DE2117137A1 - Vorrichtung zur thermischen Überwachung rotierender Körper - Google Patents

Description

• "Vorrichtung zur thermischen Überwachung rotierender Körper" Derartige überwachungseinrichtungen sind notwendig, wenn rotierende Körper eine unzulässige Temperatur annehmen können.
• Das kann beispielsweise eintreten, wenn Basen an Förderbändern oder Haspeln sich so erwärmen, daß dadurch evtl. Brände entstehen können. Dies gilt aber auch für Elektromotoren, deren Rotoren sich ebenfalls unzulässig erwärmen können, sowie für flüssigkeitsgefüllte Kupplungen, Lager od.dgl. Das ist besonders schwerwiegend in explosionsgefährdeten Betrieben, etwa in der chemischen Industrie oder in den Untertagebetrieben des Bergbaus.
• Es ist eine Überwachungseinrichtung bekannt, welche mit Thermokontakten arbeitet, die jedoch die Temperatur nicht direkt erfassen, sondern diese bei Bremsen beispielsweise, über den wärmer werdenden Bremsbelag aufnehmen und dadurch nur mit einer erheblichen Ungenauigkeit und großen Verzögerungen ansprechen.
• Es ist weiterhin vorgeschlagen worden, die Erwärmung rotierender Körper zu messen. Die Messungen erfolgen immer indirekt, z.B. über Bremsbacken, über Schleifer, die auf dem rotierenden Körper aufliegen und sich durch die Drehbewegung erwärmen. Derartige Messungen sind zwar möglich, aber insbesondere bei höheren Temperaturen unzuverlässig und stark verzögert, so daß dieser Vorschlag keinen Eingang in die Praxis gefunden hat.
• Von diesem Stand der Technik ausgehend, liegt der Erfindung die Aufgabe grunde, unter Vermeidung vorerwähnter Nachteile eine Vorrichtung zur thermischen Überwachung rotierender Körper zu schaffen, welche in einfacher Weise herzustellen und zu montieren sind, und die bei Erreichen einer beliebigen vorgegebenen~Temperatur unmittelbar ansprechen und ein Signal geben und/oder die zu überwachende Maschine abschalten.
• Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß in den rotierenden Körper mindestens ein Temperaturfühler eingesetzt ist, in dessen Bewegungsbereich unter Belassung eines Luftspaltes-ein magnetempfindlicher Schalter angebracht ist. Durch den sich ständig drehenden Temperaturfühler werden ständig Schalt impulse aif den magnetempfindlichen Schalter gegeben, welche6 zu Anzeigezwecken ausgewertet werden.
• Vorteilhaft besteht der Temperaturfühler aus einer Kombination von einem Dauermagneten mit einem oder mehreren darüber befindlichen Perrimagneten und/oder aus einem Ferrómagnetens die zu einer Einheit zusammengefügt sind. Unter Rerrimàgnetismus wird eine magnetische Erscheinting verstanden, die nur in kristallinem Zustand der Materie vorwiegend bei Ferriten beobachtet wird. Ferrimagnete zeigen eine spontane Magnetisierung, die bei Erreichen der Curie-Temperatur zusammenbricht.
• Unter Ferromagnetismus wird die Möglichkeit ferromagnetischer Substanzen verstanden, bei hinreichend tiefen Temperaturen spontan magnetisiert zu sein, d.h. auch in Abwesenheit eines äußeren Magnet.
• feldes ein magnetisches Moment zu besitzen. Der Ferromagnetismus tritt nur im kristallinem Zustand auf. Ferromagnete verlieren ebenfalls bei der Curie-Temperatur ihre Magnetisierung und werden parmagnetisch. Dies bedeutet, daß bei Erreichen einer bestimmten vorgegebenen Temperatur, gemäß welcher die Ferri- und Ferromagnete ausgewählt werden, diese; ihre magnetischen Eigenschaften verlieren und praktisch wie ein Luftspalt wirken.
• Der Temperaturfühler ist im direkten Einwirkungsbereich der Wärmequelle, z.B. in einet radial verlaufende Bohrung des rotierenden Rörpers nahe seiner Umfläche eingesetzt. Seine Bewegungsbahn steht somit unter Belassung eines Luftspaltes genau dem magnetempfindlichen Schalter gegenüber, der in diesem Bereich der Maschine fest angeordnet ist.
• Der Temperaturfühler ist mit einer Hülle aus nichtmagnetischem material umgeben, um etwaige Einflüsse von umgebendem ferromagnetischem Material auszuschließen.
• Die Höhe der Ferri- oder Ferromagnete ist so bemessen, daß bei Erreichen von deren Curie--Temperatur das Magnetfeld des Dauermagneten des Temperaturfühlers nicht mehr ausreicht, den magnetempfindlichen Schalter zu erregen.
• Als magnetempfindlicher Schalter eignet sich vorzugsweise ein elektronischer Magnetschalter unter Verwendung eines Schwingkreises, bei welchem zwischen-der Abstimmungsspule und der Rückkopplungsspule des Schwingungskreises ein Eisenblech hoher Permeabilität eingefügt ist, das den Schwingungskreis bedämpft, wobei durch Heranführen eines Magnetfeldes die Dämpfung entsprechend dem Abstand des Magnetkreises unterschiedlich verändert und die durch die Dämpfung hervorgerufene Amplitudenänderung der Schwingungen ggf. unter Zwischenschaltung eines Verstärkers, zu Anzeigezecken oder zu Schaltungsvorgängen verwendet wird. Ein derartiger Schalter ist Gegenstand der deutschen Patentanmeldung P ii 75 327.8-34.
• Die von einem derartigenlmagnetempfindlichen Schalter horührenden Impulse werden über eine Auswerteschaltung zu Anzeigezwecken und/oder zur Abschaltung des rotierenden Körpers verwendet.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist an Hand der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt: Fig. 1 eine schematische Darstellung der Anbringung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und Big. 2 eine Auswerteschaltung für den magnetempfindlichen Schalter.
• Nit 1 ist die Bremstrommel eines Förderbandes oder Haspels bezeichnet, auf die bei einer Bremsung die Bremsbacken 2 zur Einwirkung gelangen. Bei länger andauernder Bremsung rufen die Bremsbacken einep Erwärmung der Bremstrommel 1 hervor, die unzulässige Werte annehmen kann.
• In die Umfläche der Bremstrommel 1 ist in eine radiale Bohrung 3 der Temperaturfühler 4 eingesetzt. Der Temperaturfühler 4 besteht aus einem Dauermagneten 5 und einem darüber angeordneten Ferrimagneten 6.
• Ln der Bewegungsbahn des Temperaturfühlers 4 ist unter Belassung eines Luftspaltes 7 der magnetempfindliche Schalter 8 angebracht, der in den Laschen 9 od.dgl. gehalten ist. Vom magnetempfindlichen Schalter 8 führen die Leitungen 10 zum Auswertegerät 11, dessen Wirkungsweise an Hand der Schaltung der Fig. 2 näher erläutert ist.
• Die Schaltungsanordnung nach Fig. 2 ist bei 12 an das Wechselstromnetz angeschlossen, dessen Spannung über den Transformator 16 transformiert und über den Gleichrichter 13 gleichgerichtet wird. -Die Eingänge der Leitungen 10 des magnetempfindlichen Schalters 11 sind mit i4, 15 bezeichnet. An den Eingang 15 des magnetempfindlichen Schalters 8 ist der Widerstand R 1 gelegt, dem die Reihenschaltung des Kondensators C 1 und des Widerstandes R 2 parallel liegt. Zwischen diesem Kondensator C 1 und dem Widerstand R 2 ist die Basis de-s Transistors T 1 angeschlossen, dessen Emitter an Minus und dessen Kollektor über den Widerstand R 3 an Plus angeschlossen ist. Parallel zu diesem Transistor T 1 liegt der Kondensator T 2. Uber den Widerstand R 4 wird die Basis eines weiteren Transistors T 2 angesteuert, dessen Emitter unmittelbar an Minus und dessen Kollektor über den Widerstand R 5 an Plus angeschlossen ist. Diesem Transistor T 2 nachgeschaltet ist der Widerstand R 6, welcher an der Basis eines weiteren Trasistors T 3 liegt, dessen Emitter unmittelbar und dessen Kollektor über ein Relais an Minus und Plus liegen. Ein Kontakt des Relais liegt in Reihe mit dem Selbsthaltekontakt des Schützes, welches zum Ein- und Ausschalten des Antriebes dient.
• Die Wirkungsweise der Anordnung ist wie folgt: Temperatur-Bei Normalbetrieb wird durch Vorbeilaufen des fühlers 3 unter dem magnet empfindlichen Schalter 8 dieser zum Ansprechen gebracht, so daß er Impulse über die Leitungen 10 auf die Eingänge 14, 15 der Auswerteschaltung gibt. Hierdurch werden Spannungsänderungen am Widerstand R 1 hervorgerufen und damit der Kondensator C 1 in Reihe mit dem Widerstand R 2 aufgeladen. Dadurch wird der Transistor T 1 durchgesteuert und entlädt den Kondensator C 2 über die Kollektor-Emitter-Strecke. Der Transistor T 2 bleibt somit hochohmig, so daß der Transistor T 3 angesteuert ist und das Relais R anzieht. Erfolgen die Impulse schnell genug hintereinander, so hat der Kondensator C 2 keine Zeit sich aufzuladen.
• Tritt nun eine unzulässige Erwärmung der Bremstrommel 1 auf, so verliert der Ferrimagnet 4 bei Erreichen seiner Curie-Temperatur weitgehend seinen Magnetismus, so daß der Luftspalt zwischen dem Temperaturfühler 3 und dem magnetempfindlichen Schalter 8 um das Maß der Höhe des Ferrimagneten vergrößert wird. Dies hat zur Folge, daß das Magnetfeld des Dauermagneten 5 nicht mehr ausreicht, den magnetempfindlichen Schalter 8 zum Ansprechen zu bringen. Nunmehr kann sich der Kondensator C 2 über den Widerstand R 3 aufladen, wodurch der Transistor T 2 durchgesteuert wird. Die Basis des Transistors T 3 wird damit an Minus gelegt, so daß das Relais R abfällt und über seinen Kontakt das Betriebsmittel abschaltet.
• Das Relais R wird auch dann abfallen, wenn innerhalb einer, bestimmten kiteinheit, beispielsweise 3 sec, keine Impulse erfolgen, was auch dann geschieht, wenn die Leitung 10 zwischen Schalter und Auswertegerät unterbrochen oder kurzgeschlossen ist. Gleichzeitig ist damit auch eine Selbstüberwachung der Funktionsbereitschaft der Anlage ständig gegeben. Die erfindungsgemäße Vorrichtung wirkt außerdem als Drehzahlwächter, denn bei Stehenbleiben des Körpers führen die ausbleibenden Impulse ebenfalls zu einer Anzeige. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist schmutz- und feuchtigkeitsunempfindlich, so daß auch unter den schwierigsten Betriebsverhältnissen ein lang andauernder und voll befriedigender Einsatz gewährleistet ist.

Claims (8)

1. Patentansprüche.

   Vorrichtung zur thermischen Überwachung rotierender Körper, dadurch gekennzeichnet, daß in diesen mindestens ein Temperaturfühler (4) eingesetzt ist, in dessen Bewegungsbereich unter Belassung eines Luftspaltes (7) ein magnetempfindlicher Schalter (8) angebracht ist.
2. 2.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (4) aus einer Kombination von einem Dauermagneten (5) mit einem oder mehreren darüber befindlichen Ferrimagneten und/oder einem Ferromagneten (4) besteht, die zu einer Einheit zusammengefaßt sind.
3. 3.) Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch' gekennzeichnet, daß der Taperaturfühler (i) in direktem Einwirkungs bereich der Wärmequelle, vorzugsweise in eine radial verlaufende Bohrung (3) des rotierenden Körpers (1) nahe seiner Umfläche eingesetzt ist.
4. 4.) Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder einem oder mehreren cer folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (4) mit einer Hülle aus nichtmagnetischem Material umgeben ist.
5. 5.) Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder einem oder mehreren der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Ferri-oder Ferromagnete (6) so bemessen ist, daß bei Brreichen von deren Curie-Temperatur das Magnetfeld des Dauermagneten-(5) de,s Temperaturfühlers (4) nicht mehr ausreicht, den magnetempfindiichen Schalter (8) zu erregen.
6. 6.) Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder einem oder mehreren der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß an den magnetempfindlichen Schalter (8) eine Auswerteschaltung angeschlossen ist.
7. 7.) Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch geennzeichnet,daß die Auswerteschaltung einen an den vom magntempfindlichen Schalter (8) kommenden Eingang (is) gelegten Widerstand (£?1) aufweist an welchem vom magnetempfindlichen Schalter (8) Spannungsänderungen hervorgerufen werden und dem die Reihenschaltung eines Kondensators (C1) und eines Widerstandes (R2) parallel liegt, wobei zwischen diesem Kondensator (C1) und diesem Widerstand (R2) die Balls eines Transistors (T1) angeschlossen ist, dessen Kollektor unmittelbar und dessen Emitter über einen Widerstand (23) an der Speisespannung liegen und diesem Transistor (T1) ein Kondensator (C2) parallelgeschaltet ist, von dem ein Widerstand (R4) abzweigt, an dem die Basis eines Transistors (T2) liegt, dessen Emitter unmittelbar und dessen Kollektor über einen Widerstand (R5) an Minus und Plus angeschlossen sind und dem ein Widerstand (R6) sowie ein Transistor (T3) nachgeschaltet sind, dessen Emitter unmittelbar und dessen Kollektor über ein Relais (R) an Minus und Plus liegen.
8. 8.)- Verrichtung nach Anspruch 1 und/oder einem oder mehreren der folgende dadurch gekennzeichnet daß als magnetempfindlicher-Schalter ein elektronischer Maghetschalter unter Verwendung eines Schwingkreises dient, bei welchem zwischen der Abstimmungsspule und der Rückkopplungsspule des Schwingungskreises-ein E-isenblech hoher Permeabilität eingefügt ist, daß den Schwingungskreis bedämpft, wobei durch Heranführen eines Magnetfeldes die Dämpfung entsprechend dem Abstand des Magnetkreises unterschiedlich verändert, und die durch die Dämpfung hervorgerufene Amplitudenänderung der Schwingungen ggf. unter Zwischenschaltung eines Verstärkers zu Anzeigezwecken oder zu Schaltungsvorgängen verwendet wird. (Entspr. Patentanmeldung P 11 75 327.8-34)