DE3019808A1 - Verfahren und vorrichtung fuer abstandsmessung - Google Patents

Verfahren und vorrichtung fuer abstandsmessung

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Description

BESCHREIBUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung für Abstandsmessung, beispielsweise zum Anzeigen einer Spaltweite und damit zum Verhindern von metallischer Berührung zwischen den Mahlscheiben in einem Mahlapparat.
Es ist bereits bekannt, für das Messen des Abstandes zwischen zwei Scheiben aus magnetischem Werkstoff die Reluktanz (den magnetischen Widerstand) in einem Kreis mit Hilfe eines in der einen Scheibe vorgesehenen induktiven Lageanzeigers zu messen, wobei der Luftspalt zwischen dem Anzeiger und der gegenüberstehenden Scheibe einen Teil des Kreises ausmacht» Die Induktivität oder der Selbstinduktionskoeffizient einer bzw. zweier Wicklungen wird dadurch gemessen, dass ein Wechselstrom eingespeist und gemessen wird. Diese Methode hat jedoch den grossen Nachteil, dass grosse Ver.luste an Eisen einesteils in dem Anzeiger und andernteils in der gegenüberstehenden Scheibe entstehen. Diese Eisenverluste haben eine starke Temperaturabhängigkeit und eine Verschlechterung des magnetischen LeitungsVermögens im Eisen zur Folge. Um die Ei senverlus te und das Problem der Temperaturabhängigkeit auszuschalten, wurde auch schon vorgeschlagen, die Messung der Reluktanz mit Hilfe von Gleichstromfeldern vorzunehmen. Diese Methode hat aber die Nachteile, dass der Anzeiger für äussere Störfelder empfindlich und der Anzeigerausschlag von der Remanenz in Anzeiger und Scheibenwerkstoff abhängig wird. Die Methode bedingt auch, dass hohe Anforderungen an den Messer des Gleichstromfelds hinsichtlich seiner Stabilität gestellt werden, soweit ein absoluter Wert der Feldstärke gemessen werden soll.
Die Erfindung bezweckt die Schaffung eines neuen Verfahrens und einer neuen Vorrichtung für Abstandsmessung gemäss der eingangs beschriebenen Methode mit Gleichstromfeldern. Dies .wird im wesentlichen dadurch erzielt, dass in dem neuen Verfahren ein Anzeiger angewendet wird, der zwei Wicklungen aufweist, die derart mit Strom gespeist werden, dass sie in einander entgegengesetzten Richtungen arbeiten, und dass die den beiden Wicklungen
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zugeführten Ströme so geregelt werden, dass der resultierende Magnetfluss durch einen zwischen den Wicklungen vorgesehenen Gleichstromfeldmesser stets auf Null gehalten wird, wobei der Messwert durch Messen des Unterschieds zwischen den in die Wicklungen eingespeisten Ströme erhalten wird. Zweckmässig erfolgt die Speisung der Wicklungen mit alternierenden Gleichströmen. Hierbei haben die alternierenden Gleichströme vorteilhaft die Form einer sog. Viereckswelle und eine Frequenz zwi sehen 1 und 100 Hz.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens zum Messen des Abstandes zwischen zwei einander gegenüberstehenden Oberflächen gemäss der Reluktanzmethode mit einem in der einen Oberfläche vorgesehenen Lageanzeiger ist im wesentlichen dadurch ausgezeichnet, dass der Anzeiger zwei Wicklungen, die von je einem zugehörigen Stromgenerator gespeist werden, sowie ein zwischen den Wicklungen vorgesehenes Messelement und einen an einen Messer angeschlossenen, die Stromgeneratoren und Sollwert- und Detektororgane enthaltenden Kreis umfasst. Hierbei kann der Lageanzeiger an seinem dem Messgebiet zugekehrten 'Endteil als Verschleisskörper ausgebildet sein, der in demselben Ausmass wie die Oberfläche abnutzbar ist. Statt dessen kann aber gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Lageanzeiger in einemLoch in der einen Messoberfläche oder deren Träger einpressbar sein, derart, dass der Anzeiger, anstatt einer Abnutzung unterworfen zu werden, zurückgedrückt wird, wenn die Oberfläche z.B. bei Direktberührung zwischen den Oberflächen einer aussergewöhnlich starken, senkrecht zur Oberflächenebene wirkenden Kraft ausgesetzt wird.
Die Erfindung soll hiernach unter Bezugnahme auf eine auf der beigefügten Zeichnung dargestellte bevorzugten Ausführungsform näher beschrieben werden.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Schaltschema für die Messvorrichtung gemäss der Erfindung. Fig. 2 veranschaulicht eine bevorzugte Stromkurve.
Auf der Zeichnung ist die neue Vorrichtung gemäss der Erfindung in eine der beiden Oberflächen 10, 12, zwischen denen
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der Abstand gemessen werden soll, eingebaut dargestellt. Diese Oberflächen können beispielsweise die Oberflächen von Mahlgliedern , z.B. die Mahlscheiben in einem Mahlapparat, wie einem Refiner der Bauart sein, die beispielsweise in der DT PS 1.222.768 gezeigt und beschrieben ist. Diese Mahlflächen, die mit Rippen o.dgl. ausgebildet sind, sind zueinander umlaufend, wobei vorzugsweise die eine Mahlscheibe drehfest und die andere umlaufend ist. Die Vorrichtung nach der Erfindung ist in der Oberfläche 10 der (nicht dargestellten) drehfesten Mahlscheibe angebracht. Der Abstand zwischen den Mahlflächen bildet dann ein Mass für die Intensität der Vermahlung.
In die Oberfläche 10 ist ein Lageanzeiger 14 mit einem Kern 16 aus magnetisch hochpe>rmeabl em Werkstoff und einem ebenfalls aus hochpermeablem Werkstoff bestehenden Zylinder 18 eingelassen. Der Kern 16 und der Zylinder 18 sind am mit 20 bezeichneten hinteren Teil des Anzeigers 14 zusammengeschaltet. Um den Kern 16 sind zwei Wicklungen oder Spulen 22 und 24 vorgesehen und diese werden von je einem zugehörigen, schematisch dargestellten Stromgenerator 26 bzw. 28 mit Gleichstrom gespeist. Zwischen den Wicklungen 22 und 24 ist ein Messelement 30 für Gleichstromfeldmessung eingesetzt und über einen Nulldetektor an den Stromgenerator 28 angeschaltet. An den Stromgenerator ist ein Sollwertgeber 34 angeschaltet und von dem Stromgeneratoren 26 und 28 sind Leitungen zu einem Messinstrument 36 gezogen.
Die gezeigte und im Vorstehenden beschriebene Vorrichtung arbeitet folgenderma ssen: Die beiden Wicklungen oder Spulen 22, 24 werden in entgegengesetzten Richtungen arbeiten gelassen, um ein abgeglichenes System zu erhalten. Dies bedeutet, dass der resultierende Magnotfluss durch das Messelement 30 stets auf Null gehalten wird.
Wenn sich der Abstand zwischen den Oberflächen 10 und 12 ändert, so dass sich die Reluktanz für den Teil des Anzeigers 14 ändert, der von der Wicklung 24 gespeist wird, entsteht ein Fluss durch das Messelement 30. Dieses reagiert auf den Fluss und steuert über den Nulldetektor 32 den Stromgenerator 28, der
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seinen Strom zu der Wicklung 24 ändert, derart, dass der resultierende Fluss durch das Messelement 30 wieder gleich Null wird. Ein Ausgangssignal wird durch Messen der Unterschieds zwischen den in die Wicklungen 22, 24 eingespeisten Ströme erhalten. Die Methode mit der NuI1detektierung des Magnetflusses durch das Messelement 30 hat zur Folge, dass grössere Anforderungen in Bezug auf seine Stabilität nicht gestellt zu werden brauchen (Hall-Element oder Distorsionsmessausrüstung) .
In einem Mahlapparat sind die Oberflächen 10 und 12 einem Verschleiss ausgesetzt. Zweckmässig kann daher der Anzeiger 14 an seinem der Oberfläche 10 zunächst befindlichen Endteil als Verschleisskörper ausgebildet sein, dessen Abnutzung mit derselben Geschwindigkeit erfolgt wie die der Oberfläche 10. In dieser Weise wird der Kreis für das Magnetfeld stets den wirklichen Abstand zwischen den Oberflächen 10 und 12 umfassen.
Wenn die Oberflächen 10 und 12 z.B. die Mahlflächen in einem Mahlapparat sind, übt das Mahlgut zwischen ihnen eine gewisse, auf die Flächen zu deren Ebene senkrecht gerichtete Kraft, den sog. Mahldruck, aus. Wenn z.B. die Oberflächen in Berührung miteinander kommen oder Fremdgegenstände in den Spalt zwischen den Mahlscheiben geraten, wird der Mahldruck ungewöhnlich hoch, und man erhält einen kräftigen Verschleiss der Mahlflächen. Wenn der Anzeiger 14 in ein Loch im Träger der einen Mahlscheibe hineingepresst ist, kann der Pressitz zwischen dem Anzeiger und dem Loch in der Mahlscheibe so gewählt werden, dass bei Auftreten eines solchen stark erhöhten Mahldrucks der Anzeiger in das Loch zurückgedrückt wird.
Die Wicklungen 22, 24 werden mit Gleichstrom gespeist, der seine Richtung mit so niedriger Frequenz wechselt, dass Wirbelstromverluste vermieden werden. Die Methode mit alternierenden Gleichstromfeldern beseitigt mit ortsfesten Störfeldern verknüpfte Probleme, wie das des erdmagnetischen Felds, und verringert auch die Abhängigkeit von Remanenz bei dem Messen des Abstands zwischen Stahl oberfl ächen. Die Alternierung erfordert jedoch, dass bei dem Nulldetektor 32 eine mit der Alternierung synchrone Polwendung prfolgt.
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Der alternierende Gleichstrom muss die Form einer sog. Viereckwelle gemäss der Fig. 2, auf der I die Stromstärke bezeichnet und t die Zeit ist, und eine Frequenz von 1-100 Hz haben. Indem die Stromstärke so lange wie möglich konstant bleibt, wird ihre Messung erleichtert.
Das gezeigte und im Vorstehenden beschriebene abgeglichene Mess-System beseitigt die oben angegebenen Schwierigkeiten und Nachteile und schafft einen mit Hinblick auf Temperatur, Zeit und Werkstoff sehr stabilen Lageanzeiger. Es leuchtet ein, dass das dargestellte Ausführungsbeispiel nur ein Weg zur Verwirklichung des Erfindungsgedankens ist und dass es im Rahmen der Patentansprüche geändert und abgewandelt werden kann.
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Claims (6)

  1. Patentanwälte
    Dipl. Ing. H. Hauck
    Dipl. Phys. W. Schmitz
    Dip:. Ing. L·. Graalfa .....nft
    DIpI. Ιπ9· W. Weh.ie.'l 3019808
    Dipi. Phy&. W. Carstens
    SUNDS DEFIBRATOR AB Dr-In9' W" DÖrin9
    Mosaristraße 23 __ . „__
    Sandhamnsgatan 81 eooo Müncn*n 2 München, 23. Mai 1980
    S-115 28 Stockholm Anwaltsakte: M-5219
    Verfahren und Vorrichtung für Abstandsmessung. Patentansprüche
    Verfahren zur Messung des Abstandes zwischen zwei einander gegenüberstehenden Oberflächen aus magnetisch leitendem Werkstoff gemäss der Reluktanzmethode mittels eines Lageanzeigers, gekennzeichnet durch Anwendung eines Anzeigers mit zwei Wicklungen, die derart mit Strom gespeist werden, dass sie in einander entgegengesetzten Richtungen arbeiten und dass die Ströme so geregelt werden, dass der resultierende Magnetfluss durch einen zwischen-den Wicklungen vorgesehenen Gleichstromfeldmesser stets gleich null gehalten wird, wobei der Messwert durch Messen des Unterschieds zwischen den in die Wicklungen eingespeisten Ströme erhalten wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch !,dadurch g e· k e η η ζ e i c h η e t, dass die Wicklungen mit alternierenden Gleichströmen gespeist werden.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, dass die alternierenden Gleichströme die Form einer sog. Viereckswelle und eine Frequenz zwischen 1 und 100 Hz (Fig. 2) haben.
  4. 4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, 2 oder 3 zum Messen des Abstandes zwischen zwei einander gegenüberstehender Oberflächen gemäss der Reluktanzmethode mit einem in der einen Oberfläche vorgesehenen Lageanzeiger, d a d u r c h g e k e η η ζ e i c h n e t, dass der Anzeiger (14) zwei Wicklungen (22, 24), die von je einem zugehörigen Stromgenerator (26, 28) gespeist werden, sowie ein zwischen den Wicklungen vorgesehenes Messelement (30) und einen an einen Messer (36) angeschlossenen, die Stromgeneratoren (26, 28) und Sollwert- und Detektororgane (34 bzw. 32) enthältenden Kreis aufweist.
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    ORIGINAL INSPECTED
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, dass der Lageanzeiger (14) an
    seinem dem Messgebiet zugekehrten Endteil als Verschleisskörper ausgebildet ist, der in demselben Ausmass wie die
    Oberfläche abnutzbar ist.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, dass der Lageanzeiger (14) in ein Loch in der einen Messoberfläche (10) oder deren Träger eingepresst ist, derart, dass der Anzeiger, anstatt einer Abnutzung unterworfen zu werden, zurückgedrückbar ist, wenn
    der Oberfläche (10) z.B. bei Direktberührung zwischen den
    Oberflächen (10 und 12) einer aussergewöhnlich starken,
    senkrecht zu der Oberflächenebene wirkenden Kraft ausgesetzt wird.
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DE3019808A 1979-06-05 1980-05-23 Verfahren und Vorrichtung zum Messen des Spaltes zwischen zwei einander gegenüberstehenden Oberflächen Expired DE3019808C2 (de)

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