DE2520415C2 - Auswechselbarer Meßwertaufnehmer - Google Patents

Description

2. Meßwertaufnehmer nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß das Steckschlüsselrohr (15) selb?· Hiirrh πιίηΗρςίρης drei auf der Oberseite der Halteplatte (4) angeordnete, nach außen abgewinkelte Stifte (18) zentrierbar ist.

3. Meßwertaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Über- oder Unterdruck im Maschinengehäuse (») das Sieckschiüsscirohr (i5) als zweites Druckrbhräient und ah der Gehäuseöffnung (8) als auch an 'der Kaiteplaüe (28) zwischen diesen und dem Steckschlüsselrohr (15) ringförmige μ Dichtungen (24,26) vorgesehen sind.

4. Meßwertaufnehmcr nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Sieckschiüsscirohr (i5) im außerhalb des Maschinengehäuses (9) liegenden Bereich eine Druckschleuse in Form eines Kugelventils (45) für den Meßwertaufnehmer (1) aufweist.

5. Meßwertaufnehnter nach einem der Ansprüche I, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringspall (29) zwischen Rohrverlängerung (6) und Sicckschlüsselrohr (15) als Kühlspalt zum Hindurchleilen eines Kühlmittels ausgebildet ist und daß der Kühlspalt (29) am oberen und unteren Ende mit KüMmitielzu- und -abflußöffnungen (33,38) in Verbindung steht.

6. Meßwertaufnehmer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Halteplatte (28) ein gesonderter, ein Innengewinde zur Aufnahme des Meßgliedes (5) aufweisender zylindrischer Einsatz (30) angeordnet ist, dessen Außendurchmesser kleiner als der Innendurchmesser der Aufnahmebohrung (31) der Halteplatte (28) ist.

7. Meßwertaufnehmcr nach Anspruch 5 und b, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen zylindrischem Einsatz (30) und Halteplattenbohrung (31) gebildete Riiigspak (32) einen seitlichen KühlmittelzuführungsanschluS (33) aufweist und über koaxiale Bohrungen (34) in der Kontermutter (14) mit dem Kühlspall (29) in Verbindung steht.

8. Meßwertaufnehmcr nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Steckschlüsselrohr (15) am oberen Ende eine übergreifende, gegen das Steckschlüsselrohr (15) und die Rohrverlängerung (6) abgedichtete, drehbare Kappe (35,53) mit einem Kühlmiitelablaufstutzcn (38) aufweist.

9. Meßwertaufnehmcr nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrverlängerung (6) und das Steckschlüsselrohr (15) in mehrere axiale Abschnitte unterteilt und diese Abschnitte durch Kompensalorlamellen (33 bis 42) miteinander verbunden sind.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Meßwertaufnehmer an im Betrieb nicht zugänglichen N/iaschinenbauleilen, insbesondere zur Schwingungsmessung an umlaufenden Wellen von Turbomaschine!!, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1. Derartige MeBwertaufnehmer, die auswechselbar sein sollen, werden beispielsweise an feststehenden inneren Bauteilen von Turbinen, wie Traglagern, Stopfbuchsen, Gehäusen usw. befestigt, wobei die Befestigungsstelle während des Betriebes bzw. bei geschlossenem Gehäuse nicht zugänglich ist.

Ein gattungsgemäßer Meßwertaufnehmer ist durch die US-PS 37 76 027 bekannt Dabei soll der Abstand des Meßgliedes im Bezug auf die umlaufende Welle der Maschine von außen einstellbar sein, und das Meßglied soll auch ausbaubar und auswechselbar sein, dies auch während des Betriebes der zu überwachenden Maschine. Da aber ein zylindrisches Halteglied des Meßgliedes innerhalb einer koaxialen Rohrverlängerung mit Gleitsitz gelagert ist und die Justierbarkeit des Meßgliedes sowie sein Ausbau die Verschiebbarkeit innerhalb dieses GlciisJi/cs vorütisscuen, kann der bekannte iMeßwertaufnchnicr nicht ohne weiteres so modifiziert werden, daß seine Justierung bzw. Dc- und Rcmontagc auch bei Über- oder Unterdruck im Maschineninneren möglich sind. Für die genannten Operationen muß nämlich der Deckel eines dosenförmigen Gehäuses geöffnet werden, wobei mit einem liibiis-.Sehliisse! eine Justier-

schraube verstellt werden kann, weiche wiederum über ein blattfederartiges Kupplungsglied am Halteglied angreift Die Notwendigkeit der Gehäuseöffnung und der Gesamtaufbau des bekannten Meßwertaufnehmers stehen daher Ausgestaltungsmöglichkeiten entgegen, die eine Justierung und Auswechselbarkeit des Meßgliedes während des Betriebes bei Über- oder Unterdruck im Maschineninneren zulassen.

Sinngemäß das gleiche trifft für einen anderen bekannten Meßwertiufnehmer nach der US-PS 35 12 402 zu, bei welchem die Durchführung eines das Meßglied zn seinem freien Ende tragenden Halterohres durch die Gehäusewand über einen Schraubnippel erfolgt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugmnde, einen Meßwertaufnehmer der im Oberbegriff dr, Anspruchs 1 definierten Art zu schaffen, der r..cht i.< ■ einfach aufgebaut und auch während des Betriebe* trotz seiner Anordnung an normalerweise nich' zugänglichen Maschinenbauteilen auswechselbar m -^i nachjustierbar sein, sondern überdies auch A!-„;estsitungen zulassen soll, die seine Auswechselbarkeii, lachjusticrung und Arbeitsweise auch bei erhöhten Drucken bzw. Unterdrücken und/oder Temperaturen gewährleisten, das letztere deshalb, weil mit erhöhten Drucken zumeist erhöhte Temperaturen einhergehen.

Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe mit einem gattungsgemäßen Meßwertaufnehmer durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale a bis c gelöst Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen 2 bis 9 angegeben. Dabei betrifft Anspruch 2 eine Zentrierhilfe für das Steckschlüsselrohr, Anspruch 3 die Ausbildung des Steckschlüsselrohrs als Druckrohr, Anspruch 4 eine Druckschleuse für das Steckschlüsselrohr in Form eines Kugelventils, und die Ansprüche 4 bis 8 betreffen besondere Kühleinrichtungen an dem Meßwertaufnehmer. Anspruch 9 schließlich betrifft die Ausbildung der koaxialen Rohrverlängerung und des Steckschlüsselrohres mit biegcweichcn Verbindungsstellen.

Anhand einer schematischen Zeichnung sind Aufbau und Wirkungsweise von Ausführungsbeispielen nach der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Meß.wertaufnehmer im Einbauzustand mit übergeschobenem fjteckschlüsselrohr für die Kontermutier,

Fig.2 einen Querschnitt durch die Halteplatte entsprechend der Schnittlinie 11- Il nach F i g. ι,

I- i g. 3 einen Längsschnit? durch einen eingebauten Meßwertaufnehmer bei Über- oder Unterdruck innerhalb des Gebäudes und einer Kühlung des Meßwertaufnslimersund

f i g. 4 einen Längsschnitt durch das aus dem Gehäuse herausragende Ende des Meßwertaufnchmers mit eingebauter Druckschleuse.

Wie aus dem in F i g. 1 gezeigten Längsschnitt zu ersehen ist. dient der Meßwertaufnehmer t beispielsweise zur Messung von Schwingungen einer Turbinenwelle 2. Die Meßsteile liegt dabei beispielsweise unmittelbar neben einem Lager 3, an dem auch entsprechend F i g. 2 eine Halteplatte 4 zur Halterung des Meßwertaufnehmers i über Schrauben 20 und Paßsiihe 21 befesiigi isi. Öer Meßwertaufriehtner weist nun an seinem unteren Ende das eigentliche, zylindrisch ausgebildete Meßglied 5 auf, das in seinem Inneren die Meßvorrichtungen enthält, deren Anordnung und Aufbau jedoch für die vorliegende Erfindung nicht von Bedeutung ist. Das Meßglied 5 gehl an seinem oberen Ende in eine Rohrverlängerung ö über, die gleichzeitig als Schutzrohr für die Meßkabel 7 dient Diese Rohrverlängerung hat eine solche Länge, daß sie durch eine Bohrung 8 im Maschinengehäuse 9 herausragt und ist am oberen Ende mit einem Schraubkopf IO für einen Schraubenschlüssel und einem Stecker 11 für die Meßleitungen 7 versehen.

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 Diese Kontermutter 14 wird dabei über ein Steckschlüsselrohr 15, im folgenden auch Steckschlüssel genannt, festgezogen, wobei dieser Steckschlüssel 15 am unteren Ende einen Innensechskant 16 und am oberen, aus dem Maschinengehäuse 9 herausragenden Ende einen Außensechskant 17 zum Ansetzen eines Schraubenschlüssels aufweist Der Steckschlüssel 15 kann gleichzeitig als Einbauzentrierung für den Me3wertaufnehiPdr I verwendet werden, wie im folgenden anhand des Eiuh' !Vorganges erläutert wird:

Dazu sind auf der Oberseite der Halteplatte 4 drei nach außen abgewinkelte Stifte 18 — wie auch aus F ι g. 2 zu ersehen sind — angeordnet die zur Zentrierung des zunächst von oben eingeschobenen Steckschlüssels 15 dienen. Der Innendurchmesser des Steckschlüssels 15 ist dabei geringfügig größer als das Eckmaß der auf den Meßwertaufnehmer 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 Meßwertaufaehmer I festgehalten ist

Nach Herausziehen des Steckschlüsseis 15 kann der verbittende Ringspalt zwischen Meßwertaufnehmer 1 und Bohrungsfiäche 8 im Maschinengehäuse 9 durch einen Deckel 22 mit Dichtungsmanschette 23 verschlossen werden, wobei gleichzeitig das Verlängerungwohr 6 des Meßwertaufnehmers 1 schwingungsdämpfend fixiert wird

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 müßte.

S^hw erigkeiten ergeben shh jedoch, wenn innerhalb des Gehäuse; ein Über- oder Unterdruck herrscht und der Meßwertaufnehmer unter diesen Betriebszuständen nachjustiert werden muß. Eine Möglichkeit, um auch dieses Problem zu beherrschen, ist in F i g. 3 dargestellt Die Lösung besteht im wesentlichen darin, daß der bo Steckschlüssel 15 auch während des Betriebes eingebaüi bleibt und daniii a's äußeres pruckionr fungiert Dazu ist jedoch eine zusätzliche Abdichtung erforderlich. Wie aus der Zeichnung ersicHtlich, sind dafür am oberen Ende zwischen Maschinengenäuse 9 und Steckschlüsselrohr 15 ringförmige Dichtungen 24 in Form von Stopfbuchsen, Manschetten öder ähnl angeordnet, die über einen auf der Oberseite mit dem Maschinengehäuse 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.

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 Meöwertaufnehmer 1 und die Meßkabel 7 vornehmen, indem der Ringspalt 29 zwischen Steckschlüssel 15 und Rohrverlängerung 6 zur Kühlmittelführung herangezogen wird. Zu diesem Zwecke ist beispielsweise das Meßglied 5 nicht unmittelbar in die Halterung TS eingeschraubt, sondern in einen zylindrischen Einsatz 3G. dessen Außendurchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser der Aufnahmebonrung 31 der Halte-ung 28. 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 Kühlmit telringspalt 29 zwischen Steckschlüsselrohr 15 und Rohrverlängerung 6 in Verbindung. Am oberen Ende des Steckschlüsselrohres 15 ist dabei einen das Steckschlüsselende übergreifende Kappe 35 angeordnet, die über Dichtringe 36 und 37 gegen den SleckschlQssel 15 und den Meßwertaufnehmer i abgedichtet ist Die Kappe 35 weist einen seitlichen Kühimittelaustritlsstutzen 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 Meßwertaufnehmers während des Betriebes zu ermöglichen.

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 F i g. 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 90° gedreht und nimmt dann die gestrichelt angedeutete Stellung an, se d2ß der Kanal 50 druckdicht abgesperrt ist. Anschließend kann der Meßwertaufnehmer ganz aus dem Steckschlüsselrohr 15 herausgezogen werden. Der Einsetzvorgang erfolgt in umgekehrter Reih.'-nfolge. Der eingesetzte Meßwertaufnehmer 1 wird dabei am oberen Ende gegen das Steckschlüsselrohr 15 durch Stopfbuchsringe 51 und eine übergeschobene Schraubkappe 52 abgedichtet.

Um auch diese Anordnung kühlen zu können, ist der Meßwertaufnehmer am unteren Ende wie nach F i g. 3 ausgebildet, während zur Kühlmittelabführung oberhalb des KugefventiJs 45 ein im Querschnitt U-förmig ausgebildeter Ring 53 drehbar und über Dichtringe 54 und 55 gegen das Steckschlüsselrohr 15 abgedichtet auf dasselbe aufgesetzt ist Ober Bohrungen 56 und 57 kann das Kühlmittel dann über das Abflußrohr 38 abgeführt werden.

Um Fluchtfehler und Relattvbewegungen zwischen der Gehäusedurchführung und der inneren Befestigung auszugleichen, können ferner die Rohrverlängerung 6 des Meßwertaufnehmers 1 und das .Steckschlüsselrohr 15 — wie aus Fi g, 3 zu ersehen ist — in mehrere axiale Abschnitte unterteilt und durch Kompensatorlamellen 39 und 40 bzw, 41 und 42 miteinander verbunden werden.

s 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

to unter atmosphärischem Druck stehen. Andererseits aber ist mit dieser Anordnung auch ein Nachjusticren und Auswechseln des Meßwertuufnehmers bei Druck· und Temperaturdifferenzen während des Betriebes der Maschine ohne weiteres möglich.

Hier/u 3 BIa It Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. MeBwertaufnehmer an im Betrieb nicht zugänglichen Maschinenbauteilen, insbesondere zur Schwingungsmessung an umlaufenden Wellen von Turbomaschinen,

— dabei weist der Meßwertaufnehmer (1) ein zylindrisches, mit einem Außengewinde (12) versehenes Meßglied (5) auf;

— dieses Meßglied (5) ist mit einem Gewindehals in ein in der Nähe der Meßstelle angeordnetes Halteglied (4,28) eingeschraubt;

— vom Meßglied (5) erstreckt sich eine koaxiale Rohrverlängerung (6) bis zu einer Stelle außerhalb des das zu überwachende Maschinenbauteil (2) überdeckenden, mit einer abdichtbaren öffnung (8) versehenen Maschinengehäuses (9);

— ein an das Meßglied (5) angeschlossenes MeB-kabel (7) ist durch die koaxiale Rohrverlängerung hind'Tchgeführt und

!— zwischen ;vleßglied (5) und einem von aub zugänglichen Schraubkopf (10) ist ein Kupplungsglied vorgesehen, und durch Ansetzen eines Justierschlüssels am Schraubkopf (10) ist das Meßglied (5) in seinem Abstand zum zu überwachenden Maschinenbauteil (2) justierbar, dadurch gekennzeichnet,

a) daß das Kupplungsglied durch eine koaxiale Rohrverlängerung (6) des Meßgliedes (5) gebildet ist, weiche Rohrverlängerung (6) an ihrem außenlicgenden Ende den Schraubkopf (10) und einen Stecker (U) für das Meßkabel (7) aufweist; J5

b) daß das Halteglied ei,ie in der Nähe der Meßstelle feststehende Halteplas e (4, 28) ist und daß das in dieser Halteplatte (4, 28) mit dem Außengewinde (12) seines Gewindehalses eingeschraubte Meßglied (5) mit einer auf das Außengewinde (12) aufgeschraubten Kontermutter (14) versehen ist und

c) daß zum Zentrieren des einzubauenden MeB-wertaufnehmers (1) und zum Anziehen der Kontermutter (!4) für das Meßglied (5) ein koaxial zur Rohrverlärgerung (6) verlaufendes Steckschlüsselrohr (15) vorgesehen ist. das an seinem bis außerhalb des Gehäuses (9) reichenden Ende einen Außensechskant (17) zum Ansetzen eines Schraubschlüssels aufweist und in seinem Rohrinnendurchmesser geringfügig größer ist als das Eckmaß der auf das Meßglied (5) aufgeschraubten Kontermutter (14).