DE2730508A1 - Mess- und/oder ueberwachungseinrichtung fuer aenderungen der spaltweite zwischen relativ zueinander bewegbaren bauelementen - Google Patents

Mess- und/oder ueberwachungseinrichtung fuer aenderungen der spaltweite zwischen relativ zueinander bewegbaren bauelementen

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DE2730508A1
DE2730508A1 DE19772730508 DE2730508A DE2730508A1 DE 2730508 A1 DE2730508 A1 DE 2730508A1 DE 19772730508 DE19772730508 DE 19772730508 DE 2730508 A DE2730508 A DE 2730508A DE 2730508 A1 DE2730508 A1 DE 2730508A1
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Rainer Dipl Phys Berthold
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    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D21/00Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for
    • F01D21/04Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for responsive to undesired position of rotor relative to stator or to breaking-off of a part of the rotor, e.g. indicating such position
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    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
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Description

  • Meß- und/oder Überwachungseinrichtung für Änderungen der Spalt
  • weite zwischen relativ zueinander bewegbaren Bauelementen, Die Erfindung betrifft eine Meß- und/oder Überwachungseinrichtung für Änderungen der Spaltweite zwischen relativ zueinander bewegbaren Bauelementen, insbesondere zwischen dem Stator und Rotor von elektrischen Maschinen.
  • Die berünrungsfreie Messung der Spaltweite zwischen Bauelementen mit Hilfe von induktiven Meßeinrichtungen ist bekannt.
  • Eine solche Meßeinrichtung weist eine elektrische Spule in der Nähe des MeßobJektes auf und die magnetische Verkoppelung von Spule und Meßobjekt bewirkt eine Impedanzänderung der Spule in Abhängigkeit von einer Änderung der Spaltweite. Die Impedanz der Spule ist somit ein Maß für die Spaltweite. Nachteilig ist hierbei, daß die Messung oder Überwachung von inhomogenen Materialzusammensetsungen gestört und durch relative Querbewegungen zwischen Spule und MeßobJekt sowie durch elektrische Fremdfelder erheblich verfälscht werden kann.
  • Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Meß- und/ oder Überwachungseinrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die bei einfachem Aufbau unabhängig von äußeren Einflüssen, wie inhomogenen Materialzusammensetzungen, ErschUtterungen, Störfeldern ist und hauptsächlich bei Querbewegungen zuverlässig arbeitet, d.h. die bei preisgünstigem Aufbau sicher funktioniert. Zusätzlich soll die Einrichtung für die Spaltüberwachung bzw. Spaltmessung zwischen feststehenden und umlauf enden Teilen von insbesondere elektrischen Maschinen geeignet sein.
  • Erfindungsgemüß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß wenigstens ein von einem ersten Bauelement ausgehenden, den Spalt durchdringendes und sich erweiterndes Lichtstrahlenbtindel einen Lichtfleck auf ein zweites Bauelement wirft, der sich im Falle von Spaltänderungen ändert und im Zusammenwirken mit der Relativbewegung der Bauelemente eine als Maß für die Spaltänderung dienende Belichtungsseitänderung wenigstens eines lichtempfindlichen Detektors bewirkt. Auf ein zweites Bauelement wird also ein Lichtfleck proJiziert, der durch die Relativbewegung der Bauelemente wandert und wenigstens einen lichtempfindlichen Detektor berührt oder überstreicht.
  • Diese Belichtungen des Detektors bilden sich bei gleichbleibender Spaltweite und regelmäßigen Bewegungsablauf der Bauelemente in einem angeschlossenen Meßgerät als Rechteck-Impulse von gleichbleibender Länge ab. Eine Änderung der Spaltweite bewirkt nun eine Veränderung des Lichtweges des Lichtbündels und somit eine Veränderung der Größe des Lichtfleckes mit der Folge, daß sich die Belichtungszeiten des Detektors und somit die vom Meßgerät abgegebenen Rechteck-Impulse in ihrer Dauer verändern.
  • Es wird also, im Gegensatz zu den induktiven Meßeinrichtungen, die Relativbewegung der Bauelemente fUrßie Messung ausgenutzt.
  • Weiter ist ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung darin zu sehen, daß das Lichtstrahlenbündel selbst durch Erschütterungen und magnetische und/oder elektrische Felder nicht beeinflußbar ist. Da sowohl die für die Erzeugung des Lichtbündels erforderliche Lichtquelle und der lichtempfindliche Detektor sich sehr klein ausführen lassen, können auch bereits bestehende Maschinen ohne großen Aufwand mit der erfindungsgemäßen Meß- und/oder Überwachungseinrichtung ausgerüstet werden. Der Begriff "Licht" im Sinne der vorliegenden Erfindung umfaßt alle elektromagnetische Strahlung sowie Kernstrahlung, gleiches gilt auch für die Lichtempfindlichkeit der Detektoren, Ein besonders einfacher Aufbau der erfindungsgemäßen Einrichtung ist dann gegeben, wenn am ersten Bauelement mindesten eine Lichtquelle fiir die Aussendung des Lichtstrahlenbündels angeordnet ist.
  • Ist eines der Bauelemente fest angeordnet und das andere bewegbar, so kann eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung darin bestehen, daß am vorzugsweise ruhenden zweiten Bauelement mindestens eine Lichtquelle und wenigstens am ersten Bauelement ein Reflektor angeordnet ist zur Umlenkung des von der Lichtquelle ausgehenden Lichtstrahlenbiindels in Richtung des Detektors. Hierdurch wird der Anschluß von Lichtquelle und Detektor an die vorgesehenen Meß- und Steuergeräte besonders einfach. Gleichzeitig ist der vom Lichtstrahlenbündel durchlaufene Weg verlängert und somit die Meßgenauigkeit erhöht.
  • Ist die Einrichtung hierbei für die Messung und/oder Überwachung der Spaltweite zwischen einem Rotor und einem Stator vorgesehen, so ist es empfehlenswert, wenn das von der am Stator angeordneten Lichtquelle ausgesandte Lichtstrahlenbündel unter einem spitzen Winkel zu einer die Lichtquelle und die Drehachse des Rotors verbindenden geraden Linie verläuft und sich wenigstens ein am Stator angeordneter Detektor an den bei normaler Spaltweite gebildeten Lichtfleck derart anschließt, daß bei einer Spaltänderung der Lichtfleck auf den Detektor trifft.
  • Um hierbei sowohl Verkleinerungen als auch Vergrößerungen der Spaltweite erfassen zu können, kann vorteilhaft sich je ein Detektor rechts und links an den bei normaler Spaltweite gebildeten Lichtfleck anschließen.
  • Eine andere, ebenfalls für die Messung und/oder Überwachung der Spaltweite zwischen einem Rotor und einem Stator vorgesehene, vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung kann darin bestehen, daß das von der am Stator angeordneten Lichtquelle ausgesandte Lichtstrahlenbündel unter einem spitzen Winkel zu einer die Lichtquelle und die Drehachse des Rotors verbindenden geraden Linie verläuft und wenigstens ein Detektor in jenem Bereich oder jenen Bereichen angeordnet ist, der vom Lichtfleck bei normaler sowie extremer Spaltweite getroffen wird.
  • Da Unregelmäßigkeiten im Bewegungsablauf der Bauelemente Änderungen der Belichtungszeit des Detektors bewirken und somit eine Spaltänderung vortäuschen, kann eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung darin bestehen, daß Jeweils während der Belichtungsdauer des Detektors erste Impulse von einer gleichbleibenden ersten Frequenz F1 durch ein vom Detektor gesteuertes elektronisches erstes Tor einem ersten Impulszähler zuführbar und dort zählbar sind, daß Jeweils während eines Bewegungszyklus der Bauelemente, z.B. eines Umlaufs des Rotors, zweite Impulse einem zweiten ImpulssEbler durch ein vom Detektor gesteuertes elektronisches weites Tor zufUhrbar und dort zählbar sind, wobei die zweiten Impulse eine konstante zweite Frequenz F2 aufweisen, die der Beziehung F2 F1 ' uLed F2 F1 ' uLed F2 = F1 u entspricht, worin F1 die erste Frequenz, lD die Länge den vom Detektor bei normaler Spaltweite gelieferten Impulsen und u die Länge des zurückgelegten Weges während eines Bswo£ungzyklus, z.B. der surUckgeigte Weg des den Reflektor bzw. die Lichtquelle tragenden Rotors, bedeuten und daß dle ZEhlergebnisse der beiden Impuls zähler selbsttätig zueinander addierbar, dividierbar, multiplizierbar oder vorteilhaft voneinander subtrahierbar sind, wobei Ergebnisse verschieden von einer vorgegebenen Konstanten Spaltänderungen bedeuten.
  • Hierdurch werden Unregelmäßigkeiten im Bewegungsablauf erfaßt und Ihr Einfluß auf die Spaltmessung eliminiert. Am einfachsten ist es hierbei, wenn die Zählergebnisse voneinander subtrahiert werden, da hierbei die Konstante au null wird.
  • Weitere Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung von AunftihrungsbeispielenAustUhrungsbeispielen AunftihrungsbeispielenAustUhrungsbeispielen im ZussmmenhangZunannenhang ZussmmenhangZunannenhang mit den schematischen Zeichnungen hervor. Hierbei zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch zwei von einem spalt getrennte Bauelemente mit einer an einem Bauelement angeordneten Lichtquelle und einem am anderen Bauelement angeordneten lichtempfindlichen Detektor, Fig. 2 den Gegenstand der Figur 1 mit verringerter Spaltweite, Fig. 3 den Querschnitt durch zwei von einem Spalt getrennte Bauelemente, wobei am einen Bauelement der Detektor und die Lichtquelle und am anderen Bauelement ein Reflektor angeordnet ist, Fig. 4 den Gegenstand der Figur 3 mit verringerter Spaltweite, Fig. 5 den Querschnitt durch einen Rotor und einen Stator, die durch einen Spalt voneinander getrennt sind, wobei am Stator die Lichtquelle sowie zwei Detektoren und am Rotor ein Reflektor angeordnet sind und Fig. 6 eine Ausfubrungsvariante des Gegenstandes der Figur 5, wobei am Stator nur ein Detektor angeordnet ist, der an zwei Impulssählern angeschlossen ist.* Gleiche Teile sind in den einzelnen Figuren mit den gleichen Bezugs zeichen versehen.
  • Im Ausftlbrungsbeispiel gemäß den Figuren 1 und 2 ist am ersten Bauelement 10 die Lichtquelle 12 versenkt angeordnet. Die Lichtquelle besteht hierbei vorzugsweise aus einer pulabaren Lichtquelle. Vom ersten Bauelement 10 durch den Spalt 14 getrennt, ist ein zweites Bauelement 16 vorgesehen, das mit dem vorzugsweise versenkt angeordneten lichtempfindlichen Detektor 18 versehen ist. Dieser Detektor ist silber eine Leitung 20 an das Meßgerät 22 angeschlossen, das ggf. als Alarm- und/oder Registriergerät ausgebildet sein kann.
  • Die als Teile einer Maschine dargestellten Bauelemente 10 und 16 fUhren in dem fUr die Messung vorgesehenen Bereich eine regelmäßige Relativbewegung zueinander aus, die, wie die Doppel-Pieile K den Figuren 1 bis 4 andeuten, auch hin- und hergehend sein kann.
  • Die Lichtquelle 12 und der Detektor 18 sind nun so an den Bauelementen angeordnet, daß das von der Lichtquelle 12 ausgehende tichtstrahlenbündel 26 auf das weite Bauelement 16 auftrifft und einen Lichtfleck 28 bildet, der im Falle der Relativbewegung der beiden Bauelemente ueber den Detektor 18 wandert und Belichtungsimpulse auslöst. Diese Belichtungsimpulse werden vom Detektor in elektrische Impulse umgewandelt und vom Meßgerät 22 angezeigt und/oder registriert.
  • Die Form dieser elektrischen Impulse ist rechteckig und in Figur 1 unten angedeutet.
  • Verringert sich nun der Spalt 14 zwischen den beiden Bauelementen, so daß diese eine Stellung gemäß Figur 2 einnehmen, so wird auch die Länge des Lichtstrahlenbündels 26 verklirit und damit der Lichtfleck 28 verkleinert. Da die Relativbewegung zwischen den Bauelementen regelmäßig ist, bedeutet dies zwar keine Änderung in der Belichtungs- und somit Impulsfolge, Jedoch ist infolge des kleineren Lichtflecks 28 die Länge des Impulses 30 verkürzt, gegenüber der Länge des Impulses 31 bei größerer Spaltweite 14.(dgl. Fig. 1 und 2 unten Um den Einfluß von Fremdlicht auszuschalten, ist das von der Lichtquelle 12 ausgesandte Lichtstrahlenbündel 26 vorzugsweise moduliert und das Meßgerät zur Erfassung von modulierten Signalen ausgerüstet. Dies hat zur Folge, daß sich Jeder Impuls aus einer Vielsahl von Einzelimpulsen zusammensetzt und zur Erfassung von Spaltänderungen die Länge dieser Impulsgruppen ausgenutst wird.
  • Die Anordnungen gemäß den Figuren 1 und 2 lassen sich selbstverständlich auch zur Überwachung der Spaltweite von relativ zueinander umlaufenden Bauelementen, wie Stator und Rotor einer elektrischen Maschine einsetzen, wobei die Lichtquelle vorzugsweise am Rotor angeordnet ist und induktiv mit elektrischer -ergie versorgt wird.
  • Die Ausführungsbeispiele 3 und 4 stellen eine Ausftflirungsvariante der Ausführungsbeispiele 1 und 2 dar. Hierbei befinden sich Lichtquelle 12 und Detektor 18 am zweiten Bauelement 16. Am ersten Bauelement 10 ist ein Reflektor 32 vorsugsweise versenkt angeordnet, der das Lichtstrahlenbündel 26, welches von der Lichtquelle 12 ausgesandt wird, auf den Bereich des Detektors 18 reflektiert, so daß dort der Lichtfleck 28 gebildet ist. Der Reflektor 32 besteht vorzugsweise aus einem spiegelnden Metallstück, ebensogut ist es möglich, eine dünne spiegelnde Schicht auf der Oberfläche des ersten Bauelementes 1S aufzubringen.
  • Verkleinert sich der Spalt 14 zwischen den beiden Bauelementen 10 und 16, so daß die beiden Bauelemente von ihrer in Figur 3 dargestellten Ausgangslage in eine Stellung gemäß Figur 4 wandern, so wird, wie aus den Figuren ersichtlich, der Weg des Lichtstrahlenbündels 26 verkürzt und der Lichtfleck 28 verkleinert. Dies bewirkt genau wie beim Ausfilhrungs beispiel nach den Figuren 1 und 2 eine Verkürzung der Impulslänge. Diese Verkürzung wird von dem in den Figuren 3 und 4 nicht dargestellten Meßgerät erfaßt und als Maßstab ftlr eine Spaltveränderung benutzt, Vorgenannte Anordnung wird man hauptsächlich dann einsetzen, wenn das zweite Bauelement 16 ruht oder nur eine geringe Bewegung ausführt.
  • Selbstverständlich kann mit den vorgenannten Einrichtungen jeweils ausgehend von der Normalstellung nach den Figuren 1 und 3, eine Spalterweiterung erfaßt werden. Diese wUrde sich als eine Iinpulsverlängerung bemerkbar machen.
  • In den Ausführungsbeispielen gemäß den Figuren 5 und 6 besteht das erste Bauelement 10 aus einem Rotor, das zweite Bauelement 16 aus einem Stator einer elektrischen Maschine, die durch den Spalt 14 voneinander getrennt sind. Rotor und Stator einer solchen Maschine dürfen sich während des Betriebs nicht berühren, so daß hauptsächlich Spaltverringerungen zu tiberwachen sind, Jedoch auch Spaltvergrösseruagen erfaßt werden können.
  • Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Figur 5 ist am zweiten Bauelement 16, welches den Stator darstellt, die Lichtquelle 12 sowie ein Detektor 18 und mit Abstand dasu gegebenenfalls ein Detektor 38 angeordnet. Am ersten Bauelement, welches den umlaufenden Rotor darstellt, ist der Reflektor 32 vorgesehen.
  • Das von der Lichtquelle 12 ausgesandte Lichtstrahlenbündel 26 verläuft hierbei unter einem spitzen Winkel a zu einer Linie 34, welche das Zentrum der Lichtquelle 12 mit der nicht dargestellten Drehachse des Rotors verbindet. Der abstand der beiden Detektoren 18 und 38 ist so gewählt, daß bei normaler Spaltweite, die mit nicht unterbrochenen Strichen in Figur 5 dargestellt ist, der Lichtfleck 28 auf die Wand zwischen den Detektoren 18 und 38 geworfen wird, so daß keiner dieser Detektoren belichtet ist.
  • Nähert sich nun das erste Bauelement 10 dem zweiten Bauelement 16 in die gestrichelt eingezeichnete Lage, so wandert der Lichtfleck, wie ebenfalls eingezeichnet ist, alimihlich auf den Detektor 18 und erzeugt einen Impuls von immer größer werdender Länge. Diese Impulslänge ist auch hier wieder ein Maß tUr die Spaltweite.
  • Entfernt sich das erste Bauelement 10 vom zweiten Bauelement 16, d.h. der Spalt 14 wird größer, so wandert der Nicht fleck 28 auf den Detektor 38 und erzeugt ebenfalls Impulse, deren Länge ein Maß für die Spaltvergrößerung ist. Sollen houptsächlich Spaltverringerungen überwacht werden, kann auf den Detektor 38 gegebenenfalls verzichtet werden.
  • I>er besondere Vorteil der Einrichtung gemäß Figur 5 ist darin zu sehen, daß bei normaler Spaltweite kein Belichtungsimpuls ausgelöst wird, sondern erst bei sich verändernder Spaltweite, wobei die Impulslänge wiederum ein Maß für die Cr(;ße der Spaltänderung dnrstellt. Wird der Detektor bei normnler otorln belichtet, bei nicht normaler Lag. nicht belichtet, können attch Ausfälle des Meßgerätes erkannt werden.
  • Zu bemerken ist noch, daß bei der Einrichtung gemäß Figur 5 die periphere Länge der Detektoren 18 und 38 mindestens der peripheren Länge des Lichtfleckes 28 entsprechen muß.
  • Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 6 ist eine Variante des vorangegangenen Ausführungsbeispiels. Wie aus der Zeichnung zu ersehen, ist im Falle normaler Weite des Spaltes 14 im Bereich des Lichtfleckes 28 ein Detektor 18 vorgesehen. Bei einer Annäherung des ersten Bauelementes 10 - also einer Verkleinerung des Spaltes 14 - wird der vom Lichtstrahlenbündel 26 ausgelöste Lichtfleck 28 verkleinert, so daß sich kürzere Belichtungsimpulse ergeben. Diese Verkürzung der Belichtungsimpulse wird, wie bereits zuvor besprochen, vom Meßgerät 22 erfaßt und als Maßstab für die Spaltverkleinerung benutzt.
  • Um den Einfluß von Unregelmäßigkeiten der Relativbewegung auf die Messung auszuschalten, ist der Detektor 18 in Fig. 6 über die Leistung 20 an ein elektronisches erstes und zweites Tor 44 bzw. 46 angeschlossen. Diese Tore 44, 46 steuern die Zufuhr von elektrischen Impulsen von dem stabilen ersten und zweiten Oszillator 50 bzw. 52 zu dem ersten und zweiten Impuiszähler 40 bzw. 42. Die Ausgänge der Impulszähler 40, 42 sind über ein Subtraktionsglied 54 mit einem Anzeige- und/oder Registriergerat 48 verbunden.
  • Wcihrend des Betriebs wird vom Belichtungsimpuls des Detektors in fortinufond dno ornte Tor 44 geöffnet und geschlossen, no dnß die im ersten Ozi).lntor g0 mit einer konstanten Frequenz F1 erzeugten elektrischen Impulse während der Beiichtungsdnuer des Detektors 18 dem ersten Impulszähler 40 zugeführt und gezählt werden.
  • Gleichzeitig wird vom Detektor 18 das zweite Tor 46 Jeweils während eine9eineg eine9eineg Zyklus der Relativbewegung der Bauelemente offen gehalten, so daß jeweils Impulse von konstanter Frequenz vom zweiten Oszillator 52 dem zweiten Impulszähler 42 zugefffhri und dort gezählt werden. Hierbei beginnt die Zählung bei Jedem neuen Zyklus mit null, genau wie auch die Zählung im ersten Impulssähler bei Jedem Belichtungsimpuls mit null beginnt. Im vorliegenden Ausfi;Ulrungsbeispie1Ausfiihrungabeispiel Ausfi;Ulrungsbeispie1Ausfiihrungabeispiel mit einem umlaufenden Bauelement (Rotor) 10 entspricht ein Bewegungszyklus einem Umlauf des Rotors und das zweite Tor 46 wird z.B. Jeweils von der ansteigenden Flanke der aufeinender folgenden Belichtungsimpulse gesteuert, d.h. geöffnet und geschlossen.
  • Die vom zweiten Oszillator 52 gelieferte zweite Frequenz F2 steht zur ersten Frequenz F1 in der im Anspruch 8 genannten Beziehung. Anstelle die aweite Frequenz F2 in einem zweiten Oszillator 52 zu gewinnen, kann man diese auch durch elektronische Division bzw. Multiplikation aus der ersten Frequenz F1 ableiten.
  • Die Zählergebnisse der beiden Impulszähler 40, 42, d.h. die unzahl der Impuls J1, J2 werden im Subtraktionsglied 54 voneinander subtrahiert und das Ergebnis dem Anzeige- und/oder Registriergerät 48 zugeführt. Hierbei bedeuten Subtraktionsergebnisse, die verschieden von null sind, eine Spaltänderung, wie folgenden Ausführungen zu entnehmen ist.
  • Die Anzahl der vom ersten Impulszähler 40 jeweils eingezählten ersten Impulse J1 mit der Frequenz F1 ist J1 = Be]ichtungsdauer des Detektors . Frequenz F1 1 F = c 1 hierin bedeuten 1 = periphere Länge des Lichtflecks 28, c = Relativgeschwindigkeit zwischen den Bauelementen 10, 16. (vgl. Fig. 6) Für die Anzahl der jeweils während eines Bewegungszyklus, d.h. Umlauf des Rotors in den zweiten Impulszähler 42 eingezählten zweiten Impulse J2 gilt entsprechend J2 -J2 = c F2 hierin bedeuten u = Länge des zurückgelegten Weges während eines Bewegungszyklus, das entspricht bei Rotoren einem Umlauf und somit etwa dem Umfang c = Relativgeschwindigkeit F2 = Frequenz des zweiten Oszillators.
  • Wird jetzt F2 gemäß der Angaben nach Anspruch 8 gewählt und die Differenz J1 - ~ - ~ J2 gebildet, so ergibt sich bei regelmäßiger Relativbewegung - j2 = 1 . F1 - u F . - 0 fUr (1 = 1) J1 zu zu J2 = cl Cm cl Cm P Zu P Zu F1 ~ ~ c 1 u (1 = DM DM Das heißt, das Ergebnis null ist unabhängigunabhangig unabhängigunabhangig von einer solchen Änderung der Belichtungsdauer des Detektors, die infolge Unregelmäßigkeiten der Relativbewegung der Bauelemente ausgelöst wird. Ändert sich die Spaltweite und somit die Belichtungsdauer 1, so ändert sich die Anzahl der ersten Impuls J1 und das Ergebnis der Differenzbildung ist verschieden von null.
  • Anstelle die Differenz aus den Zählergebnissen zu bilden, kann auch die Summe, das Produkt oder der Quotient gebildet werden. Hierbei ergibt sich bei regelmäßiger Relativbewegung Jeweils eine Konstante verschieden von null und ein Abweichen der gebildeten Werte von dieser Konstanten bedeutet eine SpaltRederung.Spaltanderimg. SpaltRederung.Spaltanderimg.
  • Wie die Ossillatoren, Tore, Impulszähler usw. im einzelnen aufgebaut und gegebenenfalls in einer Einheit zusammengeschaltet sein müssen, ist dem entsprechenden Fachmann geläufig, so daß sich nähere Angaben erübrigen.
  • Leerse ite Leerse ite

Claims (8)

  1. Patentansprüche 1. Meß- und/od er Überwachungs einrichtung für Änderungen der Spaltweite zwischen relativ zueinander bewegbaren Bauelementen, insbesondere zwischen dem Stator und Rotor einer elektrischen Maschine, dadurch gekennzeichnet.
    daß wenigstens ein von einem ersten Bauelement (10) ausgehendes, den Spalt (14) durchdringendes und sich erweiterndes Lichtstrahlenbiindel (26) einen Lichtfleck (28) auf ein zweites Bauelement (16) wirft, der sich im Falle von Spaltänderungen ändert und im Zusammenwirken mit der Relativbewegung der Bauelemente (10, 16) eine als Maß für die Spaltänderung dienende Belichtungsseitänderung wenigstens eines lichtempfindlichen Detektors (18, 38) bewirkt.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am ersten Bauelement (10) mindestens eine Lichtquelle (12) für die Aussendung des LichtstrahlenbUndels (26) angeordnet ist. (Fig. 1 und 2) 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am vorzugsweise ruhenden zweiten Bauelement (16) mindestens eine Lichtquelle (12) und wenigstens am ersten Bauelement b0) ein Reflektor (32) angeordnet ist sur Umlenkung des von der Lichtquelle (12) ausgehenden LichtstrahlenbUndels in Richtung des Detektors (18, 38).
    (Fig.
  3. 3 bis 6)
  4. 4. Einrichtung nach Anspruch 3 für die Messung und/oder Überwachung der Spaltweite zwischen einem das erste Bauelement bildenden Rotor und einem das zweite Bauelement bildenden Stator, dadurch gekennzeichnet, daß das von der am Stator angeordneten Lichtquelle (12) ausgesandte Lichtstrahlenbündel (26) unter einem spitzen Winkel zu () zu einer die Lichtquelle und die Drehachse des Rotors verbindenden geraden Linie (34) verläuft und sich wenigstens ein am Stator angeordneter Detektor (18 oder 38) an den bei normaler Spaltweite gebildeten Lichtfleck (28) derart anschließt, daß bei einer Spaltlindorung der Lichtfleck auf den Detektor (18 oder 38) trifft. (Fig. 5)
  5. 5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich je ein Detektor (18, 38) rechts und links an den bei normaler Spaltweite gebildeten Lichtfleck (28) anschließt. (Fig. 5) 6. Einrichtung nach Anspruch 3 fAr die Messung und/oder Überwachung der Spaltweite zwischen einem das erste Bauelement bildenden Rotor und einem das zweite Bauelement bildenden Stator, dadurch gekennzeichnet, daß das von der am Stator angeordneten Lichtquelle (12) ausgesandte Lichtstrahlenbündel (26) unter einem spitzen Winkel zu einer die Lichtquelle und die Drehachse des Rotors verbindenden geraden Linie (34) verläuft und wenigstens ein Detektor (18) in Jenem Bereich oder Jenen Bereichen angeordnet ist, der vom Lichtfleck (28) bei normaler sowie extremer Spaltweite getroffen ist.
    (Fig.
  6. 6)
  7. 7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle für die Aussendung von gepulstem Licht ausgebildet ist.
  8. 8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils während der Belichtungsdauer des Detektors (18, 38) erste Impulse (J1) von einer gleichbleibenden ersten Frequenz (F1) durch ein vom Detektor gesteuertes elektronisches erstes Tor (44) einem ersten Impulszähler (40-) zuführbar und dort zählbar sind, daß jeweils während eines Bewegungszgklus der Bauelemente, z.B. eines Umlaufs des Rotors, 9weite Impulse (J2) einem zweiten Impulssähler (42) durch ein vom Detektor (18, 38) gesteuertes elektroniaoheß zweites Tor (46) zuftihrbar und dort zählbar sind, wobei die zweiten Impulse eine konstante zweite Frequenz (F2) aufweisen, die der Beziehung 1D F2 = F1 u entspricht, worin F1 die erste Frequenz, 1D die Länge des vom Detektor (18, 38) bei normaler Spaltweite gelieferten Impulses und u die Länge des zurlickgelegten Weges während eines Bewegungszyklus, z.B. der zurUckgelegte Weg des den Reflektor bzw. die Lichtquelle tragenden Rotors, bedeuten und daß die Zählergebnisse (J1 J2) der beiden Impulszähler (40, 42) selbsttätig zueinander addierbar, dividierbar, multiplisierbar oder vorteilhaft voneinander subtrahierbar sind, wobei Ergebnisse verschieden von einer vorgegebenen Konstanten Spaltänderungen bedeuten.
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