DE2459223B2 - Vibrationsmeßgeber - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen mittels einer Schraubverbindung mit einem rotierenden
Einzelteil arbeitender Maschinen verbindbaren Geber zur Messung von Vibrationsparametern des Einzelteils,
mit einem Gebergehäuse, das die Gestalt eines Drehkörpers besitzt und ein Fühlelement aufnimmt.
Eine solche Ausbildung ist aus der deutschen Auslegeschrift 10 23 595 bekannt.
Bei dieser bekannten Ausbildung geht es um die Messung von Winkelbeschleunigungen des Einzelteils,
insbesondere einer Welle, wobei der Geber mittels einer Überwurfmutter koaxial zur zu untersuchenden Welle
als deren Verlängerung angeschraubt wird. Im Geber ist ein gehäusefester Käfig vorhanden, in dem sich eine
Drehmasse befindet, die beim Auftreten von Winkelbeschleunigungen oder -Verzögerungen gegenüber dem
Käfig zurückbleibt oder voreilt, wobei diese Relativbewegungen als entsprechendes Signal abgenommen
werden.
Diese bekannte Ausbildung ist nicht geeignet, lineare Beschleunigungen des Einzelteils zu messen, insbesondere
Beschleunigungen in Radial- und in Längsrichtung. Außerdem ist diese Ausbildung beschränkt auf Fälle, wo
ein Ende der Welle frei ist.
Aus der deutschen Offenlegungschrift 22 37 536 ist ein Halbleiterdruckwandler bekannt, bei dem durch
Verschraubung und mittels einer keilförmigen Dichtung zwei Gehäuseteile gegeneinander abgedichtet werden.
Mit der Messung von Vibrationsparametern hat dieser Druckwandler jedoch nichts zu tun und es geht auch in
erster Linie um Dichtungsprobleme, nicht aber um Befestigungsprobleme.
Aus der französischen Patentschrift 21 16 922 ist ein piezoelektrischer Beschleunigungsmesser bekannt, der
mittels eines Gewindefortsatzes am zu untersuchenden Teil befestigt wird. Diese Befestigung ist nicht sehr
zuverlässig und nicht mit Sicherheit spielfrei und auch hier ist keine Möglichkeit vorgesehen, verschieden
gerichtete Beschleunigungen zu messen.
An sich ist aus der deutschen Auslegeschrift 12 34 418 bekannt, bei einem rotierenden Einzelteil die in
Radialrichtung wirkenden Beschleunigungen mittels eines Gebers zu messen, der radial in diesem Einzelteil
angeordnet ist. Hier geht es um die Registrierung der Drehgeschwindigkeit einer Zentrifuge, wobei ein unter
der Wirkung der auftretenden Zentrifugalkraft dienendes Fühlelement so gehalten ist, daß diese Halterung bei
Überschreiten einer zulässigen Drehzahl zerrreißt. Zur Messung von Vibrationsparametern wäre diese Ausbildung
nicht geeignet und bietet schon gar keinen Hinweis darauf, wie Beschleunigungen in verschiedenen
Richtungen gemessen werden könnten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, mittels eines an sich bekannten zylinderförmigen Fühlelements,
das Beschleunigungen in Richtung seiner Symmetrieachse registriert, einen Geber für die Vibrationsparameter
von rotierenden Einzelteilen zu schaffen, der eine zuverlässige spielfreie Befestigung am Einzelteil erlaubt
und dabei an einer Meßstelle die aufeinanderfolgende Messung von Beschleunigungen in mehreren Richtungen
gestattet. Da eine Meßstelle zur Feststellung aller interesf iertnden Parameter ausreicht, braucht auf diese
Weise im Einzelteil nur eine minimale Menge von Material abgenommen bzw. ausgebohrt zu werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ausgegangen von einer Ausbildung der eingangs genannten Art und
erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das Gebergehäuse in Form eines abgestumpften Kegels, dessen
Symmetrieachse radial in bezug auf die Drehachse des Einzelteils verläuft, ausgeführt und mit einem Überwurfzangenbecher
mit einer entsprechenden konischen Innenfläche, die an der konischen Oberfläche des
Gebergehäuses anliegt, sowie mit einer zylindrischen Außenfläche versehen ist, die ein Gewinde aufweist.
Zur Messung von Beschleunigungen in Umfangsrichtung und in Längsrichtung muß das Fühlelement im
Gebergehäuse derart angeordnet sein, daß seine Empfindlichkeitsachse ungefähr senkrecht auf der
Symmetrieachse des Gebergehäuses steht. Es ist dann zweckmäßig, wenn an der äußeren Stirnfläche des
Gebergehäuses ein zylindrischer Vorsprung mit einer Nut zum Durchdrehen des Gehäuses um seine
Symmetrieachse vorhanden ist, während im Boden des Zangenbechers eine Bohrung mit einem Durchmesser,
der den Durchmesser des Vorsprungs etwas übersteigt, zur Gewährleistung des Zugangs zum Vorsprung mit
der Nut ausgeführt ist.
Bei einer solchen Ausbildung kann durch einfaches Einsetzen eines Schraubenziehers in die Nut das
Gebergehäuse um 90° gedreht werden, wodurch es sehr leicht und einfach ist, von der Messung der Längsbeschleunigungen
auf die Messung der Umfangsbeschleunigungen oder umgekehrt überzugehen und auch leicht
die Messung von Beschleunigungen in Zwischenrichtungen möglich ist, wenn dies interessiert.
Zur zuverlässigen Befestigung des vorgeschlagenen Gebers an schnell rotierenden Einzelteilen genügt die
Herstellung einer minimalen Bohrung mit Innengewinde im zu untersuchenden Einzelteil. Es ist dabei leicht
sicherzustellen, daß die Masse des ausgebohrten Einzelteilwerkstoffs der Masse des Gebers entspricht,
so daß sich die Schwerpunktlage und die Trägheitsver-
hältnisse nicht und die Fertigkeitsverhältnisse nur
minimal ändern.
Ein besonderer Vorteil der vorgeschlagenen Ausbildung ist es, daß sich die Befestigung und der Kontakt
zwischen Geber und Einzelteil mit der Zunahme der Zentrifugalkräfte verbessert.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Beschreibung konkreter Ausführungsbeispiele unter
Bezugnahme auf Figuren erläutert. Es zeigt
F i g. 1 konstruktives Schema des Gebers zum Messen von Vibraäonsparametern, der in einem rotierenden
Einzelteil der Maschine befestigt ist und dessen Empfindlichkeitsachse längs der Symmetrieachse des
Gebergehäuses verläuft (Längsschnitt);
Fig.2 Zangenbecher in perspektivischer Darstellung;
Fig.3 konstruktives Schema desselben Gebers, bei
dem die Empfindlichkeitsachse des Fühlelementes zur Symmetrieachse des Gebergehäuses senkrecht ist;
Fig. 4 dasselbe (Draufsicht).
Der in Fig. 1 abgebildete Geber zum Messen von Vibrationen der rotierenden Einzelteile arbeitender
Maschinen enthält ein Gebergehäuse 1, das die Form eines Drehkörpers — eines abgestumpften Kegels —
besitzt. Auf das Gehäuse 1 ist ein Überwurfzangenbe- 2r>
eher 2 aufgesetzt, dessen Innenfläche 3 konisch ausgeführt ist. Die Innenfläche 3 entspricht der
konischen Oberfläche des Gehäuses 1 und liegt an dieser konischen Oberfläche des Gehäuses 1 an. Die
Außenfläche 4 des Zangenbechers 2 ist zylindrisch gestaltet und mit einem Gewinde versehen. Der
Zangenbecher 2 ist mittels dieses Gewindes mit einem zu untersuchenden Einzelteil 5 verbunden, in dem zu
diesem Zweck eine Bohrung 6 mit einem entsprechenden Gewinde ausgeführt ist.
In das Gehäuse 1 ist ein Fühlelement 7 eingebaut, dessen Empfindlichkeitsachse längs der Symmetrieachse
des Gehäuses 1 gerichtet und das mit einem abgeschirmten Stromabnahmekabel 8 versehen ist. Das
Gehäuse 1 besitzt einen zylindrischen Vorsprung 9 mit Gewinde, an dem eine Gegenmutter 10 befestigt ist.
Der Überwurfzangenbecher 2 (Fig. 2) stellt einen Körper zylindrischer Form mit der konischen Innenfläche
3 und der zylindrischen Außenfläche 4 dar, die mit Gewinde versehen ist. Längs der Mantellinie des
Zangenbechers 2 sind mehrere (im vorliegenden Beispiel vier) durchgehende Längsschlitze 11 vorhanden.
Im Boden des Zangenbechers 2 sind Grundbohrungen 12 für einen Schlüssel zwecks Festschraubens desselben r>o
sowie eine zentrale Durchgangsbohrung 13 vorgesehen, deren Durchmesser den des Vorsprungs 9 etwas
übersteigt.
In F i g. 3 ist eine Ausführungsvariante desselben Gebers dargestellt, bei welchem zum Unterschied von «
dem in F i g. 1 abgebildeten Geber das Fühlelement 7 in das Gehäuse 1 auf solche Weise eingebaut ist, daß seine
Empfindlichkeitsachse ungefähr senkrecht zur Symmetrieachse des Gehäuses 1 gerichtet ist. Am zylindrischen
Vorsprung 9 des Gehäuses 1, der durch die Bohrung 13 w)
des Zangenbechers 2 hindurchragt, ist eine Nut 14 zum Durchdrehen des Gehäuses 1 um seine Symmetrieachse
vorhanden.
In Fig.4 sind die Draufsicht des Gebers und des zu
untsrsuchenden Einzelteils 5 dargestellt, die in F i g. 3 abgebildet sind. In dieser Figur ist die Nut 14 zu sehen,
die für einen Schraubendreher ausgeführt ist. Als Fühlelement 7 können im beschriebenen Geber
piezoelektrische Fühlelemente, tensometrische Fühlelemente, Membranfühlelemente und Turmalindruckgeber
verwendet werden, deren Konstruktionen beispielsweise in folgenden Quellen ausführlich genug beschrieben
sind:
1. Große Sowjetenzyklopädie, B. 13, S. 396, Geber der
zweiten Gruppe.
2. Rajewski N.P., »Geber der mechanischen Parameter von Maschinen«, Akademie der Wissenschaften,
Moskau, 1959, SS. 18,19.
Die Wahl des einen oder anderen Typs des Fühlelementes wird vom Typ des zu kontrollierenden
Vibrationsparameters bestimmt.
Das Gebergehäuse 1 gestattet es, die Anordnung des Fühlelementes 7 in seinem Inneren so vorzunehmen,
daß die Empfindlichkeitsachse des Fühlelementes 7 radial (F i g. 1), längsverlaufend oder tangential (F i g. 3)
bezüglich der Drehachse des rotierenden zu untersuchenden Einzelteiles 5 gerichtet ist, das mit der Bohrung
6 zur Anordnung des Zangenbechers 2 versehen ist.
Die Anordnung, Orientierung und Befestigung des Gebers geschehen auf die folgende Weise.
In die im Einzelteil 5 voraus ausgeführte Bohrung 6 mit Innengewinde wird das Gehäuse 1 des Gebers mit
dem in dessen Innerem tangential bzw. radial angeordneten Fühlelement 7 gesenkt. Danach wird der
Überwurfzangenbecher 2 in die Gewindebohrung 6 im Körper des Einzelteils 5 mit Hilfe eines Momentenschlüssels
eingeschraubt, wobei beim Einschrauben desselben mit Hilfe des erwähnten Schlüssels bei
tangentialer Anordnung des Fühlelementes 7 (Fig.3)
gleichzeitig Schwenken und Orientieren des Gehäuses 1 des Gebers bezüglich der Drehachse des Einzelteiles 5
erfolgen. Anschließend wird die Gegenmutter 10 angeordnet.
Zur aufeinanderfolgenden Messung von Längs- und Querkomponenten (Tangentialkomponenten) eines zu
kontrollierenden Parameters in einem Punkt des Körpers eines zu untersuchenden schnell rotierenden
Einzelteiles mit Hilfe eines Tangentialgebers muß mittels eines Schlüssels der Zangenbecher 2 etwas
abgeschraubt und mit Hilfe eines Schraubendrehers, der mit der Nut 14 zusammenwirkt, das Gehäuse 1 des
Gebers um den erforderlichen Winkel geschwenkt werden, wonach die vorstehend beschriebenen Operationen
zur Befestigung wiederholt werden müssen.
Zur Messung der Radialkomponenten des zu kontrollierenden Parameters muß der Geber verwendet
werden, der in F i g. 1 dargestellt ist.
Zur Messung der Längs- und Tangentialkomponenten muß der Geber verwendet werden, der in Fig.3
dargestellt ist.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Mittels einer Schraubverbindung mit einem rotierenden Einzelteil arbeitender Maschinen verbindbarer
Geber zur Messung von Vibrationsparametern des Einzelteils, mit einem Gebergehäuse, das
die Gestalt eines Drehkörpers besitzt und ein Fühlelement aufnimmt, dadurch gekennzeichnet,
daß das Gebergehäuse (1) in Form eines abgestumpften Kegels, dessen Symmetrieachse
radial in bezug auf die Drehachse des Einzelteils (5) verläuft, ausgeführt und mit einem Überwurfzangenbecher
(2) mit einer entsprechenden konischen Innenfläche (3), die an der konischen Oberfläche des
Gebergehäuses (1) anliegt, sowie mit einer zylindrischen Außenfläche (4) versehen ist, die ein Gewinde
aufweist.
2. Geber nach Anspruch 1, in dessen Gebergehäuse das Fühlelement derart angeordnet ist, daß seine
Empfindlichkeitsachse ungefähr senkrecht auf der Symmetrieachse des Gebergehäuses steht, dadurch
gekennzeichnet, daß an der äußeren Stirnfläche des Gebergehäuses (1) ein zylindrischer Vorsprung (9)
mit einer Nut (14) zum Durchdrehen des Gehäuses (1) um seine Symmetrieachse vorhanden ist
während im Boden des Zangenbechers (2) eine Bohrung (13) mit einem Durchmesser, der den
Durchmesser des Vorsprungs (9) etwas übersteigt, zur Gewährleistung des Zugangs zum Vorsprung (9)
mit der Nut (14) ausgeführt ist.
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