DE2459223C3 - Vibrationsmeßgeber - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung beziel'.t sich auf einen mittels einer Schraubverbindung mit einem rotierenden Einzelteil arbeitender Maschinen verbindbaren Geber zur Messung von Vibrationspaiametern des Einzelteils, mit einem Gebergehäuse, das die Gestalt eines Drehkörpers besitzt und ein Fühlelement aufnimmt, fiine 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 Winkelbeschlcunigungen 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 Befestig ingsprobleme.

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 deutschön Auslegeschrift 12 34 418 bekannt, bei einem rotierenden Einzelteil die in Radialriehtung wirkenden Beschleunigungen mittels eines Gebers zu messen, der radial in diesem Einzelteil angeordnet ist. Hier geht es um die Registrierung der Drehgeschwindigkeit einer 2!entrifuge, 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 gestaltet. Da eine Meßstelle zur Feststellung aller interessierenden 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 Vibrationsparametern, 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; F i g. 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 Überwurfzangenbecher 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 Zangep.bechers 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 I 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 Zangenbeciiers 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 sowie eine zentrale Durchgangsbohrung 13 vorgesehen, deren Duschmesser den des Vorsprungs 9 etwas übersteigt.

In Fig.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 ι

des Zangenbechers 2 hindurchragt, ist eine Nut 14 zum Durchdrehen des Gehäuses 1 um seine Symmetrieachse vorhanden.

(n Fig.4 sind die Draufsicht des Gebers und des zu untersuchenden Einzelteils 5 dargestellt, die in Fig.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 y> kontrollierenden Vibrationsparameters bestimmt.

Das Gebergehäuse t 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 (Fi 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 der Gebers bezüglich der Drehachse des Einzelteiles 5 erfolgen. Anschließend wird die Gegenmutter 10 angeordnet.

Zur aufeinanderfolgenden Messung von Längs- und Querkomponenten (Tangentialkomponinten) tines 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 geschwenxt werden, wonach die vorstehend beschriebenen Operationen zur Befestigung wiederholt werden müssen.

Zur Messung rier 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 Get-.τ verwendet werden, der in Fig. 3 dargestellt 'St.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

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 Empfindlichkcltsachse 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.