DE3232770A1

DE3232770A1 - Vorrichtung zur messung des durchhangs eines leiters in einem vulkanisierrohr

Info

Publication number: DE3232770A1
Application number: DE19823232770
Authority: DE
Inventors: Harald 2800 Bremen Sikora
Original assignee: Scholz Co KG Maschbau GmbH
Current assignee: Scholz Co KG Maschbau GmbH
Priority date: 1982-09-03
Filing date: 1982-09-03
Publication date: 1984-03-08
Also published as: FI833105A0; FI77325B; DE3232770C2; FI77325C; FI833105A

Description

Vorrichtung zur Messung des Durchhangs eines Leiters in einem Vulkanisierrohr

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Messung des Durchhangs eines mit einer Isolierschicht ummantelten Leiters in einem Vulkanisierrohr, mit einer den Leiter im Vulkanisierrohr umgebenden, an eine Wechselspannungsquelle angeschlossenen Erregerspule, die einen Stromfluß im' Leiter erzeugt, und mindestens zwei Magnetfeldmeßfühlern, die im radialen Abstand zum Leiter und mit Abstand zueinander am Vulkanisierrohr angeordnet sind,und einer mit den Meßfühlern verbundenen Vergleichsvorrichtung, die ein den Durchhang des Leiters entsprechendes Lagesignal erzeugt.

Eine derartige Vorrichtung ist bekannt (DE-PS 25 21 278)

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European Pnlont Attorney» 7-\Λ(ζηΙηηηι·ι\ο Verlrcirr ImIm EuropAlHoliori Pntenmmt DoulHohc I3mik AO Hambur^r, Nr. ».T/28 407 (ΠΙ.Ζ 200 700 00; · PofUHehork HiiinhiirK 2842-208 Uroadnor Hank ΛΟ I lamliurc, Nr. JKJM(KJ Mfi (IU-Z 200 H(JO 00)

Mit Hilfe eines im Vulkanisierrohr untergebrachten Transformatorkerns wird dem Leiter ein Wechselstrom induktiv eingeprägt. Mit Hilfe von mindestens zwei Magnetfeldmeßfühlern, die in radialem Abstand zum Leiter- und mit Abstand zueinander angeordnet sind, wird durch Differenzbildung nicht nur die Größe des Durchhangs, sondern auch die Richtung der Abweichung ermittelt'. Transformator und Magnetf eldineßfühler sind dabei zweckmäßigerweise in einem sogenannten Meßrohr unter-gebracht, das im Zuge des Vulkanisierrohrs angeordnet ist.

Der Transformator der bekannten Vorrichtung erfordert einen Transformatorkern in Form eines Blechpaketes oder dergleichen. Er ist daher in entsprechender Weise im Meßrohr unterzubringen. Auch die Magnetf eldineßfühler, vorzugsweise in Form von Luftspulen, müssen in geeigneter Weise in Ausnehmungen des Meßrohrs angeordnet sein. Die bekannte Vorrichtung erfordert daher einen relativ hohen Aufwand, obwohl sie von der Meßgenauigkeit her ausreichende Ergebnisse liefert.·

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Messung des Durchhangs eines mit einer Isolierschicht ummantelten Leiters in einem Vulkanisierrohr dahingehend zu verbessern, daß der Material- und Herstellungsaufwand stark verringert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Hochfrequenzwechselspannungaquolle vorgesehen ist und die

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Vergleichsvorrichtung einen Phasendiskriminator enthält und £xus der Phasendifferenz der Meßfühlersignnle das Lagesignal erzeugt.

Die erf indur-gsgemäße Vorrichfcujij s-Ieht eine berührungslose Burchhangmessung nach dem Prinzip i^er Laufzeitmessung vor. Die im Magnetfeldmeßfühler induzierten hochfrequenten Spannungen haben bezüglich einer Referenzspannung eine unterschiedliche Phasenlage dann, wenn der Abstand des Leiters relativ zu den Meßfühlern nicht gleich ist. Die Ursache ist die unterschiedliche Laufzeit dos Magnetfeldes vom Leiter zum Meßfühler. Die hochfrequenten Meßfühlersignalo weisen mithin eine Phasenverschiebung auf, deren Größe ein Maß ist für die Abweichung aes Leiters aus seiner neutralen Lage. Ferner läßt sich über das Voz-zeichen der Phasenverschiebung die Abweichungsrichtung des Durchhangs ermitteln.

Da die erfindungsgernäße Vorrichtung mit einer Hochfrequenzwechselspannungsquelle arbeitet, ist der Aufwand zum Einprägen eines Stroms im Leiter des Kabels und zur Messung des durch den Strom erzeugten Magnetfeldes außerordentlich gering. Die Meßfrequenz liegt vorzugsweise zwischen 100 und 500 MIIz. Sie erlaubt kleinste Abmessungen sowohl für die Erregerspule auf der Generatorseite als auch für die Meßfühler, welche nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung Empfangs spulen sind. Zwischen der Einkopplung- und den Empfangsspulen ist vorzugsweise ein Abstand von mehr als 1,5 πι vorzusehen, um

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eine direkte Einkopplung der Erregcrspulo in die Euipfangsspulen zu vermeiden.

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"Wegen der Verwendung hoher Frequenzen kann auf einen Titansformatorkern verzichtet werden, und die Erregerspule kanu aus einer einzigen Windung bestehen. Auch die Empfangsspulen brauchen nur eine einzige Windung aufzuweisen. Auch kann der Abstand der Empfangsspulen kleiner sein als der maximale' Rohrdurchmesser. In diesem Fall ist jedoch eine höhere Frequenz zu wählen, um eine ausreichende Phasendifferenz bei Lageabweichungen zu erreichen. Eine Veränderung des Abstandes der Empfangsspulen kann jedoch in manchen Fällen notwendig werden, um in einem industriell nutzbaren Frequenzberexch arbeiten zu können. Mithin ist der gesamte Aufwand für die Meßvorrichtung außerordentlich gering.

Der Aufwand kann ferner dadurch herabgesetzt werden, daß erfindungsgemäß zwischen den Flanschen aneinanderstoßender Rohrabschnitte eine elektrische Verbindung vorgesehen ist, im Abstand zur elektrischen Verbindung ein elektrisch leitendes Element mit einem ersten Flansch verbunden ist, durch den zweiten Flansch jedoch isoliert hinduxOhgeiührt ist und das leitende Element und der zweite Flansch mit der Seele bzw. dem Außenleiter eines Koaxialkabels verbunden sind. Normalerweise stellt das Vulkanisierrohr eine wirksame Abschirmung dar, so daß außerhalb des Vulkanisierrohrs ein vom Leiter verursachtes Magnetfeld nicht besteht. Zwischen zwei aneinander-

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Zur Bestimmung der i^Jhasenverschiebun;j der nsßiiMiIersignaio sind verschiedene Schalltungsanordnungen denkbar. Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht hierzu vor, daß dem Phasendiskriminator ein mit Hochfrequenz gesteuerter eielctronischex' Schalter vorgeschaltet ist, der abwechselnd die Meßfühlersignale auf einen Eingang des FhasendisKriminators legt. Damit eine einfache ?haser.vorschiobuiurüniussun;; -.-orgenoininen \ werden kann, sieht -^ine woicere Auygesüalcung der Erfindung vox*, daß an die üingange des ihascruiislcriiainators .jeweils ein

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Schwungsradkreis angeschlossen ist. Die Ansteuerung- der elektronischen Schalter, beispielsweise Halbleiterschalter, erfolgt !ebenfalls mit hoher Frequenz, zum Beispiel mit 100 kHz.

Ebenso wie die Empfangs ερμίβη. kann auch die Erregerspule zwischen den Flanschen der Vulkanisierrohrabschnitte angeordnet werden, uin über den mit Dichtungsmaterial gefüllten Spalt einen hochfrequenten Stromleiter zu induzieren.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird nicht nur der Aufwand erheblich herabgesetzt. Ein weiterer Vorteil liegt in der höheren Meßgenauigkeit. Bei der bekannten Vorrichtung wird ein Amplitudenvergleich vorgenommen. Die Amplitude eines Signals nimmt jedoch mit dem Quadrat der Entfernung ab. Dadurch entstehen bei der Amplitudenauswertung Nichtliriearitäten bei der Durchhangmessung. Die Laufzeit eines Signals ist hingegen streng proportional zur Entfernung. Der Meßfehler bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist daher um GrößerordnurGen kleiner als bei der bekannten Vorrichtung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.

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Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch zwei aneinandergeflanschtc Rohrabschnitte mit einer Empfangsspule.

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v.ir. I"'i .-ir.!; y . ;: a.' \ h.: ..1·-; einer Vergleichsschaltung

},.-,- ;■ -;,uf ddc. ill deu ZoicinxKi"!.'" ■:".. ir;; 'bie] itos Einzelheiten ;;-;jior einga,-':aijgeii vird. se-:·', vox,:; -'■--:.-1'! i._ daß jedes der bc- :;c;liriebenen oder gezei_f','"üc-n Κογϊ;;;:,.!;' Tür sich, oder ir Verbindung π:ΐΐ/ Merjiinaler:. de;:"· Aitci;r!jc!:ij v..-n erfindunssvescntlicher Bedeutung ist..

Ein blanlcer Leiterdreäit odor Leiterstrans 10 vird in einer
nicht gezeigten Exrrudicn^rcrr:lci:t-ur.j nit einem vulkanisier» baren Material 1 1. beschichtet-. Der beschichtete Leiter 10
vird in eir» Vulkanisiex-rohr 12 einrcloitot, in dem unter
¥ärme und Druck eine Vulkanisierung der Isolierung 11 in
bekannter 'weise durchgeführt wird, In der eigentlichen VuI-kanisierzone des Vulkanisierrohres 12« von dem nur ein kurzer Abschnitt gezeigt ist. ist die Isolierschicht 11 noch verhältnismäßig weich, so daß nach Möglichkeit jede mechanische Berührung mit dieser zu vermeiden ist. Um eine gleichmäßige Beschichtung zu erhalten, muß der Strang nach Möglichkeit
zentriert im Vulkanisierrohr 12 geführt werden.

In Fig. 1 sind zwei miteinander verbundene Rohrenden 13» 1^ gezeigt, die Plansche 13 bzv.*« 1ό aufweisen. Die Flanschen
sind mittels Bolzen 17 gegeneinander gespannt, wobei in
Umfangsabständen mehrere Bolzen 17 arigoordnet sind* Zur Abdichtung des Rohrinnercn dient eint Dichtung 18, die nur

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scheraatiscli dargestellt sein. soll. Im axialen Abstand zu. den Flanschen 15t 16 ist eine Erregerspule angeordnet (nicht gezeigt), die zum Beispiel aus einer einzigen Windung besteht, die zwischen Flanschen am anderen Rohrende angeordnet ist. Dies ist beispielsweise der Fall am anderen Ende des Rohres 13· Der axiale Abstand beträgt mindestens 1,5 m. Die Erregerspule ist an einer Hochfrequenzspannungsquelle angeschlossen, deren Frequenz etwa zwischen 100 und 500 MIIz liegt. ·

Radial innerhalb des Bolzens 17 ist ein Metallstift 19 durch eine Bohrung des Flansches 16 hindurchgeführt und in ein Sackloch des Flansches 15 eingeschraubt. Eine Isolierung 20 umgibt den Stift 19 im Bohrungsbereich des Flansches 16 bis zum Flansch 15· Das freie Ende des Stiftes 19 ist mit dem Innenleiter 21 eines Koaxialkabels 22 verbunden, dessen Außenleiter 23 am Flansch 16 angeschlossen ist. Es ergibt sich mithin eine aus einer Windung bestehende Leiterschleife, deren "Verlauf durch die Linie 2.h angedeutet ist.

Durch die Erregerspule wird im Leiter 10 ein hochfrequenter Strom erzeugt, der ein hochfrequentes Magnetfeld verursacht, das über die dielektrisch wirkende Dichtung 18 nach außen treten und somit in der Leiterschleife 2k eine Spannung induzieren kann. Das Spannungssignal, das über das Koaxialkabel 22 abgeleitet wird, kann entsprechend ausgewertet werden. Zwei diametral oder zumindest im Abstand voneinander angeordnete Leiterschleifen erzeugen mithin zwei Spannungssignale,

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wobei die Phasenlage tor "^arr.uji:; ssi;;n3 l.c davon abhuivjt, voielie Ausbroi Lxui,^i5&f'.-oc'r^ das Mi<r;r;o I-·" jld voia Lcltar 10 ::i;r Lcit-.-T."-schleift? zuriickj-Oivon !üuö. Lei. , Ί :'iolji!m Abstand, d.h. neutraler Lage des Leiters 10 ist die i'hr.sR^di.f'Cercnz Null. Je großer die Abweichung des Leiters 10 a'.i;:. r neutralen Lage ist, um so grüßer die Phasendifferenz. Uio .'ia:cimaie Phasendifferenz beträgt vorzugsweise -90^, Die Müüi'requenz ist dalier zweclcmäßigcrweise hiernach auszurichten, wobei naturgemäß der Durchmesser des Vulkanisierrohres ebenfalls als Parameter eingeht.

Xn Fig. 2 ist ein elektronischer Schalter "}0 schernatisch dargestellt, dessen zwei Eingänge j1 , 271 nii ΰ jeweils einer Meßspule verbunden sind, beispielsweise eines in ; :.^. 1 gezeigten Aufbaus. Dar elektronische Schalter wird über eine Steuerleitung 33 mit einem Steuersignal beaufschlagt;, das zum Beispiel eine Frequenz von iOü kHz haö, £■.—· .'umgang des elektronischen Schaltex-s 30 liegt an einem Misi..-.ier Jh, in dem die von den Spulen 1 und 2 kommenden Sicnaie gleichgerichtet und mit dem Signal eines Übcriagerungsoszillators 3 überlagert werden. Es entstehen am Ausgang des Mischers 3h dalier Inipulsketten, die in bezug auf die Phasenlage der Oszillatorsparmung unterschiedliche Phasenlage haben können. Die Impulskettsn werden im 2F-Verstärker 3'^ vorstärkt und über einen wei^oren cloktronischcn Schalter 37 auf Eingänge 38 bzw. 39 eines Phasendiokrii.ij nators 'iO ,gegeben. Mit ύοη Eingängen 33, 39 sind ferner Schvungraakreise -ti bzw. '*2 verbunden, die

als schnialbandigc Filter auch in den Schaltpausen die Schwingungen fortsetzen ohne nennenswerte Abnahme der Amplitude. Im Phasendiskriininator wird dann die Abweichung, d.h. Phasenlage zwischen den Meßsignalen„_der Spulen 1 und 2 festgestellt und in einer Anzeigevorrichtung h"} angezeigt.

Mit Hilfe der beschriebenen Meßvorrichtung wird jede Abweichung des Leiters 10 von der gewünschten Sollage durch eine Phasenverschiebung zwischen den Mcßspulensignalen ermittelt. Mit Hilfe des gewonnenen Meßsignals für den Durchhang des Stranges kann selbstverständlich auch eine. Regelung betrieben werden, um den gewünschten Durchhang jeweils automatisch einzustellen. Das Durchhangmeßsignal wird in einer Regeleinrichtung als Ist-Signal mit einem Sollwert verglichen und die Regelabweichung dazu benutzt, ein Stellglied zur Veränderung des Durchhangs zu steuern.

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Claims

Ansprüche:

1j Vorrichtung zur Messung des Durchhangs eines mit einer Isolierschicht ummantelten Leiters in einem Vulkanisierrohr, mit einer de"n Leiter im Vulkanisierrohr umgebenden, an eine Wechselspannungsquelle angeschlossenen Erreger-

. " spule, die einen Stromfluß im Leiter erzeugt, und mindestens zwei Magnetfeldmeßfühlern, die im radialen Abstand zum Leiter und mit Abstand zueinander am Vulkanisierrohr angeordnet sind, und einer mit den Meßfühlern verbundenen Vergleichsvorrichtung, die ein dem Durchhang des Leitex-s entsprechendes Lagesignal erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hochfrequenzwechselspannungsquelle vorgesehen ist und die Vergleichsvorrichtung einen Phasendiskriminator {ho) enthält und aus der Phasendifferenz der Meßfühlersignale das Lagesignal erzeugt.

2« Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerspule und/oder die Meßfühler {2h) jeweils im Flanschbereich (15, 16) der Rohrabschnitte (13, lh) des Vulkanisierrohrs (12) angeordnet sind.

j 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

die Meßfühler Empfangsspulen sind. h. Vorrichtung"nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß

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zwischen don Flanschen ( 15» ¹^) aneinanderstoßender Rolirabr?chnit üc (13> 1^) eine elektrische Verbindung (17) vorgesehen ist, im Abstand zur elektrischen Verbindung (17) ein elektrisch leitendes Element (19) mit einem ersten Flansch (15) verbunden., durch r^m zweiten Plansch (16) jedoch isoliert (20) hindurchpeiührt ist und das leitende Element (19) und der zweite Flansch (16) mit der Seele bzw. dem Außenleiter eines Koaxialkabels (22) verbunden sind'.

5. Vorrichtung nach Anspruch h, dadurch gekennzeichnet, daß das leitende Element ein in den ersten Flansch (15) geschraubter, durch eine Bohrung des zweiten Flansches (16) hindurchgeführter Metallstift (19) ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch h oder 5> dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Verbindung zwischen den Flanschen (15> 10) von einem Verbindungsbolzen (17) gebildet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Phasendiskrimiiiator (^O) ein mit Hochfrequenz gesteuerter elektrischer Schalter (37) vorgeschaltet ist, der abwechselnd die Meßfühlersignale auf einen Eingang (38» 39) des Phasendiskriminators (4θ) legt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, daß an die Eingänge (38, 39) des Phasendiskriminators

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ein SchwungrnriJcreis (Ίΐ-, Ί2) angeschlossen ist.

9. Vorx'ichtung nach Anspruch 7 odei- 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßfühlersignale auf getrennte Eingänge (31> 32) eines weiteren elektronischen Schalters (30) gegeben werden der mit dem Eingang einer gleichrichtenden Mischstufe verbunden ist, in der den Meßfühlersignalen ein hochfrequentes Signal überlagert wird.

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