DE19962596A1

DE19962596A1 - Drehmomentsensor mit autonomer Energieversorgung

Info

Publication number: DE19962596A1
Application number: DE1999162596
Authority: DE
Inventors: Karl H Kessler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-12-23
Filing date: 1999-12-23
Publication date: 2001-07-05

Description

Drehmomentsensoren werden in weiten Bereichen der Wissenschaft und Technik verwendet. Die Sensoren erlauben genaue Leistungsberechnungen, können aber auch dynamische Beanspruchungsverläufe analysieren. Ein weiteres Gebiet sind Überwachungsaufgaben z. B. in der Produktion.

Je nach Aufgabenstellung werden sehr unterschiedliche Systeme eingesetzt. Für gelegentliche Untersuchungen können einfache Systeme mit Schleifringübertragung Verwendung finden. Bei hohen Drehzahlen wird man auf schleifringlose Konstruk tionen Wert legen. Bei Sensoren sehr hoher Genauigkeit, wie man sie z. B. bei Wirkungsgradbestimmungen benötigt, sind oft aufwendige, der jew. Aufgabe be sonders angepaßte Sonderkonstruktionen erforderlich.

Als mechanisch-elektrische Wandler haben sich Dehnungsmeßstreifen durchge setzt. Soweit man auf die wartungsanfälligen Schleifringe verzichtet, erfolgt sowohl die Meßwertübertragung als auch die Energieversorgung hauptsächlich auf in duktiver Basis mit transformatorisch arbeitenden Spulensystemen.

Spulensysteme zur Energie- und Signalübertragung machen Probleme, wenn es sich um größere Sensoren zur Erfassung hoher Momentwerte handelt oder sehr schwierige Umweltbedingungen vorliegen, wie sie z. B. in der chemischen Indu strie vorkommen.

Um diesen Schwierigkeiten zu begegnen, hat sich diese Erfindung zur Aufgabe gemacht, die Energieversorgung des Sensors nach einer neuen Methode zu ver wirklichen. Gleichzeitig wird die in der chemischen Industrie geforderte EX- Sicherheit gewährleistet.

Das Prinzip des Generators mit rotierenden Wicklungen und stationären Magnet system zur Stromerzeugung ist altbekannt. Durch die vorliegende Erfindung wird das generatorische System mit dem Sensor zu einer Einheit gestaltet. Der auf gabenbedingt rotierende Drehmomentsensor wird durch ein Spulensystem gleich zeitig Rotor eines Wechselstromgenerators und dieser übernimmt - nach Gleich richtung und Puffern durch eine Batterie - die Stromversorgung der Dehnungs meßstreifen und der Elektronik für die Meßwertverarbeitung und Übertragung zum stationären Empfänger.

Die Elektronik kann dabei je nach Aufgabenstellung neben dem Drehmoment auch zur Drehzahlbestimmung oder Temperaturmessung, zur Nullpunktkontrolle, Kali brierung usw. dienen.

Die Erfindung wird durch Fig. 1 und Fig. 2 beispielhaft erläutert.

Gezeichnet ist ein Sensor mit einer Vollwelle 1. Diese wird bei A und B in den ro tierenden Wellenstrang, z. B. über Nabenkupplungen eingefügt. Im Bereich der Dehnungsmeßstreifen 3 zur Signalerfassung ist die Welle bei 2 eingezogen und dem Meßbereich angepaßt. Das Gehäuse 4 ist mit der rotierenden Welle fest verbunden, es dient zur Aufnahme der Meßelektronik 5, mit dem berührungslo sen Signalübertrager 9 und dem Spulensystem 6 des Generators. Die aus wechselbare Pufferbatterie zeigt 7. Die Ansicht in Achsrichtung macht die mögli che Gestaltung des nicht rotierenden Magnetsystems 8 sichtbar. Die Ringantenne ist durch 9 angedeutet.

Bei Meßwertübertragung durch Infrarot wird die Antenne 9 durch Dioden ersetzt. Auch ist der Sensor je nach Aufgabe anstelle mit einer Meßwelle durch andere, an sich bekannte mechanische Systeme gestaltbar.

Claims

1. Sensor für rotierende Drehmomente mit Dehnungsmeßstreifen als mechanisch- elektrische Wandler, mit auf oder im rotierenden System untergebrachter Elektronik, mit digitaler, berührungslos arbeitender Meßwertübertragung, dadurch gekenn zeichnet, daß die Stromversorgung des Systems autonom durch einen im Rotor des Sensors integrierten Generator erfolgt.

2. Sensor, wie Anspruch 1, jedoch dadurch gekennzeichnet, daß der für die Strom versorgung dienende Generator aus einer oder mehreren radial und mit oder oh ne magnetisierbaren Kern versehenen Wicklung besteht.

3. Sensor wie Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß stationär in der Ebene der Wicklungen, Dauer- oder Elektromagnete so angeordnet werden, daß diese bei ausreichendem Abstand zum Rotor in den rotierenden Wicklungen einen Wechselstrom generieren, der dann gleichgerichtet und durch eine Batterie gepuf fert zur Energieversorgung des Systems dient.

4. Wie Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronik das digitalisierte Meßsignal durch ein Antennensystem oder durch eine oder mehrere radial oder axial angeordnete Dioden an das stationär angeordnete Empfangssystem abstrahlt.

5. Wie Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnet- und Empfangs system konstruktiv in einem Gehäuse untergebracht werden.

6. Wie Anspruch 1-5, jedoch dadurch gekennzeichnet, daß die rotierenden Teile druckfest, vakuumdicht und korrosionsfest vergossen werden und so auch die Zu lassung für den EX-Betrieb ermöglicht wird.

7. Wie Anspruch 1-6, jedoch dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronik mehrka nalig zur Übertragung mehrerer Meßwerten ausgeführt wird und zur Kontrolle und Kalibrierung im Dialogbetrieb arbeiten kann.