter 30 die Abtasteinrichtung die Relais Sl bis SN abtastet, ist das Ausgangssignal des Komparators 16 gleich der absoluten Differenz zwischen der mittleren Temperatur und der Temperatur der überwachten Zone. Bei geschlossenem Schalter 30 tritt zwischen den Kontaktarmen Cl bis CN und C₀ eine Vorspannung auf» Wenn die Einrichtung, deren Temperatur überwacht, werden soll, normal arbeitet, d.h. daß die Temperatur in jeder Überwachungszone normal ist, dann werden die Kontaktarme Cl bis CN derart eingestellt, daß das Ausgangssigsl des Komparators für jede überwachte Zone gleich Null ist» Weicht die Temperatur

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in einer Zone,z.B. in der mit Tl bezeichneten Zone von der Nenntoperatur ab. dann empfängt der Komparator bei Betätigung des ScleLters Sl durch die Abtasteinrichtung 60 ein Ausgangssignal, dessen Betrag dem Temperaturwert proportional ist» um den die Temperatur in dieser Zone vom Nennwert abweicht. Sollte die Temperatur in einer der tiberwachten Zonen um einen Betrag vom Nennwert abweichen, der einem fehlerhaften Arbeiten der tiberwachten Einrichtung entspricht, so bewirkt bei Abtastung dieser Zone das AusgangssigaiL des Komp"arators 16 eine entsprechende Anzeige durch die Einrichtung 15- Die Fig. 1 zeigt darüber hinaus einen Verstärker 5^-", dessen Bngang über Leitungen 52 bzw. 53 mit den Leitungen 12 bzw- lh gekoppelt ist. Der Ausgang des Verstärkers 50 ist mit einem Funktionsgenerator 51 gekoppelt, der wiederum mit der Gleichstromquelle ^O verbunden ist. Durch diese Kombination werden sämtlict&s Vorspannungen gleichzeitig und zwar in Abhängigkeit von einer besfcisssten Funktion der Änderungen der Eittlsren Temperatur der Zoaem durch Änderung der Stromquell® kö variiert. Als Funktionsgenerators der für den Gegenstand der vorliegenden Erfindung verwendbar ist, eignet sich beispielsweise ein programmierbarer Servo-Mcfeo3?_a dessen Ausgang mechanisch mit der Gleichstromquelle kO gekoppelt ist und in Abhängigkeit von ά&τ programmierten Funktion der fiasaerungen in der mittleren Temperatur änderungen des Ausgangssignales bewirkt. «Es wurde festgestellt_a <ä®ß die Maßnahme der prograannie^tsn. Vorspannungsänderung nieht erforderlich ist, "denn die Lasfesefeiankungen des überwachten Systems gering sind. Bei großen L-asi,ssM*ankungen erfolgreich _Β%_η® itoahme der Genamig«

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keit und Empfindlichkeit, die durch die Maßnahme der programmier· tenVorspannungsänderung behoben wird.

. - Patentansprüche«·

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Claims (1)

1. Patentansprüche :

   1. Vorrichtung zur Überwachung der in mehreren Zonen herrschenden Temperaturen» wobei jeder Zone jeweils eine Temperaturabtaste inrichtung zugeordnet ist, die ein Spannungssignal erzeugt, das der abgetasteten Temperatur proportional ist, und wobei Einrichtungen vorgesehen sind, durch die jede der Temperaturabtasteinrichtungen wählbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen (¹K), Rl, R2, R3 »....)zur Schaffung mehrerer^aribeler Vorspannungsquellen vorgesehen sind, daß eine Vorspannungsquelle mit jeder der Temperaturabtasteinrichtungen (Tl, T2, T3 ..·.) gekoppelt ist, daß Einrichtungen (Sl, 23· S2, S3 ....) vorgesehen sind, durch die das Ausgangssignal der ausgewählten Temperaturabtasteinrichtung in Rdhe mit der zugehörigenVorspannungsquelle (Rl, R2, R3 .»..) schaltbar ist, daß Einrichtungen (12, lH, 16 ...) zum Mitteln der Ausgangssignale sämtliche^ nicht ausgewählter Temperaturabtasteinrichtungen vorgesehen sind, und daß Einrichtungen (l6) zum Vergleich des mittleren Ausgangssignales der nicht ausgewählten Taperaturabtasteinrichtungen mit der Summe aus dem Ausgangssignal der ausgewählten Temperatur-abtasteinrichtung und aus der zugehörigen Vorspannung vorgesehen sind.

   2. Vorrichtung naeh Anspruch I₀ dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Auswahl einer der Temperaturabtasteinrichtungen (Tl₄ T2, T3«_e„_o) mehrere Schalter (Sl_a 23* S2_a S3 ...) aufi-j'eisfai die jeweils einer der Tempepaturabtasteinrichtungen zu»

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   geordnet sind, daß jeder dieser Schalter einen ersten, nichterregten und eisn zweiten erregten Zustand aufweist, daß die Schalter im ersten Zustand die Ausgangssignale der Temperaturabtasteinrichtungen parallel mit einer der Vorspannungsquellen schalten, daß jeder dieser Schalter im zweiten Zustand das Ausgangssignal eines dieser Temperaturabtasteinrichtungen in Reihe mit einer der Vorspannungsquellen schaltet, und daß Abtasteinrichtungen (60) vorgesehen sind, durch die jeder dieser Schalter wahlweise und periodisch kurzzeitig betätigbar ist.

   3· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, äaß die Einrichtungen zur Schaffung mehrereer variabler Vorspannungsquellen eine §leichspannungsquelle (*+0) mehrere, parallel zur Gleichspannungsquelle geschaltete Drahtschiebewider£stände (Rl, R2, R3) und jeweils mit den Drahtschiebewiderständen in Wirkverbindung stehende Kontaktarme (Cl, C2, C3) aufweisen, wobei der Kontaktarm eines Drahtschiebewiderstandes mit einer gemeinsamen Ausgangsklemme der gesamten Vorspannungsquelle und die Kontaktarme der restlichen Drahtschiebewiderstände jeweils mit den anderen Ausgangsklemmen der Vorspannungsquellen gekoppelt sindl

   k. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von Änderungen der Ausgangssignale der Temperaturabtasteinrichtungen abhängige Einrichtungen (50,5D vorgesehen sind, die zur Änderung der Größe der Vorspannung in Abhängigkeit von einer bestimmten Funktion dieser Änderungen parallel zu den Temperaturabtasteinrichtungen geschaltet sind.

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   5· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet» daß Warneinrichtungen (1?) und Einrichtungen zur Betätigung dieser · Warneinrichtungen vorgestien sind, derart, daß bei Abweichung der Summe aus dem Ausgangssignal einer ausgewählten Temperaturabtasteinrichtung (TI» T2, T3 -··) und aus der zugehörigen Vorspannung um einen bestimmten Betrag vom Wert des mittleren Ausgangssignales

   • *

   der nicht ausgewählten TemperaturabtasteinrichtimEen die Warneinrichtung betätigt wird.

   6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe jedes Vorspannungssignale's derart gewählt ist* daß bei Nenntemperatur in den überwachten Zonen «l Jeweils die Summe aus den Ausgangssignalen der einzelnen Temperaturabtasteinrichtungen und aus ihren zugehörigen Vorspannungen dem Wert des mittleren Ausgangssignales der restlichen Temperaturabtasteinrichtungen entspricht_o

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