DE1698071A1 - Einrichtung zum Messen von sich bewegenden Maschinenteilen - Google Patents

Description

• Einrichtung zum Messen der Temperatur von sich bewegenden Maschinenteilen Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Messen der Temperatur von sich bewegenden Maschinenteilen, insbesondere von Läufer elektrischer Maschinen, bei welcher das bewegliche Maschinenteil und das stillstehende Meß- bzw.
• Anzeigegerät weder strom- oder wärme leitend noch mechanisch miteinander verbunden sind.
• Bei einer bekannten Einrichtung dieser Art, die zur Temperaturmessung besonders gefährdeter Stellen des Läufers einer elektrischen Maschine dient, hat man diesen Stellen der Läuferoberfläche gegenüberliegend mindestens einen Strahlungsempfänger angeordnet, der auf die von der Läuferoberfläche durch den Luft spalt hindurch abgestrahlte Wärme reagiert. Der Strahlungsempfänger ist dabei in einer Nut des Ständerkörpers der Maschine angeordnet. Als Strahlungsempfänger dienen bei dieser bekannten Einrichtung Thermoelemente, deren Ausgangsspannung einem Spannungsmeßwerk zugeführt wird. Der zu messende Bereich des sich drehenden Läufers, d.h. der Bereich, in dem die besonders gefährdeten Stellen des Läufers liegen und welcher dem im Ständer angeordneten Thermoelement gegenüber angeordnet ist, besitzt bei der bekannten Bauart eine nicht reflektierende, möglichst schwarze Oberfläche, was durch einen entsprechenden Anstrich erreicht wird. Hierdurch soll erreicht werden, daß lediglich die Wärmestrahlung dieses Läuferbereiches gemessen wird und daß die von anderen Maschinenteilen herrührende Strahlung derart abgeschwächt wird, daß diese wegen ihrer geringeren Intensität für das Thermoelement wirkungslos wird. Auch der Strahlungsempfänger ist bei der bekannten Einrichtung ein schwarzer Körper, um zu verhindern, daß durch Reflektion ein Teil der vom Läufer abgestrahlten Wärme verloren geht. Um zu besseren Meßergebnissen zu gelangen, wird bei der bekannten Meßeinrichtung der Zustand des schwarzen Strahlungsempfängers zu einem weißen Vergleichskörper in Beziehung gesetzt. Dieser Körper soll deshalb weiß sein, damit er möglichst strahlungsunempfindlich ist und deshalb die Temperatur der Umgebung, beispielsweise die Temperatur des kalten Kühlgases bei gasgekühlten Maschinen, annimmt. Den, Temperaturunterschied zwischen dem schwarzen Strahlungsempfänger und dem weißen Vergleichskörper nimmt man bei der bekannten Einrichtung als Maß für die Erwärmung der Läuferoberfläche.
• Diese bekannte Meßeinrichtung besitzt den wesentlichen Nachteil, daß anstelle der tatsächlich beispielsweise am läufer eines Elektromotors vorhandenen-Temperatur der Temperaturunterschied zwischen dem schwarzen Strahlungsempfänger und dem weiß-en Vergleichskörper , also eine Ersatz- oder Vergleichstemperatur, gemessen wird. Diese Ersatz- bzw. Vergleichstemperatur ist keineswegs immer direkt mit der Temperatur vergleichbar, die tatsächlich in dem zu messenden Bereich des Läufers vorhanden C^d. So kann es beispielsweise vorkommen, daß der schwarze Anstrich des zu messenden Bereiches des Läufers und/oder des Strahlungsempfängers beschädigt wird, was vor allem bei gasgekühlten Maschinen, bei denen mit dem Gasstrom Schmutzteilchen mitgerissen werden, die den Anstrich im Laufe der Zeit abschleifen, relativ leicht vorkommen kann. Außerdem sind noch eine Reihe anderer Ursachen denkbar, durch die dieser schwarze Anstrich beschädigt oder gar weitgehend abgetragen wird. Dies kann beispielsweise bereits beim Zusammenbau von Läufer und Ständer geschehen, wenn Läufer und Ständer bei der Montage aneinander vorbeigleiten und so der Anstrich abgeschabt wird. Außerdem besteht die Möglichkeit, daß sich auf dem Anstrich reflektierende Teilchen festsetzen, beispielsweise feiner Metallstaub, der von der Maschine selbst stammt oder von außen her in diese eindringt und beispielsweise von einer beschädigten Lagerstelle stammt. Außerdem ist es leicht möglich, daß sich Schmutzteilchen auf dem Strahlungsempfänger ablagern, der - wie bereits erwähnt - in einer Nut des Ständerkörpers der Maschine angeordnet ist, wo solche Schmutzteilchen besonders leicht festgehalten werden. Die Strahlungswärme muß dann erst einmal diese Schmutzschicht durchdringen, um zu dem Strahlungsempfänger zu gelangen. Ferner sind die Strahlungsempfänger und die diesem zugeordneten Vergleichskörper dem Magnetfeld der elektrischen Maschine ausgesetzt, so daß es bei der bekannten Einrichtung erforderlich ist, besondere Maßnahmen zu treffen, um Störungen durch Magnetfelder zu vermeiden, was nicht ohne beträchtlichen Aufwand und auch dann nicht mit hundertprozentiger Sicherheit zu erreichen ist. Somit unterliegt die bei der bekannten Einrichtung gemessene Vergleichs-bzw. Ersatztemperatur sowie die Meßeinrichtung selbst zahlreichen Einflüssen, die bei weitem nicht eindeutig zu definieren und deshalb bei der Messung nicht genau genug zu berücksichtigen sind. Es ist deshalb mit der bekannten Meßeinrichtung nur eine relativ ungenaue Temperaturmessung des sich bewegenden Maschinenteils möglich, wobei der Ungenaugkeitsgrad in Abhängigkeit von den vorstehend genannten Einflüssen bei den einzelnen Maschinen und Meßeinrichtungen sowie bei den einzelnen Betriebszuständen sehr unterschiedlich ist.
• Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine ebenfalls berührungsfrei arbeitende Einrichtung zum Messen der Temperatur von sich bewegenden Maschinenteilen, insbesondere von Läufern elektrischer Maschinen, zu schaffen, der jedoch die vorstehend behandelten Nachteile nicht anhaften und die eine genauere Temperaturmessung erlaubt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an dem zu messenden, sich bewegenden Maschinenteil mindestens ein Ansatz, Vorsprung, Einlagestück od. dgl. aus einem seine magnetische Leitfähigkeit in Abhängigkeit von seiner Temperatur ändernden Werkstoff wärme leitend befestigt ist und daß im Bereich dieses Ansatzes, Vorsprunges, Einlagestückes od. dgl. des beweglichen Maschinenteils, jedoch mit Abstand von diesem, eine stillstehende, die magnetische Leitfähigkeit des Werkstoffes überwachende Meßsonde angeordnet ist. Hierdurch wird vor allem erreicht, daß im Gegensatz zu der bekannten Meßeinrichtung keine Ersatz- bzw. Vergleichstemperatur, sondern direkt die Temperatur gemessen wird, welche auch tatsächlich bestimmt werden soll. Dies ist dadurch möglich, daß der Ansatz, der Vorsprung, das Einlagestück od. dgl. wärmeleitend an dem sich bewegenden Maschinenteil befestigt ist und somit direkt der Temperatur ausgesetzt wird, die es zu messen gilt. Die Anderung der magnetischen Leitfähigkeit dieses Ansatzes, Vorsprunges, Einlagestückes od. dgl. erfolgt somit in direkter Abhängigkeit von der Temperatur des sich bewegenden Maschinenteils, dessen Temperatur der Ansatz, Vorsprung oder das Einlagestück annimmt. Eine Änderung dieses Verhaltens durch andere äußere Einflüsse wie bei der bekannten Meßeinrichtung, beispielsweise durch Schmutzteilchen, ist nicht möglich. Die Wärmeübertragung von dem zu messenden Maschinenteil auf den Ansatz, den Vorsprung, das Einlagestück od. dgl. erfolgt entweder direkt, wenn der Ansatz, der Vorsprung, das Einlagestück od. dgl. durch Aufschrauben oder Aufnieten auf dem sich bewegenden Maschinenteil befestigt ist oder indirekt über eine wärmeleitende Lotschicht, mit welcher dieser Ansatz, dieser Vorsprung, dieses Einlagestück od. dgl. an dem sich bewegenden Maschinenteil angelötet ist. Auf Jeden Fall nimmt der Ansatz, der Vorsprung, das Einlagestück od. dgl. praktisch stets dieselbe Temperatur wie das sich bewegende Maschinenteil an, wobei allenfalls wegen des Wärmeübergangs im Bereich der Trennstelle vernachlässigbar kleine Temperaturdifferenzen auftreten können, die jedoch derart gering sind, daß sie überhaupt nicht ins Gewicht fallen. Außerdem sind diese geringfügigen Temperaturdifferenzen unabhängig von undefinierbaren, vielfältigen äußeren Einflüssen, sondern stets gleichbleibend und lediglich abhängig von der Qualität der Berührungsflächen zwischen dem beweglichen Maschinenteil und dem Ansatz, dem Vorsprung, dem Einlagestück od. dgl. Infolgedessentist diese Temperaturdifferenz stets gleich groß und kann daher bei der Eichung der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung berücksichtigt und damit als Fehlerquelle ausgeschaltet werden. Die sich in Abhängigkeit von der Temperatur verändernde magnetische Leitfähigkeit des Ansatzes, Vorsprunges, Einlagestückes od. dgl. läßt sich sehr genau mit Hilfe einer geeigneten Meßsonde messen. Diese Meßsonde kann bei entsprechender Auslegung relativ weit von dem Ansatz, Vorsprung, Einlagestück od. dgl. entfernt angeordnet sein, so daß sich das zu messende Maschinenteil mit dem Ansatz, Vorsprung, Einlagestück o.dgl. weitgehend frei bewegen kann.
• Im allgemeinen ist es ratsam, den bzw. die Ansätze, Vorsprünge, Einlagestücke od. dgl. in unmittelbarer Nähe besonders wärmeempfindlicher Stellen, wie z.B. Löt- oder Lagerstellen, anzuordnen. Bei einem Kurzschlußläufer für Drehstrommotoren sind dies beispielsweise die Stellen, an denen die Kurzschlußstäbe mit den Kurzschlußringen verlötet sind.
• Es empfiehlt sich dabei, als Ansatz, Vorsprung, Einlagestück od. dgl. jeweils einen seine magnetische Leitfähigkeit in Abhängigkeit von seiner Temperatur verändernden Ring auf den Kurzschlußring auf- bzw. in eine Nut desselben einzulöten.
• Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind der bzw. die Ansätze, Vorsprünge, Einlagestücke od. dgl. derart bemessen, ausgebildet und angeordnet, daß sie sich sowohl beim Stillstand als auch bei der Bewegung des zu messenden Maschinenteils stets mit mindestens einem der Ausbildung der Meßsonde entsprechend bemessenen Abschnitt im Meßbereich der stillstehenden Meßsonde befinden. Im übrigen sind die Abmessungen, Ausbildung und Anordnung des bzw. der Ansätze, Vorsprünge, Einlagestücke od. dgl. weitgehend beliebig, so daß sie sich bei der Konstruktion in vorteilhafter Weise an das zu messende Maschinenteil anpassen lassen.
• Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, den bzw. die Ansätze, Vorsprünge, Einlagestücke od. dgl. aus einer magnetischen Eisenlegierung, vorzugsweise einer Eisen-Nickel-oder einer Eisen-Chrom-Legierung, herzustellen. Es sind gegebenenfalls auch noch andere Legierungen-verwendbar, sofern sie ihre magnetische Leitfähigkeit in Abhängigkeit von ihrer Temperatur verändern Zweckmäßigerweise bestehen der bzw. die Ansätze Vorsprünge, Einlagestücke od. dgl. jedoch aus einer magnetischen Eisenlegierung, deren Curiepunkt wesentlich über der normalen Betriebstemperatur und wesentlich unter der zulässigen Höchsttemperatur des zu überwachenden Maschinenteils liegt. Hierdurch vermeidet man einerseits, daß die Meßeinrichtung bereits bei einer normalen oder einer nur wenig über der normalen Betriebstemperatur liegenden Temperatur ihren maximalen Anzeigewert erreicht bzw. bereits die Schutzeinrichtung der Maschine auslöst. Andererseits ist hierdurch gewährleistet, daß die Meßeinrichtung in jedem Falle vor Erreichung der zulässigen Höchstemperatur des Maschinenteils ihren maximalen Anzeigewert erreicht bzw. -die offensichtlich überlastete Maschine abschaltet, so daß eine Beschädigung derselben' vermieden wird. Zur Messung der Läufertemperatur elektrischer Maschinen wählt man zweckmäßigerweise als Werkstoff für den bzw. die Ansätze, Vorsprünge, Einlagestücke od. dgl. eine Eisen-Nickel-Legierung mit 30 bis 50 %, vorzugsweise 36 bis 42, Nickel. Bei der vorzugsweise verwendeten Legierung mit 36 bis 42 % Nickel liegt der Curiepunkt zwischen 230 und 3700C. In diesem Temperaturbereich liegt auch die höchstzulässige Temperatur für die Ittstellen, beispielsweise von Kurzschlußläufern, die naturgemäß abhängig ist von der Ausbildung der Maschine bzw. von der Art des Lotes und der Ubrigen Werkstoffe.
• Nach einem weiteren Medçmal der Erfindung beträgt der Abstand zwischen dem bzw. den Ansätzen, Vorsprüngen, Einlagestücken od. dgl. und der Meßsonde etwa 0,5 bis 12 mm, vorzugsweise 6 bis 8 mm. Hierdurch ist gewährleistet, daß Ausdelmungen der Maschinenteile infolge Erwärmung nicht dazu führen können, daß die stillstehende Meßsonde von den sich bewegenden Maschinenteilen beschädigt wird. Andererseits ist gewährleistet, daß der Abstand zwischen der Meßsonde und dem zu messenden Maschinenteil nicht zu' groß gewählt ist, was eine entsprechend stärkere und damit in ihren Abmessungen größere Meßsonde erfordern würde. Grundsätzlich ist dies jedoch möglich, so daß zwischen dem sich bewegenden Maschinenteil und der Meßsonde auch größere als die vorstehend genannten, vorzugsweise gewählten Abstände vorgesehen werden können.
• Bei einet vorteilhaften Ausführungsform der Erz in dung besteht die Meßsonde aus mindestens einem Elektro- oder Dauermagneten und einer auf magnetische Feldlinien ansprechenden Schalt- oder Meßvorrichtung, wobei die Feldlinien des Elektro- oder Dauermagneten im normalen Betriebszustand über den bzw. die Ansätze, Vors-prünge, Einlagestücke od. dgl. zu der Schalt- oder Meßvorrichtung hin verlaufen. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung erfolgt also der Magnetfluß von einem Pol des Elektro- oder Dauermagneten zum anderen im ween sentlichXüber den oder die Ansätze, Vorsprünge, Einlagestücke od. dgl. Da diese jedoch ihre magnetische Leitfähigkeit in Abhängigkeit von der Temperatur ändern, ändert sich gleichzeitig der von einem Pol zum anderen verlaufende MagnetfluB, dessen Stärke sieh demzufolge in direkter Abhängigkeit von der Temperatur des sich bewegenden, zu messenenden Maschinenteils ändert. Es ist somit nur noch erforderlich, die Stärke oder die Unsymmetrie des Magnetflusses zwischen den. Polen des stillstehenden Elektro- oder Dauermagneten zu messen oder dessen bzw. deren Vorhandensein oder Unterbrechung festzustellen, womit man gleichzeitig die Temperatur des zu messenden Maschinenteils bzw, die Überschreitung einer bestimmten zulässigen Höchsttemperatur feststellt Die hierfür notwendige Schalt-oder Meßvorrichtung kann aus einem Schutzgaskontakt bestehen, dessen Kontaktzungen nur unter Einwirkung des vom vorzugswe'isE zylindrischen Elektro- oder Dauermagneten über den bzw. die Ansätze, Vorsprünge, Einlagestücke od. dgl. zum Schutzgaskontakt verlaufenden Magnetreldes geschlossen sind Es ist jedoch auch möglich, daß die Schalt- oder Meßvo-richtung aus einem mit einem konstanten Steuerstrom beauSscilagten Hallgenerator besteht, der an einen vom Hallgenerator selbst gespeisten Meßstromkreis angeschlossen ist.
• Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die Meßsonde aus einem vorzugsweise U-förmigen, larrellierten Eisenkern gebildet, der von einer Wicklung umgeben ist, welche an einen von einer Wechselstromquelle gespeisten Meßstromkreis angeschlossen ist. Weiterhin ist es möglich, daß die Meßsonde aus mindestens einem drehbar gelagerten, einen Meßstromkreis in Abhängigkeit von seiner Stellung öffnenden oder schließenden Elektro- oder Dauermagneten besteht, von den bzw. denen im normalen Betriebszustand ein Pol durch die magnetische Leitfähigkeit des bzw. der Ansätze, Vorsprünge, Einlagestücke od. dgl. zu diesem bzw. diesen hirn ausgerichtet ist. Hierbei ist es ratsam, an den bzw. die drehbar gelagerte Elektro- oder Dauermagnete oder an dessen bzw. deren Lagerwelle eine Rückstellvorrichtung angreifen zu lassen, die bei nachlassender oder nicht vorhandener magnetischer'Leitfähigkeit des bzw. der Ansätze, Vorsprünge, Einlagestücke od. dgl. den bzw. die Elektro- oder Dauermagnete aus ihrer normalen Betriebsstellung herausdreht. Die Rückstellvorrichtung kann dabei sowohl als Federelement als auch als Eisenkern oder zweiter Elektro- oder Dauermagnet ausgebildet sein. Im normalen Betriebszustand nimmt hierbei jeder drehbar gelagerte Elektro- oder Dauermagnet eine ganz bestimmte Stellung ein, bei welcher der Meßstromkreis beispielsweise geschlossen ist. Die Rückstellkraft der liückstellvorrichtung ist dabei so gering bemessen, daß ein Herausschwenken des drehbar gelagerten Elektro- oder Dauermagneten aus dieser seiner normalen Betriebsstellung heraus nicht möglich ist. Erst wenn die magnetische Leitfähigkeit~des bzw. der Ansätze, Vorsprünge, Einlagestücke oder dgl. infolge zunehmender Erwärmung abnimmt, nimmt in gleichem Maße auch die magnetische Anziehungskraft zwischen dem bzw. den Ansätzen, Vorsprüngen, Einlagestücken oder dgl, und dem zu diesem bzw. diesen hin ausgerichteten Pol jedes drehbar gelagerten Elektro- oder Dauermagneten ab, so daß die Rückstellkraft der Rückstellvorrichtung mehr oder weniger stark überwiegt und den oder die drehbar gelagerten Elektro- oder Dauermagnete aus ihrer normalen Betriebsstellung herausdreht.
• Dies hat beispielsweise eine Unterbrech-ung des Meßstromkreises zur Folge. Dabei ist es jedoch auch möglich, eine Einrichtung vorzusehen, mit deren Hilfe der Widerstand des Meßstromkreises in Abhängigkeit von der Stellung des oder der Elektro- oder Dauermagnete verändert wird.
• Gleichgültig, in welcher Weise die Meßsonde ausgebildet ist, ist in oder an den Meßstromkreis mindestens ein Meßgerätzur Messung des im Meßstromkreis fließenden Stroms bzw. dessen Spannung angeschlossen. Dabei ist es empfehlenswert, die Skala des Meßgerätes des Meßstromkreises in an sich bekannter Weise in Temperaturmaßeinheiten zu eichen. Dies hat den Vorteil, daß man ohne Umrechnung und Benutzung von Tabellen direkt die Temperatur des zu messenden, sich bewegenden Maschinenteils ablesen kann.
• Darüber hinaus hat es sich als vorteilhaft erwiesen, innerhalb des Meßstromkreises ein Relais zur Auslösung eines optischen und/oder akustischen Warnsignals vorzusehen. Außerdem ist es möglich, innerhalb des Meßstromkreises ein Relais zum Abschalten der Maschine vorzusehen. Mit Hilfe dieser Maßnahmen vermeidet man in zuverlässiger Weise eine schädliche Überhitzung des betreffenden Maschinenteils, wodurch kostspielige Reparaturen bzw. die Notwendigkeit der Neuanschaffung einer Maschine vermieden werden. Dabei ist es ferner zweckmäßig, wenn das Abschaltrelais der Maschine nur bei über schreitung einer höchstzulässigen Bet-riebstemperatur anspricht, um den Arbeitsablauf der Maschine nicht unnötig, d. h.- schon bei kurzzeitiger Überlastung, zu unterbrechen.
• In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können in einer Maschine durchaus mehrere Meßeinrichtungen zur Temperaturmessung mehrerer Maschinenteile angeordnet sein. Dabei empfiehlt es sich oftmals, die Meßeinrichtungen einer Maschine in Reihe hintereinanderzuschalten, und zwar derart, daß deren Meßstromkreise zu einem einzigen Meßstromkreis verbunden sind.
• Dies hat den Vorteil, daß. eine entsprechende Anzeige bzw. ein Abschalten der Maschine in jedem Falle dann erfolgt, wenn eines der gemessenen Maschinenteile sich derart erwärmt, daß es die höchstzulässige Betriebstemperatur überschreitet. In diesem Fall wird die magnetische Leitfähigkeit des diesem Maschinenteil zugeordneten Ansatzes, Vorsprunges, Einlagestückes od. dgl. aufgrund der hohen Temperatur unterbrochen, was eine entsprechende Reaktion im gesamten gemeinsamen Meßstromkreis hervorruft und ein Abschalten oder eine entsprechende Anzeige auslöst.
• In der Zeichnung ist die Erfindung anhand-mehrerer Ausführungsbeispiele in schematischer Darstellung veranschaulicht. Es zeigen: Fig. 1 einen Längenabschnitt eines Kurzschlußläufermotors mit erfindungsgemäßer Meßeinrichtung im Längsschnitt; Fig. 2 und 3 eine Meßeinrichtung mit einem U-förmigen Dauermagneten und einem Schutzgaskontakt in der dies Seiten- bzw. Draufsicht; Fig. 4 und 5 eine Me#einrichtung mit einem U-förmigen Eisenkern und einer Drahtwiçklung in der Seiten- bzw. Draufsicht; Fig. @ und tj eine Meßeinrichtung mit einem U-förmigen Dauermagneten und einem Haligenerator in der Seiten- bzw. Draufsicht; Fig. 8 und 9 eine Me#einrichtung mit zylindrischen Dauermagneten und einem Schutzgaskontakt in der Seiten- bzw. Draufsicht; Fig. 10 und 11 eine Meßeinrichtung mit drehbar gelagertem Dauermagneten in der Seiten-bzw. Draufsicht In Fig. 1 ist mit 1 das Gehäuse-eines Drehstrommotors bezeichnet, das mit einem Ständerpaket 2 überlicher Bauart versehen ist. In dem Motorgehäuse 1 ist eine Motorwelle 3 in nicht dargestellter Weise drehbar gelagert, die im Bereich des Ständerpaketes 2 mit einem in üblicher Weise ausgebildeten Läuferpaket 4 versehen ist.
• In dem Läuferpaket 4 sind eine Vielzahl von aus Kupfer oder Messing bestehenden Kurzschlu#stäben 5 eingesetzt, die in bekannter Weise das Läuferpaket 4 in axialer Richtung überragen und an ihren Endabschnitten untereinander mit Kurzschlußringen 6 verbunden sind. Diese Kurzschlußringe 6, von denen in Fig. 1 zwei Stück dargestellt sind, besitzen parallel zur Motorwelle 3 verlaufende Bohrungen, in welche die Kurzschlußstäbe 5 eingesteckt und verlötet sind. Ferner weisen die Kurzschlußringe 6 kreisringförmige Ansätze 6a auf, welche zur Zentrierung von ringförmigen Einlagestücken 7 dienen. Die ringförmigen Einlagestücke 7 sind ebenfalls durch Löten fest und wärmelaitend mit den Kurzschlußringen 6 verbunden.
• Im Bereich dieser ringförmigen Einlagestücke 7, Jedoch mit axialem Abstand zu diesen, ist für jeden Kurzschlußriflg 6 jeweils eine Meßsonde 8 angeordnet. Während die Kurzschiußringe 6 und damit auch die kreisringförmigen Einlagestücke 7 während des Betriebes des Motors umlaufen, sind die Meßsonden 8 fest mit dem stillstehenden Motorgehäuse 1 verbunden. Die Meßsonden 8 sind elektrisch in Reihe hintereinandergeschaltet, wobei die elektrischen Leitungen eines Meßstromkreises 9 durch Bohrungen 10 im Motorgehäuse 1 nach außen hindurchgeführt sind.
• In den Fig. 2 und 3 ist der eigentliche Motor im wesentlichen in der gleichen Weise ausgebildet wie dies vorstehend im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben ist, mit dem geringfügigen Unterschied, daß die kreisringförmigen Einlagestücke 7 in Fig. 2 und 3 nicht auf den Kurzschlußringen 6, sondern in Nuten derselben wärmeleitend eingelegt und befestigt sind. Die in den Fig. 2 und 3 ebenfalls mit 8 bezeichneten Meßsonden bestehen aus einem U-förmigen Dauermagneten 11, welcher an einem seiner beiden, den Kurzschlußringen 6 bzw. den Einlagestücken 7 zugekehrten Polen mit einem Schutzgaskontakt 12 versehen ist. Die Empfindlichkeit jedes Schutzgaskontaktes 12 bzw. die Stärke des zugeordneten Dauermagneten 11 sind so bemessen, daß die nicht dargestellten Kontaktzungen des Schutzgaskontaktes 12 nur geschlossen werden können, wenn die Feldlinien des Dauermagneten 11 von dem zugeordneten kreisringförmigen Einlagestück 7 von einem Pol zum anderen geleitet werden. Sobald die Feldlinien des Dauermagneten 11 nicht mit Hilfe einer derartigen Brücke von einem Pol zum anderen geführt werden, reicht der auf die Kontaktzungen des Schutzgaskontaktes 12 einwirkende Magnetfluß nicht mehr aus, um die Kontaktzungen zu schließen. Infolgedessen wird der mit 9 bezeichnete Meßstromkreis unterbrochen. Dies tritt immer dann ein, wenn aufgrund einer entsprechenden Temperaturerhöhung die kreisringförmigen Einlagestücke 7 derart erhitzt worden sind, daß ihre Temperatur den Curiepunkt überschreitet. Ist dies der Fall, so leitet das kreisringförmige Einlagestück 7 die Feldlinien des Dauermagneten 11 nicht mehr, so daß sich die Kontaktzungen des Schutzgaskontaktes 12 voneinander abheben und den Meßstromkreis 9 unter brechen. Der an den Schutzgaskontakt 12 angeschlossene Meßstromkreis 9 ist in nicht dargestellter Weise von einer Stromquelle mit Strom versorgt. In diesen Meßstromkreis 9 bzw. an diesen sind nicht dargestellte Relais zur Auslösung eines optischen und/oder akustischen Warnsignals bzw. zum Abschalten der Maschine angeschlossen. Anstelle des Dauermagneten 11 kann selbstverständlich auch ein entsprechend ausgebildeter Elektromagnet vorgesehen werden.
• Die Fig. 4 und 5 zeigen im wesentlichen das gleiche wie die Fig. 2 und 3, mit dem Unterschied, daß die Meßsonden 8 in anderer Weise ausgebildet sind. Sie bestehen bei der Ausführungsform nach Fig. 4 und 5 aus einem ebenfalls U-förmigen, jedoch unmagnetischen, lamellierten Eisenkern 13, der mit einer Wicklung 14 versehen ist. Die Wicklung 14 ist wiederum an einen Meßstromkreis 9 angeschlossen, dessen Widerstand weitgehend von dem Widerstand der Wicklung 14 abhängig ist. Der Meßstromkreis 9 wird von einer nicht dargestellten Stromquelle mit Wechselstrom versorgt, was zur Folge hat, daß in dem Eisenkern 13 ein magnetischer Fluß auftritt, dessen Intensität von der magnetischen Leitfähigkeit des zugeordneten kreisringförmigen Einlagestücks 7 abhängig ist. Die Stärke dieses Magnetflusses wiederum ist ausschlaggebend dafür, welchen Widerstand die Wicklung 14 dem WechBblstrom des Meßstromkreises 9 entgegensetzt. In den Mßstromkreis 9 ist mindestens ein Meßgerät eingeschaltet, welches beispielsweise den im Meßstromkreis fließenden Strom mißt, der wiederum aufgrund der magnetischen Zusammenhänge ein direktes Maß für die Temperatur des zugeordneten Einlagestückes 7 bzw. des betreffenden Kurzschlußringes 6 ist. Infolgedessen läßt sich die Skala dieses Meßgerätes direkt in einer Temperaturmaßeinheit, beispielsweise in Grad Celsius, eichen, so daß die Temperatur des zugeordneten Kurzschlußringes 6 direkt ablesbar ist.
• Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 und 7 besteht jede Meßsonde 8 wiederum aus einem U-förmigen Dauermagneten 11, zwischen dessen Schenkeln jedoch ein Hallgenerator 15 angeordnet ist. Der Hallgenerator 15 jeder Meßsonde 8 ist an einen Steuerstromkreis 16 angeschlossen, welcher den Hallgenerator 15 mit einem konstanten Steuerstrom beaufschlagt.
• Außerdem ist an den Hallgenerator 15 der auch bei den anderen Ausführungsbeispielen vorhandene Meßstromkreis 9 angeschlossen, in welchem durch das Magnetfeld des Dauermagneten 11 und des Hallgenerators 15 eine meßbare Spannung entsteht. Die Spannung im Meßstromkreis 9 ist dabei wiederum abhängig von der magnetischen Leiträhigkeit des zugeordneten kreisringförmigen Einlagestückes 7. Infolgedessen ist die Spannung im Meßstromkreis 9 ein direktes Maß für die Temperatur des zugeordneten Kurzschlußringes 6, so daß auch hier der nicht dargestellte Spannungsmesser im Meßstromkreis 9 direkt in Temperaturmaßeinheiten geeicht werden kann.
• Die Meßeinrichtung nach Fig. 8 und 9 arbeitet im wesentlichen in gleicher Weise wie die Meßeinrichtung nach Fig. 2 und 3, mit dem Unterschied, daß anstelle des U-förmigen Dauermagneten 11 hier zylindrische Dauermagnete lla verwendet sind..
• Die zylindrischen Dauermagnete lla besitzen eine Mittelbohrung 11b, in welche der Schutzgaskontakt 12 eingeschoben ist. Wie insbesondere in Fig. 9 zu erkennen, besteht jede Meßsonde 8 aus zwei zylindrischen Dauermagneten 1la, die mit Abstand koaxial zueinander angeordnet sind. Der in die Mittelbohrung 11b der zylindrischen Dauermagnete lla eingeschobene Schutzgaskontakt 12 besteht hierbei aus einer mit Schutzgas gefüllten, vorzugsweise aus Glas bestehenden Röhre xxx, deren Endabschnitte gasdicht verschlossen sind. In der Röhre 12 sind die eigentlichen Kontaktzungen 12a, 12b angeordnet, die den Meßstromkreis 9 öffnen oder schließen, was durch direkte Einwirkung des Magnetflusses auf die Kontaktzungen 12a, 12b geschieht.
• Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 10 und ll dargestellt. Hierbei besteht die Meßsonde 8 aus jeweils einem drehbar gelagerten Dauermagneten 17, der sich mit einem seiner beiden Pole zu den ringförmigen Einlagestücken 7 hin ausrichtet, wobei seine durch beide Pole verlaufende Längsachse parallel zur Motorwelle 3 verläuft. Seitlich versetzt ist ein Eisenkern oder weiterer Dauer- oder Elektromagnet 18 als Rückstellvorrichtung angeordnet, dessen Einfluß auf den Dauermagneten 17 jedoch geringer ist als der der kreisringförmigen Einlagestücke 7.
• Nimmt die magnetische Leitfähigkeit der kreisringförmigen Einlagestücke 7 ab, so nimmt in entsprechender Weise der Einfluß des Eisenkerns, Elektro- oder Dauermagneten 18 auf den Dauermagneten 17 zu, so daß dieser aus der gezeichneten Stellung herausgeschwenkt wird. Dies hat zur Folge, daß ein Kontakt 19 des Meßstromkreises 9 geöffnet wird, wodurch dann der Stromfluß im Meßstromkreis 9 unterbrochen ist.
• Anstelle des Kontaktes 19 kann auch eine Einrichtung zur Vergrößerung oder Verringerung des elektrischen Widerstandes des Meßstromkreises 9 vorgesehen werden.
• Die im vorstehenden am Beispiel eines Drehstromkurzschlußläufermotors beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung lassen sich nicht nur für diesen speziellen Anwendungszweck verwenden. Vielmehr ist die erfindungsgemäße Meßeinrichtung überall dort anwendbar, wo die Temperatur von sich bewegenden Maschinenteilen gemessen werden soll bzw. wo die Überschreitung einer höchstzulässigen Betriebstemperatur mit Sicherheit vermieden werden muß. Dies kann beispielswzise bei Bremsscheiben von Reibungsbremsen notwendig sein, vor allem dann, wenn diese an explosions- bzw. feuergefährdeten Betriebspunlçten eingesetzt sind, wie beispielsweise im unter tägigen Grubenbetrieb oder n der chemischen Industrie. Ein weiteres Anwendungsbeispiel ist die Überwachung der Temperatur von Sicherheitsrutschkupplungen, die sich ebenfalls relativ schnell erwärmen, wenn die nachgeschalteten Maschinenteile blockiert sind und der Antrieb weiterhin eingeschaltet bleibt.

Claims (23)

Patentansprüche.

1. Einrichtung zum Messen der Temperatur von sich bewegenden Maschinenteilen, insbesondere von Läufern elektrischer Maschinen, bei welcher das bewegliche Maschinenteil und das stillstehende Meß- bzw. Anzeigegerät weder strom- oder wärmeleitend noch mechanisch miteinander verbunden sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß an dem zu messenden, sich bewegenden Maschinenteil (6) mindestens ein Ansatz, Vorsprung, Einlagestück oder dergl. (7' aus einem seine magnetische Leitfähigkeit in Abhängigkeit von seiner Temperatur ändernden Werkstoff wärmeleitend befestigt ist und daß im Bereich dieses Ansatzes, Vorsprunges, Einlagestückes oder dergl. (7) des beweglichen Maschinenteils (6), jedoch im Abstand von diesem, eine stillstehende, die magnetische Leitfähigkeit des Werkstoffes überwachende Meßsonde (8) angeordnet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, -daß der bzw. die Ansätze, Vorsprünge, Einlagestücke oder dergl. (7) in unmittelbarer Nähe besonders wärmeempfindlicher Stellen, wie z.B. Löt-oder Lagerstellen, angeordnet sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t> daß der bzw. die Ansätze, Vorsprünge, Einlagestücke oder dergl.(7) derart bemess'en, ausgebildet und angeordnet sind, daß sie sich sowohl beim Stillstand als auch bei der Bewsgung des zu messenden Maschinenteils (6) stets mit mindestens einem der Ausbildung der Meßsonde (8) entsprechend bemessenen Abschnitt im Meßbereich der stillstehenden Meßsonde (8) befinden.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der bzw. die Ansätze, Vorsprünge, Ein,lagestücke od. dgl. (7) aus einer magnetischen Eisenlegierung, vorzugsweise einer Eisen-NiQkel- oder einer Eisen-Chrom-Legierung, bestehen.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß der bzw. die Ansätze, Vorsprünge, Einlagestücke od. dgl. (7) aus einer magnetischen Eisenlegierung bestehen, der-en Curiepunkt wesentlich über der normalen Betriebs temperatur und wesentlich unter der zulässigen Höchsttemperatur des zu überwachenden Maschinenteils (6) liegt.

6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5 zur Messung der Läufertemperatur elektrischer Maschinen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der bzw. die Ansätze, Vorsprünge, Einlagestücke od. dgl. (7) aus einer Eisen-Nickel-Legierung mit 30 bis 50 %, vorzugsweise 36 bis 42 %, Nickel bestehen.

7. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Abstand zwischen dem bzw. den Ansätzen, Vorsprüngen, Einlagestücken od. dgl. (7) und der Meßsonde (8) etwa 0,5 bis 12 mm, vorzugsweise 6 bis 8 mm, beträgt.

8. Einrichtung nach Anspruch --1 oder einem der folgenden, da d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Meßsonde (8) aus mindestens einem Elektro- oder Dauermagneten (11) und einer auf magnetische Feldlinien ansprechenden Schalt- oder Meßvorrichtung (12>15) besteht, wobei die Feldlinien des Elektro- oder Dauermagneten (11) im normalen Betriebs zustand über den bzw. die Ansätze, Vorsprünge, Einlagestücke od. dgl. (7) zu der Schalt- oder Meßvorrichtung (12, 15) hin verlaufen.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Schalt- oder Meßvorrichtung aus einem Schutzgas-Kontakt(12) besteht, deasen Kontaktzungen nur unter Einwirkung des vom vorzugsweise zylindrischen Elektro- oder Dauermagneten (11) über den bzw. die Ansätze, Vorsprünge, Einlagestücke od. dgl. (7) zum Schutzgas-Kontakt (12) verlaufenden Msgnetfeldes geschlossen sind.

10. Einrichtung nach Anspruch 8 oder 9, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß an den Schutzgas-Kontakt (12) ein von einer Stromquelle gespeister Meßstromkreis (9) angeschlossen ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schalt- oder Meßvorrichtung aus einem mit einem konstanten Steuerstrom beaufschlagten Hallgeneratoly besteht, der an einen vom Hallgenerator (15) selbst gespeisten Meßstromkreis (9) angeschlossen ist.

12. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 7, d a d u r 0 h g k e n n z e i c h -n e t, daß die Meßsonde (8) aus einem vorzugsweise U-förmigen, lamellierten Eisenkern (13) besteht, der von einer Wicklung (14) umgeben ist, welche an einen von einer Wechselstromquelle gespeisten Meßstromkreis angeschlossen ist.

13. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Meßsonde (8) aus mindestens einem drehbar gelagerten, einen Meßstromkreis in Abhängigkeit von seiner Stellung öffnenden oder schließenden Elektro- oder Dauermagneten (17) besteht, von dem bzw. denen imwnormalen B7trZebszustand ein Pol durch die magnetische Leifähigkeit des bzw. der Ansätze, Vorsprünge, Einlagestücke od. dgl. (7) zu diesem bzw. diesen hin ausgerichtet ist.

14. Einrichtung nach Anspruch 13, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß an den bzw. die. drehbar gelagerten Elektro- oder Dauermagnete oder an dessen bzw. deren Lagerwelle eine Rückstellvorrichtung (18) angreift, die bei nachlassender oder nicht vorhandener magnetischer Leitfähigkeit des bzw. der Ansätze, Vorsprünge, Einlagestücke oder dgl. (7) den bzw. die Elektron oder Dauermagnete aus ihrer normalen Betriebsstellung herausdreht.

15. Einrichtung nach Anspruch 14, d a d u r c h g e -k e n n z e 1 c h n e t, daß die Rückstellvorrichtung als Federelement ausgebildet ist.

16. Einrichtung nach-Anspruch 14, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Rückstellvorrichtung als Eisenkern oder als zweiter Elektro-oder Dauermagnet (18) ausgebildet ist.

17. Einrichtung nach Anspruch 10 oder einem der folgenden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß in oder an den Meßstromkreis (9) mindestens ein Meßgerät zur Messung des im Meßstromkreis (9) fließenden Stroms bzw. dessen Spannung angeschlossen ist.

18. Einrichtung nach Anspruch 17, d a d u r e h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Skala des Meßgerätes des Meßstromkreises (9) in an sich bekannter Weise in Temperaturmaßeinheiten geeicht ist.

19. Einrichtung nach Anspruch 10 oder einem der folgenden, da d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß innerhalb des Meßstromkreises (9) ein Relais zur Auslösung eines optischen und/oder akustischen Warnsignals vorgesehen ist.

20. Einrichtung nach Anspruch 10 oder einem der folgenden, d a d,u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß innerhalb des Meßstromkreises (9) ein Relais zum Abschalten der Maschine vorgesehen ist0

21, Einrichtung nach Anspruch 20, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Abschaltrelais der Maschine nur bei Überschreitung einer höchstzulässigen Betriebstemperatur anspricht.

22. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, d a d u r c h g e k e n ntz e i c h n e t, daß in einer Maschine mehrere Meßeinrichtungen zur Temperaturmessung mehrerer Maschinenteile angeordnet sind.

23. Einrichtung nach Anspruch 22, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Meßeinrichtungen einer Maschine in Reihe hintereinander gesehaltet sind, derart, daß deren Meßstromkreise (9) zu einem einzigen Meßstromkreis verbunden sind. L e e r se i t e