DE3246580C2 - Kurzschlußschleife für einen induktiven Wegaufnehmer - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kurzschlußschleife für einen induk­ tiven Wegaufnehmer, welche mit einem Meßobjekt gekoppelt auf einem Schenkel eines mindestens eine stromdurchflossene elektrische Wicklung tragenden, offenen oder geschlossenen, rahmenförmigen Magnetkerns be­ rührungslos verschiebbar ist.

Das Meßprinzip dieser bekannten Wegaufnehmer, wie sie beispielsweise in der DE 20 06 699 B2 oder der DE 23 52 851 B2 beschrieben sind, beruht auf dem Sperreffekt, der von einem induzierten Kurzschlußstrom durch die Kurzschlußschleife erzeugt wird und den magnetischen Fluß durch den Eisen­ weg des Kerns an der Stelle praktisch unterbricht, an der sich die Kurz­ schlußschleife befindet.

Die Kraftlinien verlaufen dann über den zwischen zwei parallelen Schen­ keln des Magnetkerns gebildeten Luftspalt, dessen Ausdehnung von der Stellung der Kurzschlußschleife auf dem Schenkel bestimmt wird. Es läßt sich mit Hilfe, der so veränderlichen Induktivität ein die Stellung oder den zurückgelegten Weg eines Meßobjekts abbildendes elektrisches Signal gewinnen.

Bei bekannten Wegaufnehmern dieser Bauart besteht die Kurzschlußschleife aus einer Kupferdrahtwindung oder aus dünnem Kupferblech, um den Forderun­ gen nach hoher elektrischer Leitfähigkeit und geringer Masse zu genügen.

Weiter ist bekannt, bei mit Wechselstrom hoher Frequenz betrie­ benen induktiven Wegaufnehmern die Kurzschlußschleifen wegen des Skineffekts aus mehreren, aufeinander liegenden Einzelblechen, aus Metallfolien oder dünnen Drahtwindungen herzustellen (DE 24 16 237 C3).

Kurzschlußschleifen der genannten Bauarten sind jedoch für Betriebs­ bedingungen, bei denen erhebliche mechanische Belastungen, insbeson­ dere durch Schwingungen auftreten, wenig geeignet.

Bei Dampfumformventilen wirken beispielsweise auf die Kurzschlußschleifen der zur Messung des Ventilhubes angebauten Wegaufnehmer Schwingungen im Überschallbereich mit Beschleunigungen in der Größenordnung von einigen 1000 m/sec².

Es stellt sich somit die Aufgabe, Kurzschlußschleifen so auszubilden, daß sie massearm sind, eine hohe elektrische Leitfähigkeit besitzen und ex­ tremen mechanischen Belastungen standhalten.

Die Aufgabe läßt sich erfindungsgemäß mit einer die Merkmale des Anspruchs 1 aufweisenden Kurzschlußschleife lösen.

Durch die Verwendung eines hochfesten Leichtwerkstoffs, insbesondere einer Leichtmetallegierung, ist es möglich einen massearmen schleifenförmigen Träger für eine elektrische gut leitfähige, geschlossene Leiterbahn herzu­ stellen, der hohen mechanischen Belastungen, insbesondere Wechselbe­ lastungen der beschriebenen Art standhält.

Die Leiterbahn läßt sich beispielsweise durch Galvano-, Sprüh- oder Klebe­ technik auf den Träger aufbringen oder als Drahtring, vorzugsweise aus Kupfer, in eine Nut in der Mantelfläche des kreis- oder polygonförmigen Teils der Trägerschleife einlegen oder einspannen. Derartige Kurzschlußschleifen lassen sich in einem weiten Schwingungs- und Temperaturbereich einsetzen und halten Beschleunigungen bis zu 10 000 m/sec². stand.

Zur Erläuterung der Erfindung sind in den Figuren zwei Ausführungsbei­ spiele dargestellt und im folgenden beschrieben.

Die in den Fig. 1 und 2 in zwei Ansichten gezeigte Kurzschlußschleife 10 weist einen ringförmigen Träger 1 auf, der sich in einer sich senkrecht zu seiner Radialebene erstreckenden Fußplatte 2 fortsetzt. Träger 1 und Fußplatte 2 sind in einem Stück aus einer Aluminiumlegierung im Druck­ gußverfahren hergestellt; in der Fußplatte 2 sind Befestigungslöcher 3 angebracht zur Aufnahme einer Schrauben- oder Nietverbindung mit dem in Fig. 1 angedeuteten Meßobjekt 4, dessen Stellung auf einem senkrecht zur Zeichenebene verlaufenden Weg elektrisch abgebildet werden soll. Zur Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit des einen Schenkel 5 des Magnetkerns des hier nicht dargestellten induktiven Wegaufnehmers be­ rührungslos umfassenden ringförmigen Trägers 1 sind seine Oberflächen, hier seine Innenflächen und Teile seiner Stirnflächen, mit einer Auflage aus elektrisch gut leitendem Werkstoff, z. B. Kupfer, versehen, die eine geschlossene Leiterbahn 6 von solchem Querschnitt bildet, daß ein indu­ zierter, den Meßeffekt bewirkender Kurzschlußstrom fließen kann. Die Metallschicht der Leiterbahn 6 kann galvanisch oder durch Sprühen auf­ gebracht werden oder ein in die innere Mantelfläche des Trägers 1 ein­ geklebtes oder -geschweißtes Metallband sein.

Zu den Fig. 3 und 4 ist in zwei Ansichten eine bevorzugte Ausführungs­ form einer erfindungsgemäßen Kurzschlußschleife 10 dargestellt. Die Fußplatte 2 mit den Befestigungslöchern 3 weist an ihrem oberen Rand zwei senkrecht zur Plattenebene gerichtete Fortsätze 7 und 7′ auf, welche zusammen mit einem bügelartigen Oberteil 11 den Träger 1 mit polygonalem Umriß bilden. Der Abstand der Bügelenden, also die Bügelöffnung ist so gewählt, daß das bügelartige Oberteil 11 sich auch bei Magnetkernen in geschlossener Rahmen­ form sich leicht über den Kernschenkel 5 schieben und dann mit den Fort­ sätzen 7 und 7′ mittels gesicherter Schraubenpaare 8 und 8′ verbinden läßt. Günstig ist eine Bügelöffnung, die größer oder gleich der Querschnitts­ diagonale des Schenkels 5 ist.

Fußplatte 2 und Träger 1 sind aus Titan als Feingußteile hergestellt. Die geschlossene Leiterbahn 6′ ist hier ein in eine Nut 9 im Umfang des Trägers 1 eingelegter Kupferdraht, dessen Enden gasdicht miteinander verbunden sind.

Claims (8)

1. Kurzschlußschleife für einen induktiven Wegaufnehmer, welche mit einem Meßobjekt gekoppelt auf einem Schenkel eines mindestens eine stromdurchflossene elektrische Wicklung tragenden, offenen oder ge­ schlossenen, rahmenförmigen Magnetkerns berührungslos verschiebbar ist, gekennzeichnet durch

• a) einen aus einem mechanisch hochbelastbaren, leichten Werkstoff hergestellten, ring- oder polygonförmigen Träger (1) mit Anschluß­ mitteln (2, 3) für das Meßobjekt (4),
• b) eine auf den Träger (1) aufgebrachte geschlossene Leiterbahn (6,6′) aus elektrisch gut leitendem Werkstoff.

2. Kurzschlußschleife nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußmittel aus einer senkrecht zur Radialebene des Trägers (1) angeordneten und mit diesem verbundenen Fußplatte (2) mit Befestigungslöchern (3) be­ stehen.

3. Kurzschlußschleife nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Träger (1) und Anschlußmittel (2, 3) aus einer Leichtmetallegierung bestehen.

4. Kurzschlußschleife nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Träger (i) und Anschlußmittel (2, 3) aus Titan oder einer Titanlegierung bestehen.

5. Kurzschlußschleife nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Träger (1) und Anschlußmittel (2, 3) als einstückiges Feingußteil ausgebildet sind.

6. Kurzschlußschleife nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahn (6) aus einer auf die Oberflächen des Trägers (1), insbesondere auf seine innere Mantelfläche und/oder seine Stirnflächen aufgebrachte Metallschicht besteht.

7. Kurzschlußschleife nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahn (6′) ein in eine Nut (9) im Umfang des Trägers (1) eingelegter Kupfer­ draht ist, dessen Enden gasdicht miteinander verbunden sind.

8. Kurzschlußschleife nach Anspruch 1, 2 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (1) aus einem bügelartigen Oberteil (11) und zwei mit dessen Enden ver­ bundenen, von der Oberkante der Fußplatte ausgehenden und sich senk­ recht zur Plattenebene erstreckenden Fortsätzen (7, 7′) gebildet ist und daß der Abstand der Bügelenden der Querschnittsdiagonale des Kernschenkels (5) ist.