DE2521147B2

DE2521147B2 - Sondenhalterung

Info

Publication number: DE2521147B2
Application number: DE19752521147
Authority: DE
Inventors: David M Mt Pleasant Schanzenbach George P. Greensburg Pa Mizikar (VStA)
Original assignee: Carrier Corp
Current assignee: Carrier Corp
Priority date: 1974-05-28
Filing date: 1975-05-13
Publication date: 1977-09-01
Also published as: JPS51982A; NL173100C; IT1037670B; BR7503162A; GB1505675A; NL7505536A; JPS5515648B2; DE2521147A1; US3898562A; DE2521147C3; CH580319A5; FR2273346B1; CA1037286A; FR2273346A1

Description

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Die Erfindung betrifft eine Sondenhalterung zur genauen Fixierung einer außerhalb gelagerten Meßeinrichtung mit Bezug auf einen in einer Maschine vorhandenen Prüfkörper mit einer Lagerkonstruktion, die im Bereiche des Prüfkörpers wirksam mit der Maschine verbunden ist und so angeordnet ist, daß sie einen .Sondeneinbau lagert, der eine in die Maschine hineinführende öffnung und eine Bezugsfläche aufweist, die in einer vorgegebenen Entfernung von dem 6s Prüfkörper angeordnet ist.

Bisher war die Montage und/oder der Austausch einer Sonde für sich drehende Maschinenteile eine zeitversclilingende und verhältnismäßig komplizierte Aufgabe. Üblicherweise beruhen viele dieser Art Abtastsonden auf dem Wirbelstromprinzip, um beispielsweise Prüfkörper, wie unrund laufende Wellen, Schwingungen, Drehzahlen u.dgl. zu messen. Cewöhnlich wird ein Hochfrequenzgenerator benutzt, um eine Spannungshöhe zu erzeugen, die proportional zu dem Spaltmaß zwischen der Sonde und dem Prüfkörper ist. Dieses Spaltmaß muß genau kontrolliert werden, so daß Änderungen im Spannungsausgang des Hochfrequenzgenerators linear mit Bezug auf den gemessenen Abstand sind. Diese lineare Ansprache kann nur in einem verhältnismäßig engen Bereich erzielt werden. Die positive Einstellung der Sonde auf die bevorzugte Mitte dieses extrem engen Bereiches bei laufender Maschine ist schon seit langem ein schwerwiegendes Problem.

Mit der Erfindung soll eine Sondenhakerung geschaffen werden, die einen Austausch der Sonde bei laufender Maschine ohne versehentliche Berührung der Sonde mit dem sich drehenden Prüfkörper gestattet und die von außen an der Maschine genau gegenüber dem Prüfkörper innerhalb eines extrem geringen Spannmaßes anbringbar ist, ohne die Maschine auseinandernehmen zu müssen. Hierbei soll der Meßwertfaktor errechnet werden können, ohne die Sonde aus der Maschine entfernen zu müssen.

Diese Aufgabenstellung wird mit der Erfindung durch die Kombination folgender Merkmale gelöst:

a) Die Sondenhalterung enthält eine an der Bezugsfläche befestigte Platte, durch die eine Gewindeöffnung hindurchführt, die koaxial mit der in die Maschine hineinführenden Öffnung fluchtet;

b) ein langgestreckter Sondenhal'.er mit einem elektrischen Meßelement an seinem einen Ende ist in enger Nachbarschaft mit dem Prüfkörper gelagert und mit einem Gewindeschaft passend zu der Gewindeöffnung in der Platte mit seinem anderen Ende an dieser befestigt, wobei der Gewindeschaft wenigstens eine axial verlaufende Abflachung aufweist, die auf seiner Außenseite gebildet ist;

c) eine Einstellvorrichtung ist so angeordnet, daß sie üoer den Gewindeschaft hinweggeht und wenigstens eine flache Oberfläche aufweist, die komplementär zu der in dem Gewindeschaft gebildeten Abflachung ist, wodurch eine Drehbewegung der Einstellvorrichtung eine Schraubbewegung des langgestreckten Sondenhalters innerhalb der Platte verursacht und dadurch das Meßelement in Richtung auf den beobachteten Körper zu oder von ihm fort bewegt;

d) auf der Platte sind Anschlageinrichtungen für einen auf der Einstellvorrichtung befestigten Begrenzungsstift vorgesehen, wodurch das Meßelement entsprechend der Bewegung der Einstellvorrichtung zwischen den Anschlägen auf einen vorgesehenen Entfernungsspalt gegenüber dem Prüfkörperfestgelegt ist.

In vorteilhafter Ausgestaltung ist die Erfindung gekennzeichnet durch Verriegelungseinrichtungen zur Befestigung der Sonde bei einem gewünschten Entferluingsspalt von dem beobachteten Körper.

Ein Ausführungsbeispiel des fürfindungsgegenstandes soll nachfolgend in Verbindung mit den Zeichnungen beschrieben werden. Es zeigt

Fig. i einen Teilschnitt einer Sondenhalterung gemäß der Erfindung, wobei die Sonde eine Stellung zur Beobachtung einer sich drehenden Welle in einer

IO

15

₂₀

30

Maschine einnimmt;

ρ,α 2 eine Ansicht nach Linie U-Il der Fig. 3, in der die Einsteilvorrichtung zur genauen Einstellung der Sonde gezeigt ist, wobei die Verriegelungseinrichtung pntfernt ist; und

pig 3 einen Schnitt nach Linie 111-11! der Fig. 2, wobei weitere Einzelheiten der Einstell- und Verriegelungseinrichtung gemäß der Erfindung gezeigt sind.

In den Zeichnungen ist eine Sondenhalterung 10 gezeigt bei der das Wirbelstromprinzip dazu dient, den sehr engen Spalt bzw. dessen Änderungen gegenüber einem Prüfkörper zu messen. Beim Ausführungsbeispiel . die Sondennahrung auf dem Gehäuse einer Rotationsmaschine 11, wie z. B. einer Turbine od. dgl., bracht _uncj _wej_{st e}in Meßelement 13 auf, das in eine langgestreckte, in die Maschine hineinreichende Lagerkonstruktion 14 eingeschraubt ist. Das Meßelement ist Plektrisch mit einem Hochfrequenzgenerator (nicht dargestellt) über ein elektrisches Kabel 12 verbunden, dis sich durch die Lagerkonstruktion erstreckt und nach lußen aus der Maschine herausgeführt ist. Beim Ausführungsbeispiel ist der Prüfkörper eine sich

drehende Welle 15.

Es dürfte jedoch klar sein, daß der Erfindungsgegens nd dp weitgefaßteres Anwendungsgebiet umfaßt, und verwendbar ist, um die Stellung, die Geschwindigkeit oder Schwingungen irgendeines Bauteiles wahrzunehmen und ist notwendigerweise nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt.

Wie es in der einschlägigen Technik üblich ist, wird bei dieser Art Sondenhalterung eine Sonde benutzt, die mit einem Hochfrequenzgenerator verbunden ist, der seinerseits ein einer Ablesevorrichtung zugeführtes Austiangssignal erzeugt. Der Hochfrequenzgenerator erzeugt in Verbindung mit der Sonde cmc Spannungshöhe die proportional zum Spaltmaß zwischen der Sonde und der zu beobachtenden Oberfläche ist. Der mchfolcend verwendete Ausdruck linearer Bereich bezieht sich auf den Betriebsbereich der Vorrichtung, bei dem der Spannungsausgang des Generators linear aeeenüber dem Abstandsmaß zwischen der Sonde und dem Prüfkörper ist. Um auf beiden Seiten einer Bezugsspannung eine genaue Ablesung zu erzielen, wird Hie Sonde auf den mittleren Punkt des linearen Betriebsbereichs (Spaltmaß) der Vorrichtung eingestellt Bei einem typischen Beispiel kann eine solche Vorrichtung einen linearen Bereich aufweisen, der innerhalb eines 0,254 mm Spaltbereiches hegt, wenn der Generator eine Ausgangsspannung von etwa - 7,5 Volt erzeugt und der beobachtete Körper aus einem vergüteten Stahl besteht. Dieser Bereich kann sich natürlich bei unterschiedlichen Signalstärken oder Materialien der Prüfkörper ändern, wobei jedoch der lineare Bereich und daher das Spaltmaß, bei dem d.c Einrichtung arbeitet, im allgemeinen sehr eng ist.

Wie in Fi g. 1 gezeigt, ist die Sondenhalterung gemäß der Erfindung in einem Gehäuse 17 angeordnet, das mi tels einer Gewindebuchse 18 an der Maschine be es igt ist. Eine Bezugsfläche 20 ist auf der inneren Bodenwand des Gehäuses vorgesehen auf der sich die Sondenhalterung 10 abstützt. Eine Platte 2 .ic Sondenhalterung trägt, ist mittels Schrauben 22 es a der Bezugsfläche 20 angeordnet. Wie bei dem besonderen Ausführungsbeispiel ersieh^ ist der Abstand /wischen der unteren Flache der Platte. 2\ uiui dem Prüfkörper, nämlich der Welle 15 der Rotationsmaschine Le^halb von im wesentlichen bestimmten r n/en feststellbar, was von den auftretenden

Toleranzen abhängt. . .·

Wie aus F ig. 3 deutlicher hervorgeh t, is Sie Lagcrstruklion 14, die die Formeines Hohlzyl.nde^ hat mittels eines Gewindeschaftes 25 in die Pia tic 2 eingeschraubt. Wie aus F i g. 1 ersichtl.ch '« <£ "¹J dem Meßelement 13 verbundene elektrische Kabel U durch das Innere der hohlen Lagerkonstruktion 141 aus der Maschine herausgeführt und mit dem ^Hoctl'"V quenzgenerator verbunden. Die Gewinde ange auf dem Gewindeschaft 25 ist ausreichend, um die Lagerkon struktion 14 abwärts zur Welle 15 hin zu schrauben und das Meßelement 13 am freien Ende ,n Β""*™"⁸™' der Wellenoberfläche zu bringen. Nach der Berührung mit der Welle wird die Lagerkonstruktion um em vorbestimmtes Maß von der Wellenoberflache zurück gezogen, d. h. ein Maß, bei dem das Meßelement eine !,ellung in der Mitte des linearen Bereiches der Vorrichtung einnimmt. Wenn beispielsweise der bevor _ZUg.e lineare Spal.bereich beim beschnebenen Ausfuh rungsbeispiel zwischen 45 bis 55 Mil betragt, sol «das Meßelement auf das Mittelmaß dieses Bereich^ zurückgezogen werden, oder mit ™^ά°™™^ΟΓ™^ das Spaltmaß 0,125 cm von der Wellenoberffcthe betragen. Beim Ausführungsbeispiel hat der Gewinde schaff der Lagerkonstruklion em normalesGejJ von '/2 Zoll mit 20 Gewindegängen je Zoll. Düngenlau wird das Meßelement bei jeder voller,Umdrehung; der Lagerkonstruktion in der Platte 21 um 0.12jcm zurückgezogcn Wenn somit die Stellung der Lagerkon rk.ion be! der Berührung mit der Welle markiert dann die Lagerkonstruktion in der stationären P a»c um eine volle Umdrehung gedreht wird, w. d das Meßelement in eine Stellung angehoben, die das gewünschte Spaltmaß ergibt. ,

Zwei gegenüberliegende Abflachungen 27 unc 28Mi beiderseits des Gewindeschaftes 25 vorgesehen c. m ein Langloch 32 einer Einstellvorrichtung 31 e.ngrc ^

Gewindeschaft 25 geschoben und setzt sich dabe obere Fläche der Platte 21, wie dies in den Fig. gezeigt ist. Eine Verriegelungse.nr.chtung 35 m Form einer Feststellmutter wird dann au den S*haK geschraubt und in Klemmlage gegen die Einstellscheibe gebracht, um dieselbe und das Meßelement stationär in der Laeerkonstruktion 14 zu halten.

tune gesteckt. Der sich horizontal erstreckende BegrenSgsstift 40 ist genügend lang, um an den AnUlaestiften 38 und 39 anzuschlagen, wenn die FmstevS rchtung und dann, die Lagerkonstruktion nach beiden Seiten der Mittelstellung bewegt werden. In der Praxis kann die Einstellvorrichtung in h von der Größe der St, te undJc

htlich. bewirkt beim Ausfühn

Gewindeschaftes in der Platte und hebt oder senkt so die Sondenhalterung und damit das Meßeiement um ein bekanntes Maß gegenüber dem Prüfkörper. Durch die Verwendung der E^:.inslellvorrichtung und der Anschlaganordnung kann das Meßeiement wie ein Mikrometer verstellt werden, um den Meßwertfaktor des Nahfcldmcssers, der Verlängerungskabel und des Meßelenicntcs zu prüfen. Wenn bezüglich eines besonderen Kanals Zweifel bestehen, wenn beispielsweise ein neues Meßelement in eine Maschine eingeführt wird, kann ₎₀ eine Meßwcrtfaktorprüfung einfach dadurch vorgenommen werden, daß der Zeiger der Einstellvorrichtung aus einer Anschlagstellung in die andere bewegt und dann die angezeigte Spannungsänderiing errechnet wird. Wie ersichtlich, kann auf diese Weise der tatsachliche Meßwertfaktor des Systems erzeugt werden, ohne die Sondennahrung auszubauen.

Wenn die Sondenhalterung erst einmal wie zuvor besehrieben eingestellt worden ist und die Maschine läuft, kann sie entfernt und wieder eingesetzt werden. ohne die Maschine stillzusetzen. Um das Meßelement zu ersetzen, werden die beiden Schrauben 22 entfernt, und die ganze Vorrichtung einschließlich der Platte wird durch die öffnung im Gehäuse herausgezogen. Das Meßeiement wird aus der Sondenhalterung entfernt und ein neues Meßelement dann eingeschraubt. Mil dein neuen Meßelemeni in Stellung wird die gan/e Vorrichtung in die Maschine eingeführt, die Platte aiii die Be/ugsfläche gesetzt und mil den Schrauben darauf befestigt. Wie ersichtlich, nimmt das neu eingesetzte Meßeiement die gleiche Stellung wie das ursprüngliche mit oder nahe dem optimalen Spalimaß ein. ohne daß eine Gefahr der Berührung mit der «ich drehenden Welle besteht. Es dürfte klar sein, daß die Stellung des Meßclementes elektrisch genau geprüft werden kann, um festzustellen, ob eine optimale Ausgangsspannung erzeugt wird. Falls aus irgendeinem Grund die optimale Ausgangsspannung beim Wiedereinsetzen der Sonde nicht erreich; wird, kann das Meßeiement mittels der Verstellscheibe bewegt werden, bis eine optimale Spannungshöhe erreicht ist, In gleicher Weise könner Überprüfungen des Meßwertfaktors der Vorrichtung wie beschrieben durchgeführt werden.

Während die Erfindung an Hand des Ausführungsbei spiels beschrieben worden ist, ist sie notwendigerweisi nicht auf die Einzelheiten beschränkt und soll aiii Änderungen erfassen, die innerhalb des Erfindungsge dankens liegen, wie er in den Ansprüchen zum Ausdrucl kommt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Sondenhalteriing zur genauen Fixierung einer außerhalb gelagerten Meßeinrichtung mit Bezug auf einen in einer Maschine vorhandenen Prüfkörper mit einer Lagerkonstruktion, die im Bereiche des Prüfkörpers wirksam mit der Maschine verbunden ist und so angeordnet ist, daß sie einen Sondeneinbau lagert, der eine in die Maschine hineinführende öffnung und eine Be/.ugsfläche aufweist, die in einer vorgegebenen Entfernung von dem Prüfkörper angeordnet ist, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a) die Sondenhalterung (10) enthält eine an der Diezugsfläche befestigte Platte (21), durch die eine Gewindeöffnung hindurchführt, die koaxial mit der in die Maschine hineinführenden Öffnung fluchtet;

b) ein langgestreckter Sondenhalter(14) mit einem elektrischen Meßelement (13), an seinem einen Ende ist in enger Nachbarschaft mit dem Prüfkörper (15) gelagert und mit einem Gewindeschaft (25) passend zu der Gewindeöffnung in der Platte (21) mit seinem anderen Ende an dieser befestigt, wobei der Gewindeschaft wenigstens eine axial verlaufende Abflachung (27) aufweist, die auf seiner Außenseite gebildet ist;

c) eine Einstellvorrichtung (31) ist so angeordnet, daß sie über den Gewindeschaft hinweggeht und wenigstens eine flache Oberfläche (32) aufweist, die komplementär zu der in dem Gewindeschaft gebildeten Abflachung ist, wodurch eine Drehbewegung der Einstellvorrichtung eine Schraubbewegung des langgestreckten Sondenhalters innerhalb der Platte verursacht und dadurch das Meßelement in Richtung auf den beobachteten Körper 7.11 oder von ihm fortbewegt;

d) auf der Platte (21) sind Anschlageinrichtungen (38, 39) für einen auf der Einstellvorrichtung befestigten Begrenzungsstift (40) vorgesehen, wodurch das Meßelement (13) entsprechend der Biewegung der Einstellvorrichtung zwischen den Anschlägen auf einen vorgegebenen Entfernungsspalt gegenüber dem Prüfkörper festgelegt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Verriegelungseiririchtungen (35) zur Befestigung der Sonde bei einem gewünschten Entfernungsspalt von dem beobachteten Körper.