DE1648334B1

DE1648334B1 - Geraet zum Messen von Zug- und Druckspannungen

Info

Publication number: DE1648334B1
Application number: DE19671648334
Authority: DE
Inventors: Ingemar Loefgren
Original assignee: ASEA AB; Allmanna Svenska Elektriska AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1966-04-04
Filing date: 1967-03-31
Publication date: 1970-11-05
Also published as: GB1174468A; US3469440A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Messen von kern eines Gebers in zwei oder vier Kernteile aufzu-

Zug- und Druckspannungen in einem Meßobjekt aus teilen, die sich im Verhältnis zueinander bewegen magnetostriktivem Material mit einer vorzugsweise können, um so das genannte Spiel zwischen dem zylindrischen Ausbohrung, und zwar ein Gerät mit Meßkörper und der Lochwand zu eliminieren. Die einem Magnetkernsystem mit mindestens vier Pol- 5 Beseitigung des Spiels durch die Beweglichkeit der

flächen, mit mindestens einer an einer Wechselstrom- einzelnen Magnetkerne ist eine Voraussetzung für quelle angeschlossenen Magnetisierungswicklung und eine einwandfreie Funktion des Gebers. Staub und mit mindestens einer an einem Meßorgan ange- Nässe beeinträchtigen aber diese Beweglichkeit oder

schlossenen Meßwicklung. können sie sogar ganz ausschließen, d. h. die Funktions-

Um Zug- und Druckspannungen in einem Meß- ίο sicherheit des Gebers ist über längere Betriebszeiten

objekt aus magnetostriktivem Material zu messen, und unter schwierigen Betriebsverhältnissen nicht

ist es bekannt, in diesem ein zylindrisches Loch an- mehr gewährleistet. Weiter bereiten derartige geteilte

zubringen, dessen Längsrichtung im wesentlichen Magnetkerne Schwierigkeiten bei ihrem Einführen in

parallel zu den mechanischen Spannungen liegt. In eine tiefe Bohrung.

das Loch wird ein zylindrischer Meßkörper einge- 15 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein

führt, der im wesentlichen aus vier etwa stabförmigen Meßgerät der beschriebenen Art zu schaffen, dessen

und voneinander getrennten Magnetkernen mit je Meßsignale unabhängig von der Veränderung der

einer Wicklung besteht. Die Magnetkerne liegen Größe des Luftspalts sind und durch Verunreini-

parallel zum Lochdurchmesser. Die Wicklungen sind gungen nicht beeinflußt werden,

paarweise zusammengeschaltet, wobei das eine Wick- so Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-

lungspaar an eine Wechselstromquelle und das an- löst, daß alle Polflächen des Magnetkernsystems in

dere an ein Meßorgan angeschlossen wird. In einer der gleichen Diametralebene der Ausbohrung liegen. Λ

zu den Magnetkernen rechtwinkligen Ebene durch Die Kopplung in der Lochwand zwischen den beiden ™

den Meßkörper liegen die Enden der Magnetkerne Meßzonen verläuft hier gleichmäßig nach beiden

in den Ecken eines Vierecks. Die Wicklungen der 25 Seiten. Wenn das erfindungsgemäße Meßgerät eine

diametral zueinander liegenden Magnetkerne sind exzentrische Lage im Loch einnimmt, nimmt die

zusammengeschaltet. Wenn das eine Wicklungspaar Kopplung auf der einen Seite des Loches zu, abei

von Wechselstrom durchflossen ist, werden in der auf der anderen Seite ab, so daß die Summe im

Lochwand symmetrische Magnetfelder erzeugt. Die wesentlichen unverändert bleibt.

Symmetrielinie der Magnetfelder bildet mit der 30 In der Zeichnung zeigt

Längsrichtung des Loches einen Winkel von unge- Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch

fähr 45 °. ein erfindungsgemäßes Meßgerät, bei dem das

Die Enden der vier Magnetkerne können im Magnetkernsystem aus zwei Magnetkernen aufgebaut

Prinzip zu zwei diametral zueinander Hegenden Meß- ist,

zonen gehören, die teils über den Meßkörper selbst 35 Fig. 2a und 2b die beiden Magnetkerne,

und teils durch die Wand des zylindrischen Loches F i g. 3 die Magnetkerne in zusammengesetztem

aufeinander einwirken. Zustand und

Damit der Meßkörper in das Meßobjekt eingeführt F i g. 4 und 5 eine Ausführungsform der Erfin-

werden kann, muß ein gewisses Spiel zwischen dem dung, bei der das Magnetkernsystem aus zwei eine Meßkörper und der Lochwand vorhanden sein. Dies' 40 Einheit bildenden Kernen besteht,

hat zur Folge, daß der Meßkörper sich — wenn Das Meßgerät nach F i g. 1 hat einen zylindrischen

auch unbedeutend — rechtwinklig zur Längsrichtung Körper 1 und zwei in diesem eingeschlossene Ma-

des Loches bewegen kann. Wenn diese Bewegung gnetkerne2und 3. Wie aus den Fig. 2a und 2b her-

in einer zu den Magnetkernen parallelen Richtung vorgeht, besteht jeder Kern aus einem zentralen f

erfolgt, hat sie keinen Einfluß auf das Meßsignal. Die 45 Teil 4, zwei winkelrecht von diesem ausgehenden

Bewegung verursacht eine Verminderung der Reluk- Schenkeln 5 und zwei Kernenden 6, die winkelrecht

tanz in der einen Meßzone und eine entsprechende zu den Schenkeln 5 und parallel zu dem mittleren

Zunahme in der anderen Meßzone. Wegen der oben- Teil 4 verlaufen. Die Kerne 2 und 3 haben auf dem

genannten internen Schaltung ist die Summe der mittleren Teil 4 je eine Wicklung 7 bzw. 8. Die Wick-

Reluktanzänderungen Null. 50 lung 7 ist an einer Wechselspannungsquelle 9 und

Wenn dagegen die Bewegung in einer zu den die Wicklung 8 an einem Meßorgan 10 angeschlossen.

Magnetkernen rechtwinkligen Richtung erfolgt, ent- Im Meßgerät sind die beiden Kerne 2 und 3 wie

steht eine Störung des Gleichgewichts zwischen den in Fig. 3 gezeigt angeordnet, so daß die mit Wick-

beiden über die Wand des zylindrischen Loches lungen versehenen mittleren Teile 4 in größtmög-

reichenden Meßzonen, die eine Störung des Meß- 55 lichem Abstand voneinander liegen, während die

signals zur Folge hat. Kernenden 6 in einer Ebene liegen. Mit der gezeigten

Die vier Magnetkerne erzeugen in der Lochwand Form der Kerne und der Anordnung der Kerne zwei diametral liegende Meßzonen. Diese Meßzonen relativ zueinander wird die kleinstmögliche gegenwerden in der Lochwand zusammengeschaltet und seitige magnetische Beeinflussung zwischen ihnen beeinflussen dadurch einander. Wenn die beiden 60 erhalten. Die Kerne sind in einem Körperl aus Meßzonen zu einem Durchmesser des Loches sym- geeignetem Isoliermaterial eingegossen. Der Körper metrisch angeordnet sind, ist die Beeinflussung ist auf einen solchen Durchmesser abgedreht, daß das gleichmäßig. Liegen die Meßkörper jedoch exzen- Meßgerät mit kleinstmöglichem Spiel in das dafür trisch in dem Loch, so sind die beiden Meßzonen vorgesehene Loch im Meßgegenstand eingeführt wernicht mehr symmetrisch, und die durch sie verursachte 65 den kann. Die Nullspannung des Geräts hängt vom Störung der Meßzonen in der Lochwand verursacht Winkel zwischen den Kernen ab. Es hat sich gezeigt, eine Störung des Meßsignals. daß ein Minimum erhalten wird, wenn der Winkel α

Es ist auch vorgeschlagen worden, den Magnet- (Fig. 1) etwa 96° beträgt. Der Wert kann etwas

variieren und hängt teilweise vom Material im Meßobjekt ab.

Bei der in F i g. 4 gezeigten Ausführungsform bildet das Magnetkernsystem ein Kreuz, das aus den vier Kernteilen 2 a, 2 b und 3 a, 3 b zusammengesetzt ist. Die Wicklung für jeden Kern ist zweckmäßig in zwei Teile 7 a, 7 b bzw. 8 a, 8 b aufgeteilt. Da die Kerne als Einheit ausgebildet sind, erhält man eine besonders stabile Konstruktion. Dies hat zur Folge, daß man eine gewisse magnetische Beeinflussung zwischen Magnetisierungsteil und Meßteil im Meßgerät bekommt. Das dadurch erzeugte Signal in der Meßwicklung kann im Meßorgan zum größten Teil auf elektrischem Wege kompensiert werden.

Die beiden Kerne können auch gemäß Fig. 5 kombiniert werden, so daß das Magnetkernsystem ein H bildet. Der Magnetisierungsteil des Meßgeräts besteht aus den Kernteilen 2 α, 11 und 2 b und aus den Wicklungsteilen la und 7 b, während der Meßteil aus den Kernteilen 3 a, 11 und 3 b und den Wick- ao lungsteilen 8 α und Sb besteht.

Claims

Patentansprüche:

1. Gerät zum Messen von Zug- und Druckspannungen in einem mit einer vorzugsweise zylindrischen Ausbohrung versehenen Meßobjekt aus magnetostriktivem Material, bestehend aus einem Magnetkernsystem mit mindestens vier Polflächen, mit mindestens einer an einer Wechselstromquelle angeschlossenen Magnetisierungswicklung und mit mindestens einer an einem Meßorgan angeschlossenen Meßwicklung, dadurch gekennzeichnet, daß alle Polflächen des Magnetkernsystems (2 bis 6) in der gleichen Diametralebene der Ausbohrung des Meßobjekt liegen.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekeni zeichnet, daß das Magnetkernsystem aus zw gleichen Kernen (2, 3) aufgebaut ist, von den£ jeder einen mittleren Teil (4), zwei dazu rech winklige, zueinander parallele Schenkel (5) üb zwei mit Polflächen versehene Kernenden (6) au weist, die rechtwinklig zu den Schenkeln liege und zueinander und zum mittleren Teil (4) pai allel sind.

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekenr zeichnet, daß die beiden Kerne (2,3) so angeorc net sind, daß die mittleren Teile (4) in größi möglichem Abstand voneinander liegen.

4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekenr zeichnet, daß der Winkel zwischen den Kerne: ungefähr 90° beträgt.

5. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß der Winkel zwischen den Kerne] 94 bis 98° beträgt.

6. Gerät nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Wicklungen (7, 8) auf dem mittleren Tei (4) der Kerne angeordnet sind.

7. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das Magnetkernsystem kreuzförmij ausgebildet ist und daß die Magnetisierungswicklung (7 a, 7 b) bzw. Meßwicklung (8 a, 8 b] auf den miteinander fluchtenden Teilen des Kreuzes angeordnet sind.

8. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetkernsystem H-förmi| ausgebildet ist, und daß die Magnetisierungswicklung (7 a, 7 b) bzw. Meß wicklung (8 a, 8 b) auf diagonal liegenden geraden Teilen (2 a, 2 b bzw. 3 a, 3 b) des Kernsystems angeordnet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen COPY