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Auswechselbarer Meßwertaufnehmer Die Erfindung betrifft einen Meßwertaufnehmer
an im Betrieb nicht zugänglichen Maschinenbauteilen, insbesondere zur Schwingungsmessung
an umlaufenden Wellen von Turbomaschinen. Derartige Meßwertaufnehmer werden beispielsweise
an feststehenden inneren Bauteilen von Turbinen, wie Traglagern, Stopfbuchsen, Gehäusen
usw.
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befestigt, wobei die Befestigungsstelle während des Betriebes bzw.
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bei geschlossenem Gehäuse nicht zugänglich ist. Die bisher übliche
Anordnung und Ausbildung von Meßwertaufnehmern brachte es mit sich, daß diese nur
während des Stillstandes der Anlage und bei aufgedecktem Gehäuse an ihrer Halterung
befestigt und justiert werden konnten. Ein Nachjustieren oder Auswechseln während
des Betriebes ist bei dieser Anordnung nicht möglich, stellt sich jedoch erfahrungsgemäß
als dringend notwendig heraus.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen
Meßwertaufnehmer zu schaffen, der einfach aufgebaut und auch während des Betriebes
trotz seiner Anordnung an normalerweise nicht zugänglichen Maschinenbauteilen auswechselbar
und nachjustierbar ist. Dabei soll dieser fleßwertaufnehmer aber auch bei erschwerten
Betriebszuständen, wie beispielsweise unter erhöhtem Druck und/ oder hoher Temperatur
einwandfrei arbeiten und auch unter diesen Umständen nachjustiert und ausgewechselt
werden können.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der
Meßwertaufnehmer aus einem zylindrischen, mit einem Außengewinde versehenen Meßglied
besteht, das in eine in der Nähe der Meßstelle angeordneten Halteplatte einschraubbar
und mit einer auf das Außengewinde aufgeschraubten Kontermutter mittels eines Steckschlüssels
justierbar ist und daß das Meßglied an seinem oberen Ende in eine koaxiale Rohrverlängerung
übergeht, die sich bis außerhalb des das zu überwachende Maschinenbauteil überdeckende,
mit einer
abdichtbaren Öffnung versehenen Maschinengehäuses erstreckt
und an seinem äußeren Ende einen Schraubenkopf und einen Stecker für die in der
Rohrverlängerung zum Meßglied geführten Meßkabel aufweist.
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Durch diese Ausbildung ist der Meßwertaufnehmer einmal von außen auch
während des Betriebes durch das Maschinengehäuse einführbar und genau auf den gewünschten
Meßabstand einjustierbar.
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In Weiterbildung der Erfindung ist der Steckschlüssel für die Kontermutter
rohrförmig und koaxial zur Rohrverlängerung des Meßwertaufnehmers verlaufend ausgebildet.
Dabei kann der Steckschlüssel gleichzeitig zur Zentrierung des einzubauenden Meßwertaufnehmers
dienen. Ferner kann bei erheblichen Druckunterschieden das Steckschlüsselrohr als
zweites Druckrohr zur Abschirmung des Meßaufnehmerrohres und ggf. auch als Eühlmittelführungsrohr
dienen. Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
genannt.
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Anhand einer schematischen Zeichnung sind Aufbau und Wirkungsweise
von Ausführungsbeispielen nach der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigen: Fig.
1 einen Längsschnitt durch einen Meßwertaufnehmer im Einbauzustand mit übergeschobenem
Steckschlüssel für die Kontermutter, Fig. 2 einen Querschnitt durch die Halteplatte
entsprechend der Schnittlinie II-II nach Fig. 1, Fig. 3 einen Längsschnitt durch
einen eingebauten Meßwertaufnehmer bei tiber- oder Unterdruck innerhalb des Gehäuses
und einer Kühlung des Meßwertaufnehmers und Fig. 4 einen Längsschnitt durch das
aus dem Gehäuse herausragende Ende des Meßwertaufnehmers mit eingebauter
Druckschleuse.
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Wie aus dem in Fig. 1 gezeigten Längsschnitt zu ersehen ist, dient
der Meßwertaufnehmer 1 beispielsweise zur Messung von Schwingungen einer Turbinenwelle
2. Die Meßstelle liegt dabei beispielsweise unmittelbar neben einem Lager 3, an
dem auch entsprechend Fig. 2 eine Halteplatte 4 zur Halterung des Meßwertaufnehmers
1 über Schrauben 20 und Paßstifte 21 befestigt ist.
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Der Meßwertaufnehmer weist nun an seinem unteren Ende das eigentlicheszylindrisch
ausgebildete Meßglied 5 auf, das in seinem Inneren die Meßvorrichtungen enthält,
deren Anordnung und Aufbau jedoch für die vorliegende Erfindung nicht von Bedeutung
ist.
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Das Meßglied 5 geht an seinem oberen Ende in eine Rohrverlängerung
6 über, die gleichzeitig als Schutzrohr für die Meßkabel 7 dient.
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Diese Rohrverlängerung hat eine solche Länge, daß sie durch eine Bohrung
8 in der Gehäuseabdeckung 9 herausragt und ist am oberen Ende mit einem Schraubkopf
10 für einen Schraubenschlüssel und einem Stecker 11 für die Meßleitungen 7 versehen.
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Der Meßwertaufnehmer 1 weist nunmehr am unteren Ende der Rohrverlängerung
6 ein Außengewinde 12 auf, mit dem der Meßwertaufnehmer in die Gewindebohrung 13
der Halteplatte 4 eingeschraubt und genau justiert werden kann. Auf dem Außengewinde
12 sitzt außerdem oberhalb der Halteplatte 4 eine Kontermutter 14, die zur Fixierung
des Meßwertaufnehmers 1 in der einjustierten Stellung dient.
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Diese Kontermutter 14 wird dabei über einen rohrförmigen Steckschlüssel
15 festgezogen, wobei dieser Steckschlüssel 15 am unteren Ende einen Innensechskant
16 und am oberen, aus dem Gehäuse 9 herausragenden Ende einen Außensechskant 17
zum Ansetzen eines Schraubenschlüssels aufweist.
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Der Steckschlüssel 15 kann gleichzeitig als Einbauzentrierung für
den Meßwertaufnehmer 1 verwendet werden, wie im folgenden anhand des Einbauvorganges
erläutert wird:
Dazu-sind auf der Oberseite der Halteplatte 4 drei
nach außen abgewinkelte Stifte 18 - wie auch aus Fig. 2 zu ersehen sind -angeordnet,
die zur Zentrierung des zunächst von oben eingeschobenen Steckschlüssels 15 dienen.
Der Innendurchmesser des Steckschlüsselrohres 15 ist dabei geringfügig größer als
das Eckmaß der auf den MeßwertauSnehmer 1 schon vor dessen Einbau aufgeschraubten
Kontermutter 14. Dadurch kann nach Einschieben des Steckschlüssels 15 anschließend
der Meßwertaufnehmer 1 durch das hohle Steckschlüsselrohr 15 eingeschoben werden
und wird somit genau auf die Bohrung 13 der Halteplatte 4 zentriert. Nach Einschrauben
und Einjustieren des Meßwertaufnehmers 1 auf den gewünschten Abstand zum Meßobjekt,
also hier der Welle 2, wird die Kontermutter 14 von dem Steckschlüssel 15 festgezogen,
so daß der Meßwertaufnehmer 1 festgehalten ist.
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Nach Herausziehen des Steckschlüssels 15 kann der verbleibende Ringspalt
zwischen Meßwertaufnehmer 1 und Bohrungsfläche 8 im Lagergehäuse 9 durch einen Deckel
22 mit Dichtungsmanschette 23 verschlossen werden, wobei gleichzeitig das Verlängerungsrohr
6 des Meßwertaufnehmers 1 schwingungsdämpfend fixiert wird.
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Wie aus dieser Darstellung eindeutig ersichtlich ist, kann der so
ausgebildete und angeordnete Meßwertaufnehmer auf einfache Weise auch während des
Betriebes der Maschine nachjustiert und sogar ausgewechselt werden, ohne daß die
Maschine stillgesetzt werden muß.
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Schwierigkeiten ergeben sich jedoch, wenn innerhalb des Gehäuses ein
über oder Unterdruck herrscht und der Meßwertaufnehmer unter diesen Betriebszuständen
nachjustiert werden muß. Eine Möglichkeit, um auch dieses Problem zu beherrschen,
ist in Fig. 3 dargestellt. Die Lösung besteht im wesentlichen darin, daß der Steckschlüssel
15 auch während des Betriebes eingebaut bleibt und damit als äußeres Druckrohr fungiert.
Dazu ist jedoch eine züsätzliche Abdichtung erforderlich. Wie aus der Zeichnung
ersichtlich, sind dafür am oberen Ende zwischen Außengehäuse 9
und
Steckschlüsselrohr 15 ringförmige Dichtungen 24 in Form von Stopfbuchsen, Manschetten
oder ähnl. angeordnet, die über einen auf der Oberseite mit dem Außengehäuse 9 verschraubten
Flanschring 25 verspannt sind. Auf gleiche Weise ist das untere Ende des Steckschlüssels
15 über Dichtungen 26 und einen Ring 27 gegen die Halterung 28 abgedichtet. Somit
kann eine Justierung des Meßwertaufnehmers 1 durch Lösen der Kontermutter 14, Nachstellen
des Meßwertaufnehmers 1 und Wiederanziehen der Kontermutter erfolgen.
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Mit den bei Druckbetrieb erforderlichen beiden Rohren des Meßwertaufnehmers
1 und des Steckschlüssels 15 läßt sich darüber hinaus bei hohen Betriebstemperaturen
auch auf einfache Weise ein Kühlsystem für den MeßwertauSnehmer 1 und die Meßkabel
7 vornehmen, indem der Ringspalt 29 zwischen Steckschlüssel 15 und Rohrverlängerung
6 zur Kühlmittelführung herangezogen wird.
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Zu diesem Zwecke ist beispielsweise das Meßglied 5 nicht unmittelbar
in die Halterung 28 eingeschraubt, sondern in einen zylindrischen Einsatz 30, dessen
Außendurchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser der Aufnahmebohrung 31 der
Halterung 28.
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Der so gebildete Ringraum 32 zwischen zylindrischem Einsatz 30 und
Halterung 28 kann dabei einen seitlichen Zuführungsstutzen 33 für die Zuführung
des Kühlmittels aufweisen. Der Ringraum 32 steht dann über axiale Bohrungen 34 in
der Kontermutter 14 mit dem Kühlmittelringspalt 29 zwischen Steckschlüsselrohr 15
und Rohrverlängerung 6 in Verbindung. Am oberen Ende des Steckschlüsselrohres 15
ist dabei eine das Steckschlüsselende übergreifende Kappe 35 angeordnet, die über
Dichtringe 36 und 37 gegen den Steckschlüssel 15 und den Neßwertaufnehmer 1 abgedichtet
ist.
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Die Kappe 35 weist einen seitlichen Kühlmittelaustrittsstutzen 38
auf. Diese Kappe 35 ist dabei drehbar angeordnet, d. h. Steckschlüssel 15 und Meßwertaufnehmer
1 können in ihr gedreht werden, um somit auch eine Nachjustierung des MeSwertaufnehmers
während des Betriebes zu ermöglichen.
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Um aber auch bei hohem Druck ein Auswechseln des Meßwertaufnehmers
während
des Betriebes vornehmen zu können, ist der Einbau einer Druckschleuse erforderlich,
wie das in Fig. 4 gezeigt ist. Dazu ist oberhalb des Maschinengehäuses 9 in das
Steckschlüsselrohr 15 beispielsweise ein Kugelventil 45 eingebaut, das aus einem
kugelförmigen Gehäuse 46 und einem darin über eine Drehspindel 47 drehbar gelagerten,
kugelförmigen Ventilkörper 48 mit einer zylindrischen Durchgangsbohrung 49 besteht.
Nach Herausziehen des Meßwertaufnehmers 1 bis oberhalb des Kugelventils 45 wird
der Ventilkörper 48 um 900 gedreht und nimmt dann die gestrichelt angedeutete Stellung
an, so daß der Kanal 50 druckdicht abgesperrt ist. Anschließend kann der Meßwertaufnehmer
ganz aus dem Steckschlüsselrohr 15 herausgezogen werden. Der Einsetzvorgang erfolgt
in umgekehrter Reihenfolge. Der eingesetzte Meßwertaufnehmer 1 wird dabei am oberen
Ende gegen das Steckschlüsselrohr 15 durch Stopfbuchsringe 51 und eine übergeschobene
Schraubkappe 52 abgedichtet.
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Um auch diese Anordnung kühlen zu können, ist der Meßwertaufnehmer
am unteren Ende wie nach Fig. 3 ausgebildet, während zur Kühlmittelabführung oberhalb
des Kugelventils 45 ein im Querschnitt U-förmig ausgebildeter Ring 53 drehbar und
über Dichtringe 54 und 55 gegen das Rohr 15 abgedichtet auf das Steckschlüsselrohr
15 aufgesetzt ist. ueber Bohrungen 56 und 57 kann das Kühlmittel dann über das Abflußrohr
38 abgeführt werden.
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Um Fluchtfehler und Relativbewegungen zwischen der Gehäusedurchführung
und der inneren Befestigung auszugleichen, können ferner die Rohrverlängerung 6
des Meßwertaufnehmers 1 und das Steckschlüsselrohr 15 - wie aus Fig. 3 zu ersehen
ist - in mehrere axiale Abschnitte unterteilt und durch Kompensatorlamellen 39 und
40 bzw. 41 und 42 miteinander verbunden werden.
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Mit dieser Anordnung ist also einmal ein Schutz des Meßwertaufnehmers
gegen hohen Druck und/oder hohe Temperaturen sicher gewährleistet, wobei von besonderem
Vorteil ist, daß die Kabelanschlüsse sowohl am eigentlichen Meßglied 5 als auch
am Stecker 11 unter atmosphärischem Druck stehen. Andererseits aber ist mit
dieser
Anordnung auch ein Nachjustieren und Auswechseln des Meßwertaufnehmers bei Druck-
oder Temperaturdifferenzen während des Betriebes der Maschine ohne weiteres möglich.