DE2214859B2 - Anordnung zur Ermittlung der Drehzahl von rotierenden Körpern - Google Patents

Description

quenz ein lineares Überlagenwgssignal der Impuls« ß-, y-, ^-Strahlung) aussendet. Vor dem Rollenlager 3 folgen erzeugt und daß ein dem Filter nachgeschal- ist e,oa Blei-Kollimator angeordnet, der aus einem teter Trigger aus dem vom Filter abgegebenen Signal äußeren Ring 11 und einer inneren Schtibe 12 beImpulse erzeugt, die von einem Zähler registrierbar steht Der Innendurchmesser des Außenringes 11 und sind und aus deren Frequenz die zur Bestimmung der S der Außendurchmesser der inneren Seheibe 12 sind Umlaufzeit benötigte Zeit enniMelbar ist derart bemessen, daß zwischen ihnen ein Ringspalt

Die Erfindung wird im folgemlen an Hand eines 13 frei bleibt Dieser Ringspalt 13 kann mit PoIy-

Ausführungsbeispiels mittels der Fig. 1 bis 3 näher methylmethacrylat oder einem anderen für radioak-

erlautert tive Strahlung durchlässigen Material ausgefüllt sein.

Die Erfindung eignet sich besonders für Uater- w> Das Polymethyhnethacrylat bzw. durchlässige Matesuchungen über das Eewegungsverbalten schnell- rial haltert die innere Scheibe 12 gegenüber dem laufender Wälzlager, wobei Laufbedingungen möglich Außenring 11. Der Innendurchmesser des Außensind die einen vorzeitigen Ausfall der Lager auf ringes U ist weiterhin derart zu bemessen, daß die Grand hohen Verschleißes bedingen. Die Drehzahl* Aktivierungsstelle 10 auf der Stirnfläche 9 einer Rolle messungen der Lagerteile werden mit Hufe von 15 17 zumindest zweitweise bei ihrer Drehbewegung, in Radioisotopen durchgeführt Eine Möglichkeit ist die Achsrichtung der Welle 2 gesehen, hinter dem Außen-Aktivierung mit Neutronen in eimern Kernreaktor. Die ring 11 verschwindet Der Äußendurchmesser der zu aktivierenden Körper wie Rollen oder Kugeln wer- inneren Scheibe 12 ist weiterhin derart zu bemessen, den in den Neutronenfluß eines Kernreaktors einge- daß die Aktivierungsstelle 10 auch zumindest zeitbracht und dort durchgehend aktiviert. Eine Be- ao weise in den Bereich des Ringspaites 13 gelangt und schränkung für Reaktorbestrahlungen ist die Größe somit Strahlung, die von diener Aktivierungsstelle 16 der zu aktivierenden Körper — sie müssen in den Be- ausgeht, zu einem hinter dem Ringspalt 13, aber vor Strahlungskanal passen — sowie deren Gewicht da dem Rollenlager 3 angeordn:ten Detektor 15 gelandie Gesamtaktivität nur so groß sein daii, daß die gto kann. Dieser Detektor 15 kann aus einem Na-Strahlenschutzbestimmungen bei Montagearbeiten as triumjodid-Szintillationskristall mit angeschlossenem eingehalten werden können. Photomultiplier bestehen, wenn die von der Aktivie-

Eine weitere Möglichkeit ist die Aktivierung :rit rungsstelle 10 ausgehende Strahlung z. B. Gamma-

Deuteronen am Zyklotron. Der Deu<.eronenstrahl strahlung ist.

wird auf den zu aktivierenden Körper gerichtet. Beim Besteht die Aktivierungsstelle 10 aus einem <*- oder Eintritt in das Material werden die Deuteronen stark 30 ^-Präparat, welches auf die Stirnfläche 9 der Rolle 17 abgebremst so daß je nach Anfangsenergie Ober- aufgebracht ist, so kann der Blei-Kollimator, aus flächenschichten von hundertstel bis wenige Milli- Außenring 11 und Innenscheibe 12, entfallen und der meter Tiefe aktiv werden. Der Strahlenquerschnitt be- Detektor 15 direkt vor das Rollenlager 3 angeordnet trägt etwa 20 mm*. Zur Aktivierung größerer Körper werden. Da die «- und ^-Strahlung ein geringes müssen diese in geeigneter Weise vor dem Strahl be- 35 Durchdringungsvermögen aufweist genügt bereits wegt werden. Mit dieser Methode können also auch schon die Wandung des Außenringes 5 des Rollenräumlich ausgedehnte Körper wie Rollen oder Kugeln lagers 3 im Bereich der Vertiefung 8, um die von der an definierten Stellen aktiviert werden, wodurch die Aktivierungsstelle 10 ausgehende Strahlung, zumin-Anwendung von Isotopenmethoden wesentlich erwei- dest zeitweise, vollständig abzuschirmen,
tert wird. 40 Bei geeigneter Anbringung der Aktivierungsstelle

Es ist aber auch denkbar, die Teile, deren Dreh- 10 und bei geeigneter Wahl des Innendurchmessers

zahl gemessen werden soll, mit einem <*.- und/oder des Außenringes 11 kann sogar auf die innere

/3-Strahlenpräparat zu versehen, wobei lediglich auf Scheir- 12 des Blei-Kollimators verzichtet werden,

die Art der Abschirmung (Blei-Kollimatoren können In F i g. 2 ist das Prinzip der Drehzahlmessung

z. B. entfallen) und des Nachweises geachtet werden 45 mittels der Vorrichtung nach Fig. 1 dargestellt;

muß. allerdings ist der Blei-Kollimator der Einfachheit

Im folgenden wird die Erfindur^ ar Hand des Bei- halber zu einem ebenen Blei-Kollimator 16 abgc-

spieles der Rollen-Drehzahlmessung erkläu, wobei rollt. Es ist hinter dem Blei-Kollimator 16 eine Rolle

jedoch die Möglichkeiten der Kugeldrehzahl- und üer 17 des Rollenlagers 3 nach F i g. 1 in verschiedenen

Lagerbewegungsmessung bzw. des Schlupfes der Teile 50 Drehstellungen dargestellt, wobei die Aktivierungs-

(Körper) nicht ausgeschlossen werden soll. F i g. 1 stelle 10 einmal frei sichtbar ist und ein anderes Mal

zeigt den sch^matischen Aufbau eines Rollenlagers. hinter dem Blei-Kollimator 16 verschwindet. Im vor-

In einem Gehäuse 1 ist eine Welle 2 über das Rollen- liegenden Falle ist die Rolle 17 derart hinter dem

lager 3 (mit oder ohne Käfig) gelagert. Die Welle 2 Blei-Kollimator 16 angeordnet, daß die Hälfte der

wird von einem nicht näher dargestellten Motor au- 55 Rolle 17 bzw. der Stirnfläche 9 der Rolle von diesem

getrieben. Auf die Welle 2 ist ein Innenring 4 des abgedeckt wird. Somit ist die Aktivierungsstelle 10

Rollenlagers 3 aufgeschrumpft, während der Außen- während der Hälfte der Umdrehungszeit der Rolle 17

ring 5 in der Gehäusewandung 6 gehaltert ist. Das frei sichtbar und die von der Aktivierungsstelle 10

Rollenlager 3 besteht aus einzelnen Rollen, deren ausgehende Strahlung kann in dem Detektor 15 nach

Laufflächen 7 auf dem Innen-und Außenring 4 und 5 60 Fig. 1 aufgefangen werden. Unter dem Blei-Kolli-

ablaufen. Der Außenring 5 weist eine Vertiefung 8 mator 16 ist ein Diagramm aufgezeichnet, bei dem

auf, in der die Rollen des Rollenlagers 3 gehaltert Impulse / über die Zeit t aufgetragen sind. Während

sind. der Zeit, in der die Aktivierungsstelle 10 von dem

Die Drehzahl der Rollen des Rollenlagers 3 Blei-Kollimator 16 nicht verdeckt ist, gelangen zu soll gemessen werden. Dazu ist mindestens eine 65 dem Detektor 15 viele Einzelimpulse 18, die zu einer Rolle 17 an ihrer Stirnfläche 9 in der Nähe Impulsfolge zusammengeschlossen sind. Verschwinihrer T .auffläche 7 mit einer Aktivierungsstelle det die Aktivierungsstelle 10 hinter dem Blei-Kollistelle 10 zu versehen, die radioaktive Strahlung (α-, mator 16, so wird die Anzahl der Impulse pro Zeit-

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einheit geringer und eine neue Impulsfolge 19 be- 18 und 19 auf. Die Einzelimpulse haben verschiedene ginnt erst wieder, wenn die Aktivierungsstelle 10 Höhen und sind statistisch verteilt. Sie werden anwiederum hinter dem Kollimator 16 auftaucht. Es schließend im Versitärker 21 verstärkt und daraus wird wiederum während der halben Umdrehungszeit Impulse gleicher Höhe, aber statistisch verteilt, im eine neue Impulsfolge 19 gebildet. Diese Impuls- 5 Diskriminator 22 en:eugt. (Auf den Diskriminator 22 folgen 18 und 19 bzw. weitere, nicht dargestellte Im- kann eventuell verzichtet werden.) Am Ausgang des pulsfolgen werden in einer noch zu erwähnenden Diskriminators 22 ist ein Filter 23 angeschlossen, Schaltungsanordnung verarbeitet, die an ihrem Aus- welches eine variable Grenzfrequenz aufweist. Dieses gang einen Impuls abgibt, der unter der Zeitachse t Filter 23 bildet aus den vom Diskriminator ausgeabgebildet ist. Dieser Impuls 20 hat die Form eines io sonderten Impulsfolgen Einschwingvorgänge, die Rechteckimpulses und seine Frequenz entspricht der linear superponiert werden. Diese Überlagerung bzw. Umlaufzeit der Aktivierungsstelle 10. Aus dieser Um- dieses Uberlagerungissignal weist eine Störmodulation laufzeit kann die Drehzahl der Rolle 17 bzw. des auf, welche durch die statistische Verteilung der EinRollenlagers 3 berechnet werden. Der impuls 20 ist zelimpulse aus dem Diskriminator 22 herrührt. Die dabei derart geformt, daß seine aufsteigende Flanke 15 Dichte der Impulse, die auf das Filter 23 gegeben mit dem Ende der Impulsfolge 18 beginnt und seine werden, drückt sich später in der Höhe des Ausabfallende Flanke mit Beginn der Impulsfolge 19 ent- gangssignals bzw. Überlagerungssignal des Filters 23 steht. Es ist aber auch durchaus möglich, die Zeit aus. Das Filter 23 arbeitet schneller als ein Ratevom Ausgang der Impulsfolge 18 (oder eines Strom- meter und spricht auf eine Änderung der Dichte von oder Spannungssignals) zum Anfang der Impulsfolge 20 Impulsen an.

19 oder vom Ende der Impulsfolge 18 und der Im- Am Ausgang des Filters 23 ist ein Oszillograph 24

pulsfolge 19 zu ermitteln und daraus die Drehzahl angeschlossen, auf dessen Bildschirm das überlage-

zu berechnen. rungssignal 25 beobachtet werden kann. Weiterhin ist

Die Impulse, welche von der Aktivierungsstelle 10 dem Filter 23 direkt ein Trigger 26 nachgeschaltet,

ausgehen und teilweise von dem Kollimator 11 as an dessen Ausgang Rechteckimpulse erzeugt werden,

(Außenring nach Fig. 1) absorbiert werden, werden die mit den Impulsen 20 nach Fig. 2 identisch sind,

in der in Fig. 3 dargestellten Schaltungsanordnung Diese Impulse 20 können in einem Zähler 27 gezählt

verarbeitet. Der Detektor 15 nimmt die Impulsfolge und in einem Drucker 28 ausgedruckt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1 2 Blende vor ihm vorbefläuft Über Verstärker wird das Patentansprüche: vom Detektor erzeugte bzw. abgegebene Signa (Im pulse) geführt und integriert Das integrierte Signal

1. Anordnung zur Messung der Drehzahl von wird daraufhin In ejue Sinuswelle umgewandslt, deren

äea Körpern, wie Rollen oder Kugeln, -Jie 5 Frequenz der Drehfrequenz entsprechen soll,
nem Lager gehaltert sind und von denen eine Dieses System weist «He Mangel auf, daß die radio-

■ Quer Lauffläche radioaktiv markiert ist, bei aktive Quelle an der Scheibe befestigt werden muß, die von der Aktivierungsstelle ausgehende daß sis nicht nahezu punktförmig ist, so daß ein beilung von einem Detektor als Impulse fegt- deutender Fehler durch Schwankungen des Signals sbäert und diese ia einer efoktromsefrea Schaltung «· auftritt, daß nur Drehgeschwindigkeiten von rotierenverarbeitetwerden, dadurch gekennzeieh- den Teilen gemessen werden können, deren Eigennet, daß der Körper (17) nahezu punktförmig drehachsen feststehen and daß eine Drehzahl, die unaktiviert ist, daß «or dem Lagert ehie konzen- weseatiiea von Null verschieden ist, genau wie hohe trische Abschirmung (11, 12) angeordnet ist, die Drehzahlen nicht meßbar sind, da auf Grund der einen Jängspal|<13)aufw«st, und daS der DetcL- »5 Aasdehnung der Strahlenquelle nur noch ein einer tor (15) die durch den Ringspalt (13) austretende Sinuswelle unähnliches Signal entsteht
Strahlung? aufnimmt ^ Obwohl es ans der DT-OS 1929496 bereits be-

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- kannt ist, ein Wälzlager zu bestrahlen und die Umkennzeichnet, daß die konzentrische Abschirmung laufgeschwindigkeit des Wälzkörpers um eine feste aus einer Scheibe (12) und einem äußeren Ring so Drehachse zu messen, gelten für diese Anordnung die (11) besteht, die zusammen den Ringspalt (13) gleichen obengenannten Nachteile. Es ist auch mit bilden. dieser Anordnung nicht möglich, wegen der großen

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- Ausdehnung der Quelle, aus der vom Detektor aufkennzeichnet, daß die Abschirmung lediglich aus genommenen Impulsfolge ein Signal zu erhalten, aus einem äußeren Ring (11) besteht. «5 dem eindeutig die Maxima bzw. die Zeitpunkte des

4. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der Erreichens von Grenzwerten und damit die Drehzahl folgenden, dadurch gekennzeichnet daß in der zu ermitteln ist. Für den Fall, daß die radioaktive elektronischen Schaltung ein Verstärker (21) im Markierung zur Verbesserung der Messung auf einen Detektor (15) gebildete Impulsfolgen (18,19) ver- etwa punktförmigen Teil des Wälzkörpers beschränkt stärkt, daß ein Filter (23) mit variabler Grenz- 3° werden könnte, wäre die Messung noch ungenauer, frequenz ein lineares Überlagerungssignal (25) der Der Wälzkörper würde sich auch um seine eigene Impulsfolgen (18, 19) erzeugt und daß ein dem Drehachse bewegen, so daß der Punkt (Strahlen-Filter (23) nachgeschalteter Trigger (2Λ) aus dem quelle) eine in etwa zykloidische Bewegung ausführte, vom Filter (23) abgegebenen Signal (25) Impulse Es müßte demnach die öffnung des Detektors so (20) erzeugt, die von einem Zähler (27) registrier- 35 groß sein, daß immer Strahlung in ihn eindringen bar sind und aus deren Frequenz die zur Bestim- kann.

mung der Umlaufzeit benötigte Zeit ermittelbar Eine dafür geeignete Detektoranordnung- bzw. -abist, schirmung ist aber auch nicht in der FR-PS 1 517 693

beschrieben. Hierin wird in die Oberfläche eines um 40 eine Drehachse bewegten Teiles ein Kanal eingefügt, auf dessen der Oberfläche abgewandten Boden eine radioaktive Quelle angebracht ist. Der Kanal bildet zwar in etwa einen Kollimator für die von der Quelle ausgehende Strahlung, jedoch Keinen Ringspalt, wenn Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Messung 45 das Teil rotiert.

der Drehzahl von rotierenden Körpern wie Rollen oder Ausgehend von diesem Stand der Technik besteht

Kugeln, die in einem Lager gehaltert sind und von die Aufgabe der Erfindung darin, eine Anordnung denen eine nahe ihrer Lauffläche radioaktiv markiert bereitzustellen, mit dem die Kinematik von schnellist, bei der die von der Aktivierungsstelle ausgehende laufenden und leicht belasteten Wälzlagern von Null Strahlung von einem Detektor als Impulse registriert 50 Hs mindestens zu « · d~5 · 10* mm min¹ (n = Dreh- und diese in einer elektronischen Schaltung verar- zahl, d = Durchmesser des Teiles) zu messen ist.
beitet werden. Die Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß

Es ist bekannt (G. R. Higginson, Proc. Instr. dadurch gekennzeichnet, daß die Körper nahezu Mech. Engrs. 1967-68, Vol. 182 Pt 3 G, S. 62-63) punktförmig aktiviert sind, daß vor dem Lager eine Winkelgeschwindigkeiten von Rollen in Rollenlagern 55 konzentrische Abschirmung angeordnet ist, die einen mit stroboskopischen oder magnetischen Methoden Ringspalt aufweist, und daß der Detektor die durch zu messen. Diese Methoden haben u. a. die Nachteile, den Ringspalt austretende Strahlung aufnimmt,
daß Eingriffe an den Rollen vorgenommen werden Weiterführungen der erfindungsgemäßen Anordmüssen und die Meßeinrichtungen Kräfte auf die RoI- nung sehen vor, daß die konzentrische Abschirmung lenlager ausüben. So aus einer Scheibe und einem äußeren Ring besteht,

Weiterhin ist in der US-PS 3 012144 ein System die zusammen den Ringspält bilden, oder daß dw Abzur Messung der Drehgeschwindigkeit eines rotieren- schirmung lediglich aus einem äußeren Ring besteht, den Teiles beschrieben. Es handelt sich bei dem Teil wobei allerdings Teile des Lage« wie die innere um eine Scheibe, die an einer Drehachse befestigt ist. Scheibe als Abschirmung dienen.
Auf einem Kreis um die Drehachse ist ein Stück 65 Eine Ausführungsfoim der erfindungsgemäßen Anradioaktiven Materials aufgebracht, dessen Strahlung Ordnung sieht vor, daß in der elektronischen Schalvon einem Strahlendetektor aufgefangen wird, wenn tung ein Verstärker im Detektor gebildete Impulsfoldie radioaktive Strahlenquelle an ihm oder einer gen verstärkt, daß ein Filter mit variabler Grenzfre-