DE2619150A1 - Anordnung zum messen von laengsspannungen - Google Patents

Description

DIPL.-INQ. H. STEHMANN es Nürnberg 2 ESSENWEINSTRAS8B 4·<

DIPL.-PHYS. DR. K. SCHWEINZER _TEL: kanzle.0,11/203727 pr.vat: 77««

_,_IQ1 iKira nD ΛΛ ΡΔΙ I TELEGRAMM-ADRESSE: STEHPATENT

DIPL-INQ. DR. M. KAU _TELEX Q^₂₃₁₃₅ P AT K N TA N WÄ LT H ' BANKKONTEN: DEUTSCHE BANK AG. NOKNiERG BLZ 7M70012

KONTO NR. 3Λ1144

POSTSCHECKKONTO: NORNSERe <7W1

Nürnberg, 29. O²J-. 1976 120/53

British Railways Board, 222, Marylebone Road, London N.W.l.

England

Anordnung zum Messen von Längsspannungen Zusatz zu DBP 2? I9 597

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Messen von Längsspannungen in einem Konstruktionselement mittels eines in dem Konstruktionselement befestigten Schwingdraht-Meßaufnehmers, der ein in ein Loch in dem Konstruktionselement eingesetzten Ring mit wenigstens einem· sich durch diesen erstreckenden und mit seinen Enden daran befestigten, durch eine elektromagnetische Spulenanordnung anregbaren Draht aufweist, nach Patent 2? 19 597.

Eine derartige Anordnung hat sich in der Praxis bereits bewährt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Anordnung dahingehend weiterzubilden, daß sie eine im Sinne höherer Empfindlichkeit verbesserte Meßcharakteristik liefert und zugleich mechanisch einfacher und stabiler aufgebaut ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Anordnung der eingangs genannten Art im wesentlichen dadurch gelöst, daß die Spulenanordnung eine einen Polschenkel umgebende Ringspule ist, der sich axial im Ring auf den zugeordneten Draht zu erstreckt und zum Schließen eines magnetischen Kreises über den Draht und den Ring an diesem magnetisch leitend befestigt ist.

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' Für das Auftragsverhaitnls gilt dl· Gebührenordnung dar Deutschen Patentanwalltkammer. - Gerichtsstand für Leistung und Zahlung: Nürnberg.

Gespräche am Fernsprecher haben keine rechtsverbindliche Wirkung

Im Gegensatz zur vorbekannten Ausführungsform eines Schwingdraht-Meßaufnehmers, bei dem die Anreg-ung des Schwingdrahtes von den beiden Polen einer U-förmig gestalteten Spulenanordnung erfolgt, die etwa bei 1/4 und ~5/K der Längserstreckung des Schwingdrahtes, gesehen von einem Befestigungsende her, liegt, erfolgt nunmehr lediglich an einer Stelle, die im wesentlichen in' der Mitte der aufgespannten Länge des Sehwingdrahtes liegt, dessen Anregung. Hierauf sowie auf dem Aufbau dieser Anordnung als geschlossener magnetischer Kreis beruhen insbesondere die folgenden Vorteile:

- Aufgrund einer definierteren Anregung (bzw. Abfrage) der Vibration des Sehwingdrahtes ist eine verbesserte Charakteristik der Wirkungsweise des Meßaufnehmers erzielt; die Gefahr mechanischer Beschädigungen, z. B. durch Maschinen zur Unterhaltung von Gleisanlagen, ist wesentlich verrrlngert, da die Abmessungen der Spulenanordnung aufgrund der verbesserten magnetischen Verhältnisse so weit reduziert werden können, daß der

- Schwingdraht-Meßaufnehmer insgesamt innerhalb des Steges der Schiene (wenn es sich bei dem Konstruktionselement um eine Schiene eines Eisenbahngleises handelt) liegt;

- der genannte Aufbau ist gegenüber dem vorbekannten einfacher und somit kostengünstiger;

- die optimale Ausnutzung des Raumes innerhalb des Meßaufnehmers führt zu- einem größeren Ausgangspegel des Meßsignales, wodurch der Aufwand für Abfrageschaltungen, d.h. für Schaltungen, an die die Spulenanordnung elektrisch angeschlossen wird, um die Vibrationsfrequenz des Sehwingdrahtes zu bestimmen, spürbar verringert werden kann.

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Es ist zweckmäßig, den Hing mit einer Endkappe auszustatten, von der der Polschenkel getragen wird und von der aus er in Richtung auf den Sehwingdraht zu vorsteht. Fertigungstechnisch günstig ist es, den Polsehenkel einstückig mit der Endkappe herzustellen.

Wenn der Sehwingdcsihfe-Meßaufnehmer mit zwei Sehwingdrähten und je einer zugeordneten Spulenanordnung ausgestattet ist, dann kann der Jeweilige Polsehenkel der beiden Systeme von einer ihm zugeordneten zweier am Ring vorhandener Endkappen geJhalterfc sein, Die beiden Sehwingdrähte können sieh dabei entweder rechtwinklig zueinander erstrecken, wie es im Hauptpatent besehrieben ist, oder sie können parallel zueinander verlaufen, wobei dann der Hing so in das Konstruktionselement (nachfolgend stets als Schiene bezeichnet) eingesetzt wird, daß die Sehwingdrähte sieh in Längsrichtung der Schiene erstrecken.

Uach einer zweckmäßigen Abwandlung der erf indungsgemäSen lösung besteht der Ring aus zwei axial trennbaren Teilen, von denen der erste wenigstens einen Sehwingdraht und der zweite den Polschuh mit der Ringspule trägt. Hur der erstgenannte Teil braucht dann fest in die Schiene eingebaut zu werden, während der zweite Teil Bestandteil eines transportablen Meßgerätes zur Anwendung an unterschiedlichen Orten sein kann. DurehÖiese Aufteilung ist eine Vereinfachung des konstruktiven Teiles des Meßaufnehmers, der in der Schiene zu befestigen ist, erzielt, mit der Folge einer entsprechenden weiteren Kostenminderung. Diese lösung erlaubt darüberhinaus eine größere Freiheit in Hinblick auf die Gestaltung der Ringspule und deren Abmessungen,

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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachstehender Beschreibung zweier in der Zeichnung vereinfacht dargestellter Ausführungsbeispiele. Es zeigt:

Pig. 1 im Querschnitt eine Gestaltung eines Schwingdraht -Meßauf nehmers nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Prinzipdarstellung über den Verlauf des magnetischen Kreises beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und

Fig. J5 im Querschnitt ein gegenüber demjenigen nach Fig. 1 abgewandeltes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäJßen Schwingdraht-Meßaufnehmers.

Der Meßaufnehmer, der in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellt ist, weist ein Paar zueinander parallel aufgespannter DrMßte 1 und 2 auf, die sich diametral über einen Ring 3 erstrecken und mit ihren Enden mittels Feststellstöpseln 4 am Ring j5 befestigt sind. Die Drähte 1 und 2 wirken mit elektromagnetischen Spulenanordnungen 5 bzw. 6 zusammen, die die Drähte 1 und 2 in Schwingung versetzen und dann die Schwingungsfrequenz messen, wie es im einzelnen im Hauptpatent beschrieben ist. Jede elektromagnetische Spulenanordnung 5 bzw. 6 besteht aus einer Ringspule 7, die einen Polschenkel 8 umgibt, der sich axial im Ring jj bis nahe an den zugeordneten Draht 1 bzw. 2 heran erstreckt. Der Polschenkel 8 ragt aus der zugeordneten Stirnwand ■ in Form einer Endkappe 9 des Ringes hervor. Die Endkappe 9 ist mittels Verschlußschrauben 10 festgelegt, die zugleich dazu dienen, die Feststellstöpsel 4 festzulegen.

Zur Anwendung dieses Schwingdraht-Meßaufnehmers kann er in. ein Loch im vertikalen Steg 12 der Schiene eines Eisen-

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bahngleises eingesetzt werden. Im Fall des in Pig. I dargestellten Ausführungsbeispieles mit zwei parallel zueinander verlaufenden Drähten 1, 2 wird der Ring j5 derart in den steg 12 eingesetzt, daß die beiden Drähte 1, 2 sich in Längsrichtung der Schiene erstrecken. Es ist zweckmäßig, den Aussendurchmesser des Ringes J> derart zu wählen, daß er dem Durchmesser des genormten sogenannten "Fischbolzenloches" im Steg einer Eisenbahnschiene angepasst ist, um das Einsetzen eines derartigenSchwingdraht-Meßaufnehmers in eine Schiene zu vereinfachen. Der Ring j5 wird nach dem Einsetzen entlangseinem Umfange an dem Loch in dem Steg 12 der Schiene befestigt, so daß alle Veränderungen der Gestalt des Loches zu ent-sprechenden Änderungen der Gestalt des Ringes 3 und damit zu einer Beeinflussung der Schwingfrequenz der Drähte 1 und 2 führt. Es ist zweckmäßig, den Ring j5 und die Drähte 1, 2 aus Material mit demselben thermischen Ausdehnungskoeffizenten zu erstellen, den auch das Material der Schiene aufweist. Insbesondere besteht der Ring j5 vorzugsweise aus einem dünnwandigen hohlen Stahlzylinder, während die Drähte 1 und 2 hochdehnbare Stahldrähte sind.

Wenn die Ringspulen J in einen Stromkreis gelegt werden, dann baut sich der in Fig. 2 dargestellte magnetische Kreis auf, dessen Fluß an jeder Seite des Ringes' j5 über den Polschenkel 8, den Draht 1 bzw. 2, den Ring j5 und dessen Endkappe 9 verläuft. In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Polschenkel 8 für die Ringspule 7 auf der jeweiligen Seite des Ringes 3 einstückig mit der jeweiligen Endkappe 9 ausgebildet, die Polschenkel 8 können aber auch unabhängig von den Endkappen 9 hergestellt und danach in bezüglich des magnetischen Kreises geeigneter.Vfeise mit jenen verbunden werden. In beiden Fällen enthält eine Endkappe 9 ferromagnetisches Material zum Schließen des magnetischen Kreises, z. B. Stahl.

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Beim in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel zum erfindungsgemäßen Schwingdraht-Meßaufnehmer, ist im wesentlichen der gleiche Aufbau, wie in Fig. 1 gezeigt, gewählt. Wiederum erstreckt sich ein Draht 11 diametral über einen Ring 13. Der Draht 11 wirkt wieder mit einer elektromagnetischen Spulenanordnung zusammen, <Jie aus einer einen Polschenkel l8 umgebenden Ringspule I5 besteht, wobei der Polschenkel l8 sich axial durch den Ring 13 bis nahe an den Draht 11 heran erstreckt.

Abweichend vom Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 besteht der erfindurg sgemäß abgewandelte Schwingdraht-Meßaufnehmer nach Fig. 3 jedoch aus zwei axial trennbaren Teilen, die dadurch erzielt sind, daß der Ring 13 in zwei axial trennbare Teilringe 13a und 13b geteilt ist. Der Teilring Ij5a trägt den Draht 11 und ist in den Steg 22 einer Schiene eingesetzt, während der Teilring 13b, der die Ringspule 15 enthält, nicht örtlich festgelegt, sondern fortnehmbar ist. Der Polschenkel ist dementsprechend in zwei Teilpole l8a und 18b unterteilt, die den Teilringen 13a bzw. 13b zugeordnet sind. Der Teilpol l8a des Polschenkels l8 ist im Zentrum einer Scheibe 20 aus nicht -ferromagnetische!!! Material befestigt, die im Teilring 13a angeordnet ist. Der Teilpol l8b des Polschenkels l8 dagegen erhebt sich aus der Stirnwand 21 des Teilringes 13b.

Zur Verwendung dieser Anordnung als Schwingdraht-Meßaufnshmer wird der bewegliche Teilring 13b gegen den eingebauten Teilring 13a derart angelegt, daß die beiden Teilringe 13a und 13b axial fluchten. Damit ergibt sich dann wieder der in Fig. 2 dargestellte magnetische Kreis.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Sie umfaßt auch

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alle fachmännischen Abwandlungen und Weiterbildungen sowie Teil- und Unterkombinationen der beschriebenen und/oder dargestellten Merkmale und Maßnahmen.

Ansprüche -

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Claims (7)

1. che

   ' l.J Anordnung zum Messen von Längsspannungen in einem Konstruktionselement mittels eines in dem Konstruktionselement befestigten Schwingdraht-Meßaufnehmers, der einen in ein Loch in dem Konstruktionselement eingesetzten Ring mit wenigstens einem sieh durch diesen erstreckenden und mit seinen Enden daran befestigten, durch einen elektromagnetische Spulenanordnung anregbaren Draht aufweist, nach Patent 23 19 597, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulenanordnung (5; 6) eine einen Polschenkel (8; 18) umgebende Ringspule (7; 15) ist, der sich axial im Ring (3; 13) auf den zugeordneten Draht (1, 2; 11) zu erstreckt und zum Schließen eines magnetischen Kreises über denDraht (.1; 2; 11) und den Ring (3; I3) an diesem magnetisch leitend befestigt ist.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

   der Polschenkel (8; 18) einstückig mit einer ferromagnetisehen Stirnwand (21) des Ringes (13), die Teil des magnetischen Kreises ist, ausgebildet ist.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnwand eine getrennte Endkappe (9) ist.
4. 4. Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßaufnehmer zweiteilig ausgestaltet ist, wobei der erste Teil wenigstens einen Draht (11) und der zweite Teil wenigstens eine Ringspule (15) aufweist.
5. 5. Anordnung nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile axial trennbare Teilringe (13a, 13b) sind.
6. 6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß

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   ■Ί·

   der zweite Teilring (13b) eine Stirnwand (21) aufweist, aus der sich wenigstens ein Teilpol (18b) des Polschenkels (18) axial erhebt.
7. 7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Teilpol (l8a) im ersten Ringteil (l^a) gehaltert ist.

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   AO

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