DE2521147C3

DE2521147C3 - Sondenhalterung

Info

Publication number: DE2521147C3
Application number: DE2521147A
Authority: DE
Inventors: David M. Mt. Pleasant Mizikar; George P. Greensburg Schanzenbach
Original assignee: Carrier Corp
Current assignee: Carrier Corp
Priority date: 1974-05-28
Filing date: 1975-05-13
Publication date: 1978-04-27
Also published as: GB1505675A; CA1037286A; DE2521147B2; CH580319A5; BR7503162A; US3898562A; IT1037670B; JPS5515648B2; FR2273346B1; DE2521147A1; NL173100C; JPS51982A; FR2273346A1; NL7505536A

Description

S

Di<: Erfindung betrifft eine Sondenhalterung zur genauen Fixierung einer außerhalb gelagerten Meßeinrichtung mit Hezug auf einen in einer Maschine vorhandenen Prüfkörper mit einer l.agerkonstriiklion, fto die im Bereiche des Prüfkörpers wirksam mit der M;i».fh;iio verbunden ist und <;» nngOtmlniM Kt. chill sie einen Soriiiencinbau lagert, der cmc in dir Maschine hineinführende Öffnung und eine Be/ugsfläche aufweist, die m einer vorgegebenen Entfernung von dem fts Prüfkörper angeordnet ist

Bisher Wiir die Montage und/oder der Austausch i'inei Sonde fur sich drehende Maschinenteile eine zeitverschlingende 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. Gewöhnlich wird ein Hochfrequenzgenerator benutzt, um eine Spannungshöhe zu erzeugen, die proportional zu dem Spaltmaß zwischen der Sonde und dem Prüfkörper ist. Dieses Spjltmaß muß genau kontrolliert werden, so daß Änderungen im Spannungsausgang des Hochfrequenzgenerators linear mit Bezug auf den gemessenen Absland 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 Sondenhalterung 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 I < hndung durch die Kombination folgender Merkmale gelost:

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

b) ein langgestreckter Sondenhalle - mit einem elektrischen Meßelement an seinem einen Ende ist in enger Nachbarschaft mit dem Prjfkörper gelagert und mit einem Gewindcschalt 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 eingeordnet, daß sie über den Gewindeschaft hinweggeht und wenigstens eine flache Oberfläche aufweist, die komplementär zu der in dem Gewindesehaft gebildeten Abflachung ist, wodurch eine Drehbewegung der Einstellvorrichtung eine Schniiibbewcgung des langgestreckten .Sondenhalters innerhalb der Platte verursacht und dadurch das MelJelement in Richtung auf ilen beobachteten Körper zu oder von ihm fort bewegt;

d) auf der Platte sind Anschlageinriclitungen für einen auf der Einstellvorrichtung befestigten Begren-/ungsstift vorgesehen, wodurch Jas Mcßelement entsprechend der Bewegung dei Vünstcllvorrichtung zwischen den Anschlägen auf einen vorgesehenen Entfcrnungsspalt gegenüber dem Prüfkörper festgelegt ist.

In vorteilhafter Ausgestaltung ist ilic Erfindung gekennzeichnet durch Verriegelungseinrichtungen zur Befestigung der Sonde bei einem gcw inschten Enlfer mingsspall von dem beobachteten Körper.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindingsgegenslandes soll nachfolgend in Verbindung mit den Zeichnungen beschrieben werden. E.s zeigt

Cig. I einen Tcilschnitt einer Sondenhalterung gemalt der Erfindung, wobei die .Sonde Jine Stellung /ur Beobacliiune einer sich drehenden Weile in einei

Maschine einnimmi;

Fig.2 eine Ansicht nach Linie H-Il der Fig. J, in der die Einstellvorrichtung zur genauen Einstellung der Sonde gezeigt ist, wobei die Verriegelungseinrichtung entfernt ist; und S

Fig.3 einen Schnitt nach Linie MI-III der Fig. 2, wobei weitere Einzelheiten der Einstell- und Verriegelungseinrichtung gemäß der Erfindung gezeigt sind.

In den Zeichnungen in eine Sondenhalterung IO gezeigt, bei der das Wirbelstromprinzip dazu dient, den iq sehr engen Spalt bzw. dessen Änderungen gegenüber einem Prüfkörper zu messen. Beim Ausführungsbeispiel ist die Sondenhalte^rung auf dem Gehäuse einer Rotationsmaschine 11, wie /..B. einer Turbine od. dgl., angebracht und weist eiii Meßeienient 13 auf, das in eine langgestreckte, in die Maschine hineinreichende Lagerkonstruktion 14 eingeschraubt ist. Das MeUelement ist elektrisch mit einem Hochfrequenzgenerator (nicht dargestellt) über ein elektrisches Kabel 12 verbunden, das sich durch die Lügerkonslruktion erstreckt und nach außen aus der Maschine herausgeführt ist. Beim Ausführungsbeispiel isi der Prülkiirper eine sich drehende Welle 15.

Ks dürfte jedoch klar sein, daß der Erfindungsgegenstand ein weitgefaßteres Anwendungsgebiet umfaßt, und verwendbar ist. um die Stellung, die Geschwindigkeit oder Schwingungen irgendeines Bauteiles wahrzunehmen und ist notwendigerweise nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschrankt.

Wie es in der einschlägigen Technik üblich ist. wird jo bei dieser Art Sondenhalterung eine Sonde benutzt, die mit einem Hochfrequenzgenerator verbunden ist, der seinerseits ein einer Ablegevorrichtung /.!!geführtes Ausgangssignal erzeugt. Der Hochfrequenzgenerator erzeugt in Verbindung mit der Sonde eine Spannungshöhe, die proportional zum Spaltmaß zwischen der Sonde und der zu beobachtenden Oberfläche ist. Der nachfolgend verwendete Ausdruck linearer Bereich bezieht sich auf den Belriebsbereich der Vorrichtung, bei dem der .Spannungsausgang des Generators linear gegenüber lern Abstandsinaß zwischen der Sonde und dem Prüfkörper ist. Um auf beiden Seilen einer Be/.iigsspanniing eine genaue Ablesung zu erzielen, wird die Sonde auf den mittleren Punkt des linearen Betriebsbereichs (Spaltmaß) der Vorrichtung eingestellt. Bei einem typischen Beispiel kann eine solche Vorrichtung einen linearen Bere.ch aufweisen, der innerhalb fines 0,254 mm Spaltbereiches liegt, wenn der Generator eine Ausgangsspannung von etwa - 7,5 Voil erzeugt und der beobachtete Korper aus einem vergüteten Stahl bestt'vt. Dieser Bereich kann sich natürlich bei unterschiedlichen .Signalstarken oder Materialien der Prüfkörper ändern, wobei jedoch der lineare Bereich und daher das Spaltmaß. bei dem die Einrichtung arbeitet, im allgemeinen sehr eng ist.

Wie in Fig. I gezeigt, ist die Sondenhalterung gemäß der Erfindung in einem Gehäuse 17 angeordnet, das mittels einer Gewindebuchse 18 an der Maschine befestigt ist. Fine Beztigsfläche 20 ist auf der inneren Bodenwand des Gehäuses vorgesehen, auf der sich die Sondenhalterung 10 abstützt. Eine Platte 21. die die Sondcnhallcrung trägt, ist mittels Schrauben 22 fest ,mi der Be/ugsflachc 20 angeordnet. Wie bei dem besonderen Ausführungsbeispiel ersichtlich, ist der Abstand /wise hen der unteren Fläche der Platte 21 und '\s dem Prüfkörper, uümlich der Welle 15 der Rotationsmaschine, innerhalb von im wesentlichen bestimmten (iren/en feststellbar, .vas von den auftretenden Toleranzen abhängt.

Wie aus Fig.3 deutlicher hervorgeht, ist die Lagerstruktion 14, die die Form eines Hohlzylinders hai, mittels eines Gewindeschaftes 25 in die Platte 21 eingeschraubt. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist das mit dem Meßelemerit 13 verbundene elektrische Kabel 12 durch das Innere der hohlen Lagerkonstruktion 14 aus der Maschine herausgeführt und mit dem Hochfrequenzgenerator verbunden. Die Gewindelänge auf dem Ciewindeschaft 25 ist ausreichend, um die Lagerkonstruktion 14 abwärts zur Welle 15 hin zu schrauben und das Meßelement 13 am freien Ende in Berührung mit der Wellenoberfläche zu bringen. Nach der Berührung mit der Welle wird die Lagerkonstruktion um ein vorbestimmtes Maß von der Wellenoberfläche zurückgezogen, d. h. ein Maß, bei dem das Meßelement eine Stellung in der Mitte des linearen Bereiches der Vorrichtung einnimmt. Wenn beispielsweise der bevorzugte lineare Spaltbereich beim beschriebenen Ausführungsbeispiel zwischen 45 bis 55 Mil betrügt, sollte das Meßelement auf das Mittelma" dieses Bereiches zurückgezogen werden, oder mit anderen Worten sollte das Spaltmaß 0,125 cm von der Wellenoberfläche betragen. Beim Ausführungsbeispiel hat der Gewindeschart der Lagerkonstruktion ein normales Gewinde von '/' Zoll mit 20 Gewindegängen je Zoll. Demgemäß wird das Meßelement bei jeder vollen Umdrehung der l.agerkonsiruktion in der Platte 21 i:m 0.125 cm zurückgezogen. Wenn somit die Stellung der Lagerkonstruktion bei der Berührung mit der Welle markiert und dann die Lagerkonstruktion in der stationären Platte 21 um eine volle Umdrehung gedreht wird, wird das Meßelement in eine Stellung angehoben, die das gewünschte Spaltmaß ergibt.

Zwei gegenüberliegende Abflachungen 27 und 28 sind beiderseits des Gewindeschaftes 25 vorgesehen, die in ein Langloch 32 einer Einstellvorrichtung Jl eingreifen. Die bogenförmigen Enden des Langloches 32 haben gegenüber dem Gewinde des Schaftes 25 Spiel, während die parallelen Wände des Langloches 12 einen Laufsitz, mit den Abfluchungen 27 und 28 haben. Wenn das M'ßclement Π einmal auf das gewünschte Spalinul) eingestellt ist. wird die Einstellvorrichtung über den Gewindeschaft 25 geschoben und set/.t sich dabei auf die obere Fläche der Platte 21, wie dies in den I- i g. I und 5 gezeigt ist. Eine Verriegelungseinrichtung 35 m Form einer Festsiellmutter wird dann auf den Schaft 25 geschraubt und in Klemmlage gegen die Einstellscheibe gebracht, um dieselbe und das Meßelement stationär in der Lagerkonstruktion 14 zu halten.

Wenn die Sondenhalterung so zusammengebaut ist. werden zwei vertikal ausgerichtete Anschlagstifte 38 und 39 etwa unter 180 -Teilung in die Platte 21 gesteckt. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, wird ein dritter, sich Horizontal erstreckender Begrenzungsstift 40 in der Mitte der beiden Anschlagstifte in die Einstellvorrichtung gesteckt. Der sich horizontal erstreckend': Begrenziingsstift 40 ist genügend lang, um an den Anschlagstiften 38 und 39 anzuschlagen, wenn die Einstellvorrichtur ^ und damit die Lagerkonstruktion nach beiden Seiten der Mittelstellung bewegt werden.

In der Praxis kann die EinstellvornchMinj: in Abhängigkeit von der Große der S.ifte und des Bogenmaßes /wischen denselben um einen bekannten Beirag gedreht werden, wenn die Feststellmiitlcr gelost ist. Wie ersichtlich, bewirkt beim Ausfuhrungsbeisp'el eine Verdrehung der Einstellvorrichtung nach leder Seite aus der Mittelstellung eine Vcrdrchntur ili-s

(.ι« indesi haf'cs in der l'l.iltc- und hehl odct senkt S(i die Sondcnhalleiung und damit das Melk'lenienl um ein bekanntes M.ill gegenüber dem Prüfkörper D.irch die \erwendung der I mslelKom. hlting und der Arschhig anordnung kann dns Mcl.lclemeiit wie ein Mikrometer M¹IsIeIIl weiden, um den MeIIw erlfaktor des Nnhfcld messeis, der \ crlangerungskabcl und des Mellclemen les zu prüfen Wenn bezüglich eines besonderen Kanals /wciicl bestehen, v.enu beispielsweise ein neues Mellelemenl in eine Maschine eingeführt wird, kann eine Mcllwci ifaktorpnifung einfach d.iduri Ii wugc π Minnen weii'en. dall der Zeiger der I inslelK orrii h ium· .ms einer Anschlagstellung in die iiiulere hcwcgi mi.I d.inn die angc/eiglc SpHnniingSiindcrung crrechncl und Wie CiSH lilln h. k.inu auf diese Weise der !,üs.ichlicln.¹ McHwertf;ik((ir des S\s'cms vi/eugl Hu den. diine die Sonden Im Il cruiij.' ;i us/ üb, n.en

Wenn die Nnivlcnh.tlterung ersl cmiiKil wu /uvor Ih-Si Im leben cvgcsli-lll worden isl und die Miisclune I.lull, k.inn Si₁ eiilicrnl und wieder eingesel/l wcrilcn. ohne die M.isehine siill/iisel/en I ^;ii! iliis Mclielcmenl /η ei sei/eil. « erden die bilden Sehr.uiben 22 enlfei nl. und die fMn/e \oinihluni: eiusehlieHlieh der l'hit'e wir<l du'ih die Öffnung im (ickiiisc heriiusge/ogen. I).is MelUlemenl w ird .ms der Sondcnh.ilterun«.' enlfernl und ein neues Mellelemenl daiin cingcsi hiauhl. Mil dem ιΐ'.ΊΗΠ Mellelemenl in Slcllung wud die y.in/r \ οι richtung in die Maschine eim.'i'luhn. die !'!alle aiii die lle/iigsflache gesetzt und nut den Si hraiiben darauf befestigt Wie ersuhllich. nimml das neu eingesetzte Mellelemenl die glcii he Stellung w ic das πι spi ungliche mn oder nahe dem optimalen Spallm.iH cm. ohne dall eine fiel,ihr der lieiuhrung nut der si, h drehciiden Welle besieht I '■ iluilte klar sein, dall die Stellung des MeIIeIi menus elekliisch genau geprüft werden kann, um festzustellen, ob eine optimale 'Xusg.ingsspannung er/engt w ird I alls aus irgendeinem < μ und die optimale Ausgangsspannuiig beim Wiedcremscl/cn der Sonde nicht erreichl wird, kann das Mcllelemcnl millcls der Vi'rstellscheibe bewegt werden, bis eine oplimalc Spannungshohe erreicht ist In gleicher Weise können Überprüfungen des MeIIw erlfaklors der Voi ι nhlimg w ie besehi leben durchgeführt werden.

Wahl end die l.rfindung an I land des Ausiiihnmgsbei spiel·, besehi icben worden ist ist sie nolw ciidigcrw eise mehl aiii die l.in/clhciten beschriinkt und soll alle Änderungen erfassen, die innerhalb des iTimdiingsgc dankens hegen, w ic et in den Ansprüchen /um Ausdruck kommt

Hicr/u 2 Bkitt Zeicliiinncei)

Claims

Patentansprüche:

1. 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 lagen, der eine in die Maschine hineinführende öffnung und eine Bezugsfläche 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 Bezugsfläche befestigte Platte (21), durch die eine Gewindeöffnung hindurchführt, die koaxial mit der in die Maschine hineinführenden Öffnung fluchtet;

b) ein langgestreckter Sondenhalier( 14) mit c'nem elektrischen Meßelemeni (1 J), an seinem einen finde Ist in enger Nachbarschaft mit dem Prüfkörper (15) gelagert und mit einem Gewindeschaft (25) passend /i\ 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 (II) ist so angeordnet, )o daß sie über den Gewindeschafi hinweggeht und wenigstens eine flache Oberfläche (32) aufweist, die komplementär zu der in dem Gewindesehaft gebildete. Abflachung ist, wodurch eine Drehbewegung dor Einsiellvorrichlung eine Schraubbewegur des langgeslrecklen Sondcnhallers innerhalb der Platte verursacht und dadurch das Meßelement in Richtung auf den beobachteten Körper zu oder von ihm fort bewegt;

d) auf der Platte (21) sind Anschlageinriehlungen (38, 34) für einen auf der Einstellvorrichtung befestigten Bcgrenzungssiifi (40) vorgesehen, wodurch das MeUeleinent (13) entsprechend tier Bewegung der Einstellvorrichtung zwischen den Anschlägen auf einen vorgegebenen Entfernungsspalt gegenüber dem Prüfkörper festgelegt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch I. gekennzeichnet durch Verriegelungseinrichtungen (35) zur Bcfestigung der Sonde bei einem gewünschten Entfernungsspalt von dem beobachteten Körper.