DE2730141B2 - - Google Patents
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- G01K7/36—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using magnetic elements, e.g. magnets, coils
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Temperaturüberwachung
von sich drehenden Teilen, insbesondere von hydraulischen Kupplungen, mit einer an dem zu
überwachenden Teil an seiner sich drehenden Oberfläche angeordneten Spule, drren Anschlüsse über ein
temperaturabhängiges Widcrstandselement miteinander verbunden sind und mil einem Initiator, der im
Bereich der Umlaufbahn der iipule angeordnet ist.
Bei beweglichen Maschinenteilen, die im Betrieb
unter Umständen einer verhältnismäßig starken Wprmeleistung
ausgesetzt sein können, ist es zweckmäßig, die Temperatur zu überwachen. Um eine Beschädigung
oder Zerstörung solcher Maschinenteile zu verhindern, ist es in vielen Fällen erforderlich, den Betrieb
abzuschalten oder eine anden: geeignete Maßnahme zu ergreifen, wenn eine zulässige Grenztemperatur überschritten
wird.
Temperaturprobleme der oben angegebenen Art
treten beispielsweise bei hydraulischen Kupplungen auf. bei welchen insbesondere l:eim Überlasten und voallem
beim Blockieren ein atiäerordentlich rascher und
starker Temperaturanstieg er :oigen kann. Deshalb ist es
höchst zweckmäßig, die Oitei iperatur zu messen und zu
überwachen, um bei einem unzuläs -:gen Anstie.ü ck·;
Olternperatur geeignete Sie icrhritsvorkenrungen einleiten
zu können. Zu die cm Zweck sind bereite Temperaturfühler verwende; worden, welche in die
Gehäusewand einer hydraul): ;hen Mupnlunp eingebaut
sind, und ein Weichlot oder cm Schmclzlot autweisen,
welches bei einer vorgegebenen Temperatur schmilzt. Sobald ein Weichlot odrr Schmelzkit beim Übers:· rei
ten einer Grenztemperat'tr ium .Schmelzen gebracht
wnrrir u'i; j durch PlTIf !1 rl = -i Tprpnfriitnrfijtilpr
-.ingi'brt'.' " Feder ein Kri-.i-:,i ' ;.i:iKt, ■'.·.' v>
wen •!ip.,'pf;'li· ι wird. i.'oiV. - - ϊ r. i; !1M'.:, ·.·;■ ;,?i:s cru,! tein richtung betätigen kann, welche dazu geeignet ist, eine
zweckmäßige Maßnahme einzuleiten. Es hängt dabei vom Anwendungsfall und von der Vorrichtung ab,
welche Maßnahmen von der Schalteinrichtung ausge löst werden sollen. In vielen Fällen wird die zu
überwachende Vorrichtung einfach abgeschaltet, um die
können.
ίο eigen, daß sie in der Herstellung sehr aufwenoing sind
und nur eine verhältnismäßig begrenzte Zuverlässigkeit haben. Der relativ komplizierte Aufbau eines derartigen
Temperaturfühlers bringt es zwangsläufig mit sich, daß trotz höchster Sorgfalt und Präzision bei der Fertigung
nach längeren Betriebszeiten nicht mehr gewährleistet werden kann, daß der Temperaturfühler im Bedarfsfalle
absolut zuverlässig anspricht.
Der oben angesprochene bekannte Temperaturfühler hat den weiteren Nachteil, daß selbst bei einwendfreiem Funktionieren nach dem Ansprechen in jedem Fall ein
neuer Temperaturfühler eingesetzt werden muß, da naturgemäß ein solcher Temperaturfühler beim Ansprechen
zerstört wird. Durch das Einsetzen eines neuen Temperaturfühlers wird nicht nur wertvolle Betriebszeit
und auch entsprechende Arbeitszeit benötigt, sondern
es dürfte insbesondere bei verhältnismäßig schnell laufenden Maschinen auch erforderlich sein, eine neue
Auswuchtung vorzunehmen.
In der CH-PS 5 00 546 ist eine Temperaturüberwachungseinrichtung
beschrieben, bei der eine Spule auf dem rotierenden Teil angeordnet ist. Aber diese Spule
ist über den ganzen Umfang des zu überwachenden Teiles gewickelt. Dies bedeutet, daß der Initiator ständig
bedämpft wird, da er von der Spule dauernd beeinflußt
wird. Es steht praktisch dauernd ein konstantes Signal an, das elektrisch ausgewertet wird. Das Signal ist dabei
proportional der induzierten Spannung. Diese Einrichtung ist umständlich und aufwendig aufgebaut. Insbesondere
bei großen Durchmessern der zu überwachcnden Teile ist eine entsprechend große Spule erforderlich.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der im Oberbegriff des
Hauptanspruchs genannten Art zu schaffen, welche bei besonders einfachem und robustem Aufbau auch nach
längeren Betriebszeiten mit außerordentlich hoher Zuverlässigkeit anspricht und dabei zugleich zerstörungsfrei
arbeitet.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Spule im wesentlichen in einer Ebene
angeorunet und schneckenförmig ausgebildet ist und daß die 'ipiilc und das temperaturabhängige Widerstandselemen;
jeweils innerhalb einer Vergußmasse in einem in die Gehäusewand des zu überwachenden
Teiles ersetzbaren Teil angeordnet sind.
Gemäß der Erfindung wird oine Meßeinrichtung der Überwachungseinrichtung geschaffen, welche nach dem
Grundgedanken der Erfindung eine Kombination aus einem Temperaturfühler und einem Initiator mit eine-r
bo Oszillator verwendet, wobei diese beiden zusammen
v/irkenden Teile derart aufeinander abgestimmt sinJ. daß beim Vorbeilaufen der Spule in einem vorgebbaren
Abstandsoereich von dem Oszillator des Initiators dann
ein Alarmsignal oder ein Schaltvoreang od. cig!.
'S, ausgelöst wird, wenn die zu überwachende Temperatu
oberhalb einer vorgegebenen !"irenztemperatür 1^yI.
Wenn <!ΐί· '"v'iie m Ti'fi^n.'-aturfühir.r unterh?.lb c;ci
Gt(::v.t'"(ipiiR'(ir !'.^!/.!""cnlossen ist, v/ird beim Vor-
27 30 Hl
beilaufen der Spule vor dem Oszillator eine Dämpfung
des Oszillators erreicht Wenn die Spule hingegen oberhalb der Grenztemperatur geöffnet ist, erfolgt
keine Dämpfung des Oszillators. Um die Spule im Temperaturfühler in der gewünschten Weise kurzzu-
schließen bzw. zu öffnen, können verschiedene geeignete Einrichtungen wie ein Thermoschalter od. dgl.
verwendet werden.
Gemäß einer besonders bevorzugten Aüsführungs- form des Erfin-iungsgegenstandes ist vorgesehen, daß
die Widerstands-Temperatur-Charakteristik eines Kalt leiters in vorteilhafter Weise ausgenutzt wird, welche je
nach der Type des verwendeten Kakleiters in einem
sehr engen und innerhalb verhältnismäßig weiter Grenzen wählbaren Temperaturbereich einen außeror-
dentlich steilen Widerstandsanstieg aufweist. Dieser sprunghafte Widerstandsanstieg beträgt bei vielen
Kaltleitern die Größenordnung von einigen Kiloohm innerhalb eines Temperaturbereiches bis zu etwa 200C
und kann in den Temperaturbereich gelegt werden, welcher der zu überwachenden Grenztemperatur
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weis', aufgrund
der oben geschilderten Arbeitsweise den wesentlichen Vorteil auf, daß sie absolut zerstörungsfrei arbeitet, so ?■;
daß beispielsweise nach einem Anstieg der öltemperatur
in einer hydraulischen Kupplung über d_n zulässigen Grenzwert und nach dem Ansprechen des Temperaturfühlers
die Vorrichtung ohne weitere Eingriffe sofort wider betriebsbereit ist, wenn die ökemperatur wieder »
unter den Grenzwert gesunken ist und die Maschine wieder in Betrieb genommen werden kann. Damit
entfallen nicht nur Ausfallzeiten, welche zum Einsetzen eines neuen Temperaturfühlers erforder!; " ware'!.
sondern es erübrigt sich auch ein Auswucni-.-n oder
Nachwuchten, wie es bei schnell laufenden Teilen iuch
dem F.insetzen eines Austauschelementes bisher erforderlich war. Da bei rotierender Maschine ständig
Impulse abgegeben werden, kann außer der Temperaturüberwachung zugleich auch mit diesen Impulsen eine
Drehzahlüb .rwachung erfolgen.
Da die erfindungsgemäße Vorrichtung weiterhin außerordentlich robust aufgebaut ist und praktisch ohne
jegliche bewegliche Teile arbeitet, ist auch nach harten Arbeitsbedingungen und längeren Betriebszeuen eine 4r>
außerordentlich zuverlässige Arbeitsweise gewährleistet.
Weiterhin weist die erfindungsgemabc Vorrichtung
den wesentlichen Vorteil auf. daß sie praktisch in ihrer Arbeitsweise eine »Ruhestrom-Charakteristik« auf v<
weist, da stets erkennbi/ ist. ob der Temperaturfühler
ordnungsgemäß arbeite'. Sollte näniiich eine Leitung
zwischen der Spule und uem Kaltleiter unterbrocher sein oder eine andere Störung vorliegen, J ie zu einer
Unterbrechung der Leitungsverbindung führt, so würde y,
die erfmdungsgemäße Überwachungsvorrichtung·
zwangsläufig ansprecher.. Die Ruhcstrom-Charakis:nstik
kommt weiterhin sogar bei einem Fehler u"
Oszillator oaer allgemein im Initiator ,'um Tra-et:. we;
aucn t>·:.! einer Störuni· ir· diese '.>;' eier V^rricntur,: ',;
die iniüuise ausbleiben wurden .v;., ■ en!ndunsjsi:e:;iS-Qe
überwachungsvorrichtung /.<■·. ■<,.'/"Ia1I ig anspreche-·-
würde.
Der erfindungsgemä»/·."· Tcmpcranirff'hler läl/>t sie
mi! so geringen Kosten herstellt η ocier an ^eeieneter ■
Stelle in em Maschinenteil einbi'jon. dab inroesondcr-.
-.-ir:1rii
können, so daß dadurch die Notwendigkeit entfällt, einen nachträglichen Umbau vorzunehmen, da aus
Preisgrünüen oft nicht von Anfang an eine entsprechen de Überwachungseinrichtung vorgesehen wird, die sich
in der Praxis jedoch in den allermeisten Fällen zumindest nachträglich als erforderlich erweist
Um eine besonders flache Anordnung der Spule zu erreichen, besteht die Spule vorzugsweise aus einer
gedruckten Leiterbahn, die auf einem Kunststoffträger angeordnet isL
Vorteilhafterweise können der Kaltleiter und die Spule in einem verhältnismäßig kleinen, kompakten
Element angeordnet werden, welches vorzugsweise in das Gehäuse einer hydraulischen Kupplung eingeschraubt
wird. Wenn das entsprechende Ersatzteil Sechskantschlüsselflächen aufweist, entspricht es einer
vorteilhaften Ausführungsform, die im wesentlichen schneckenförmig ausgebildete Spule mit einer sechsekkigen
Grundkonfiguration herstellen, uin den zur Verfugung stehenden Raum optimal zu nutzen.
Obwohl Kaltleiter im allgemeiner bisher auf einen Temperaturbereich von etwa 50° tai*· 200T" hegrprm
sind, wirkt sich dieser Umstand in dei Praxis nicht nachteilig aus, da vor allem bei hydraulischen Kupplungen
und ähnlichen Maschinenteilen die zu überv,ahnende
Temoeratur praktisch immer in den Temperaturbereich fallt, welcher mit einem Kaltleiter zu erfassen ist.
So liegt beispielsweise bei einer hydraulischen Kupplung üblicherweise eine eventuell kritische Grenztemperatur
in einem Bereich von etwa 100 bis 140° C. Dabei liegt dieser Temperaturbereich bereits weit über der
normalen fietriebstemperatur von beispielsweise etwa 50 bis 6O0C. Je nach Anwendungsfall und erwünschter
zulässiger Grenztemperatur läßt sich somit . :n Kaltleiter auswählen, dessen Widerstands-Temp-ratur-Charakteristik
den Sprung von einem verhältnismäßig niedrigen Widerslandspegel auf einen verhältnismäßig
hohen Widerstandspegel bei einer gewünschten zu überwachenden Grenztemperatur aufweist.
Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt
F'g. 1 einen schematischen Längsschnitt durch einen
erfiudungsgernäßen Temperaturfühler, und
F i g. 2 eine stark schematisierte perspektivische
Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei welcher ein an einer hydraulischen Kupplung ungeordneter
Temperaturfühler auf geringem Abstand an einer
fest angeordneten Neueinrichtung vorbeigeführt wird
Gemäß ί i g ' besteht ein in seiner Gesamtheu mi: IO
bezeichneter '. emperaturfühler aus einem Meüfühlerkörper
2t, eier tine entlang seiner Längsnii'teiachse
verlaufende uurcl.gangsbohrung 22 aufweist. Der
Meßfühlerl;örp2· ?! kann ein im wesentlichen rot^-
tionssymmetnsdies Bauteil sein, welches '.inen im
linken Teil der F i g. '; dar gestellter, Ansatz mit einem
verhältnismäßig ki":r,en Durchmesser aufweist, der ein
Außengewinde 20 na: Mit diesem Außengewinde kann
der Temperaturfühler 10 beispielsweise in das Gehäuse
eine hydraulischen Kupplung eingeschraubt werden
Zweckmäßigerwere kann dabei di? -.i'jßere Mantelfit
cne 'J'.? in rechen Teil der Fig. 1 dargestellten Teii:.
des MeUiü.rilPrKörrie*'- 1\ mit größerem Durchmesser
eins Schlüiseifläcrie aufweisen, -im den gesamten
Temprrnturftlhler 1'I mit Hüte ei= . Gabe'schlüssels
ooer eine:; Km; ;,.- hiüsselr.
<j- ti·_■..;, Gehäuse einer
Imirau!::>en<-ri V; φ ρ '.ms leicht
>.-lsctirauben zu können
: inc Jj'ir-fιΛί,-he Ίε=; Ί emncratiirfühlers 10 kav.
gi.71-h7Pi-::; vwt-r 7 ·..■ Abdichtung
indem zwischen die Stirnfläche des Temperaturfühlers und die Außenwand der Kupplung ein Dichtungsring
eingefügt wird.
Obwohl der Meßfühlerkörper 21 in der F i g. I einstückig dargestellt ist, kann die Anordnung auch
natürlich derart getroffen sein, daß beispielsweise im Hinblick auf eine besonders hohe Festigkeit ein
Metallabsatz für den Gewindeteil und/oder die Schlüsüelfläche verwendet wird.
Wenn die Spule an einem Metallgehäuse angebracht
ist, muß sichergestellt sein, daß /wischen der Spult: uik!
dem Metallgehäuse ein Mindestabsta id eingehalten ist
Nur auf diese Weise kann erreicht werden, daß bei Vorbeilaufen an der Meßeinrichtung der Oszillator nur
während der Zeit gedämpft wird in welcher die Spulenfläche benachbart zum Oszillator vorbeigeht. In
Abhängigkeit vom Schaltabstand des Oszillators muß das Metallgehäuse dabei hinreichend weit entfernt sein.
~:— rj~~„r„«— Λ~- r~*.-.,;ii,..~„ ,i..~„u A-* k(.<n»..ii ,1.,.
Gehäuses zu verhindern.
Weiterhin ist darauf hinzuweisen, daß die Spule
derart aufgebaut sein muß, daß sie für den Oszillator im
Initiator 14 keine »geschlossene Metiiilflächc« darstellt,
das hi:ißt, die Abstände zwischen den einzelnen Windungen müssen hinreichend groli gewählt werden,
um zu vermeiden, daß die geöffnete Spule den Oszillator noch nicht dämpft. In der Praxis haben sich in einer
gerätetechnischen Ausführungsforn beispielsweise Leiterbahnen mit einer Breite von etwa 0.2 bis 0.3 mm
und Abstände zwischen den Leiterbalmen von etwa 0.4
bis 0.6 mm bei einer Spule von etwa !0 Windungen als zweckmäßig erwiesen. Die obigen W::rte sollen jedoch
nur eine anschauliche Vorstellung von einer möglichen praktischen Ausführungsform vermitt :Ui.
Weiterhin sei darauf hingewiesen, d.iß der Durchmesser der Spule grundsätzlich die Impulsdauer maßgeblichbeeinflußt,
die natürlich auch von der Umlaufgeschwindigkeit abhängt, mit welcher die Spule 12 an dem
Initiator 14 vorbeiläuft, wenn der Temperaturfühler 10 gemäß der schematischen perspektivi clien Darstellung
in der Fig. 2 an dem Gehäuse einer hydraulischen Kupolung 15 angebracht ist. welche nit einer bestimmten
Drehzahl rotiert.
Bei einer angenommenen Dreizahl von etwa 3000 U/min läuft der Temperaturfühler 10 mit einer
Frequenz von 50 Hz um. so daß bei einem Teilkreisdurchmesser 26 von etwa 100 cm impulse einer Dauer
von etwa 20 μβεΰ erzeugt werden. Zweckmäßigerweise
werden diese Impulse durch eine entsprechende Impulsformerschaltung auf eine Breite in der Größenordnung
von etwa 5 Millisekunden gebracht, um in der
nachgeschalteten Auswerteschaltung die echten Signalimpulse von eventuellen Störimpulsen leicht unterscheiden
zu können, die in vielen Fällen als sehr schmale Impulse auftreten. Auf diese Weise ist es möglich,
Störimpulse mit einer Dauer von 1 bis 2 Millisekunden
noch klar von den echten Signalimpulsen unterscheiden zu können, ohne daß abgeschirmte Leitungen erforderlich wären.
Sowohl der Kaltleiter 11 als auch die Spule 12 sowie
die Verbindungsleitungen 23 und 24 zwischen dem Kaltleiter 11 und der Spule 12, welche durch die
Bohrung 22 hindurchgeführt sind, sind in einer Vergußmasse 16 angeordnet Diese Vergußmasse kann
beispielsweise ein Kunstharz sein, welches in die entsprechenden Hohlräume in dem Meßfühikörper 2i
eingegossen wird, nachdem die Bauteile an Ort und Stelle angeordnet sind. Auf diese Weise lassen sich
außer den Hauteilen auch die Verbindungsleitungen 1.
und 24 sowie die finden 12a und 12i>
an det entsprechenden Anschlußstellen an der Spule V,
mechanisch gegen Vibrationen oder sonstige Einfluss«
r< sichern.
Um einen guten Wärmeübergang zwischen den Kaltleiter 11 und der Umgebung zu fördern, ist übei
dem Kaltleiter 11 eine Kappe 17 aus einem Material mi
einem guten Wärmeleitvermögen angeordnet. Zweck
ίο mäßigerweise wird zwischen der Kappe 17 und den
MrOfiihlerköi per 21 ein Wännedänimstfick 18 anpeord
net. Wftiii der Ί empet aturfühler 10 beispielsweise ir
das GehäuM· eine' hydraulischen Kupplung einge
schraubt ist, IaIU skh nut einer olnv beschriebener
!'> Anordnung erreichen, daß der Kaltleiter 1) mi
besonders geringer Vci/ögerungs/eit auf Änderunger
der Temperatur des Hyilrauliköis in der hydraulischer
Kupplung anspricht. Sobald die vorgegebene Grenz [ΛηιηιΐΓ^ΐΜΐ- i j K« rc. >
U r i t ( . ι rt ». ,ιγ.Ι.,ι. ...l:,., πγ|,Λ|,Ι r,j-.l·« / 1 ι, ι
:o Widerstand des Kaltleiters 1! pnikii^ h so stark, daß di(
elektrische Spule 12 an den l'ndcn 12,i und 12fcpraktiscr
geöffnet wird. Wenn der "lemptvaturfühler 10 in einei
Anordnung gemalt der scliemaiischcr. Darstellung ir
der F ι g. 2 mit der dann nicht mehr kur/gcschlossener
.'"> Spule 12 an dem Initiator 14 eine, Meßeinrichtung Ij
vorbeigeführt wird, wird der in dem Initiator angeord
riete Oszillator nicht gedampft, so d;iß beispielsweise eir Schaltvr .-pang ausgelöst wird, der in Abhängigkeit vorr
jeweiligen Anwendungsfall entsprechende Maßnahme!
i" auslöst, die durch die erhöhte Temperatur geboten sind.
Die F i ρ 2 veranschaulicht in rein schematischei
Darstellung eine hydraulische Kupplung 15. welche au
der Welle 25 läuft. Auf ihrer einen Stirnseite weist di< hydraulische Kupplung 15 den Temperaturfühler 10 auf
ι"· welcher dcriirt angeordnet ist. daß er auf einem Ahstanc
von beispielsweise einer Größenordnung von |( Millimeter an der Stirnfläche des Initiators 1'
vorbeiläuft, der seinerseits an einer Meßeinrichtung 1. angebracht ist. die wiederum auf einer feststehendei
in Halterung 19 befestigt isi.
Grundsätzlich ist die Anwendung der erfindungsge
mäßen Vorrichtung natürlich nicht auf eine roticrendi
Einrichtung beschränkt, sondern es könnte der Tempe raturfühler 10 auch auf einem hin und her bewegbarei
ii Maschinenteil angeordnet sein. Grundsätzlich ist hie
die erfindungsgemäße Meßeinrichtung in allen Fällei vorteilhaft anwendbar, in welchen eine feste Verbin
dung zwischen dem Temperaturfühler 10 und de zugeordneten Meßeinrichtung auf Schwierigkeitei
■ίο stößt und somit zwischen diesen beiden Bestandteilei
der Meßeinrichtung Relativbewegungen zügel: se: werden sollen, so daß eine berührungslose Arbeitsweisi
anzustreben ist.
Der Vollständigkeit wegen sei bemerkt, daß zweck
mäßigerweise in die Auswerteeinrichtung eine söge nannten Anfahr-Oberbrückung eingebaut wird, wie sii
an sich bekannt ist und bei Überwachungseinrichtungei rotiernder Teile häufig verwendet wird. Diese Anfahr
überbrückung hat den Zweck, die Überwachungsein richtung vom Augenblick des Einschaltens so langi
n:ch: wirksam werden zu lassen, bis das rotierende Tei
ehe Nenndrehzahl erreicht hat Anderenfalls könnti
unter Umständen eine rotierende Maschine nich angefahren werden, weil grundsätzlich auch im Still
stand bereits eine Fehlermeldung erfolgt Auf dei Aufbau einer derartigen Anfährüberbrückung brauch
hier nicht näher eingegangen zu werden, da es sich un eine übliche bekannte Maßnahme handelt
Claims (4)
1. Vorrichtung zur benihrungslosen Temperaturüberwachung von sich drehenden Teilen, insbesondere von hydraulischen Kupplungen, mit einer an
den zu überwachenden Teil an seiner sich drehenden Oberfläche angeordneten Spule, deren Anschlüsse
über ein temperaturabhängiges Widerstandselement miteinander verbunden sind und mit einem Initiator,
der im Bereich der Umlaufbahn der Spule angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die
Spule (12) im wesentlichen in einer Ebene angeordnet und schneckenförmig iiusgebildet ist und daß die
Spule (12) und das temperaturabhängige Widerstandselement (11) jeweils innerhalb einer Vergußmasse (16) in einem in die Gehäusewand des zu
überwachenden Teiles (15) einsetzbarten Teil angeordnet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das einsetzbnre Teil Sechskant-Schlüsselflächen
aufweist und in das zu überwachende Teil (i5) einschraubbäi* iSi.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das temperaturabhängige
Widerstandselement ein (kaltleiter (11) ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (12) aus einer
gedruckten Leiterbahn besteht, die auf einem Kunststofflager angeordnet ist.
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