DE3443005A1

DE3443005A1 - Sonde zur kapazitiven ventilhubmessung

Info

Publication number: DE3443005A1
Application number: DE19843443005
Authority: DE
Inventors: Johannes Dr.-Ing. DDR 9560 Zwickau Nickol; Hubert Dipl.-Ing. DDR 8101 Hermsdorf Schmidt; Peter Dr.-Ing. DDR 8030 Dresden Zosel
Original assignee: Pumpen und Verdichter VEB
Current assignee: Pumpen und Verdichter VEB
Priority date: 1984-02-20
Filing date: 1984-11-26
Publication date: 1985-08-22
Also published as: CS256941B1; DD232617A3; CS1005284A1

Description

Sonde zur kapazitiven Ventilhubmessung
Die Erfindung betrifft die Gestaltung von Sonden zur kapazitiven Ventilhubmessung, vorzugsweise bei Kolbenverdichterarbeitsventilen.
Es ißt hekanat, bei Forschungs- und Entwicklungsarbeiten den Ventilplattenhub czuf verschiedene Weise mit handelsüblichen oder eigens produzierten induktiven oder kapazitiven Sensoren über ein elektrisches Signal aufzunehmen.
Derartige Aufnehmer sind in ihrer universellen Anwendbarkeit bei miniaturisierter Ausführung relativ kompliziert herzustellen und zur Meßsignaldarstellung an aufwendige Meßwertverarbeitungssysteme gekoppelt. Diese Art Aufnehmer fand sicher auch deshalb für gleichfalls notwendige Aufgaben der Überwachung oder bei der Inbetriebnahme, vor allem bei mittelgroßen und großen Kolbenverdichtern, keine breitere Anwendung. Die bekannten Wegaufnehmer sind meistens auch aus Materialien hergestellt, für die eine Betriebstemperatur unter der der zugelassenen Verdichtungsendtemperaturen festge ,t ist oder die empfindlich auf bestimmte Fördermedien, wie Sauerstoff, Methan, Chlorgas u.a. reagieren. Die bekannten Wegaufnehmer müssen in der Regel so in den Ventil körper eingebaut werden, daß mechanische Veränderungen am serienmäßigen Ventilkörper unvermeidbar sind, ein schnelles Ein-und Ausbauen des Aufn£hmers ohne Ventilausbau nicht möglich ist oder der Dauerbetrieb von Verdichtern mit eben diesen eingebauten Aufgnehmern wegen ihrer ungenügenden Haltbarkeit nicht garantiert werden kann.
Das Ziel der Erfindung besteht darin, die vorgenannten Nachteile der bekannten Wegaufnehmer weitestehend auszuschalten und eio Lösung durch eine einfache, gegen Wärme-, Druck-und mechanische Belastung unempfindliche Sonde zu finden.
Der Erfindung liegt die Auf gabe zugrunde einerseits eine geeignete Einrichtung zur Messung der Ventilplattenbewegung bei Kolbenverdichterarbeitsventilen ohne wesentliche bauliche Veränderungen an der Ventilpartie und gleichzeitig der Durchbiegung des Ventilkörpers im Kurzzeit- und/oder Dauerbetrieb zu finden und andererseits den Ventilplattenhub ohne Zeitverzögerung möglichst linearproportional darzustellen, um eine Sofortaussage über Schirmbild (Display) oder Oszillogratnm ohne aufwendige Umseichen- bzw. Auswerteverfahen treffen zu kannen oder auch ftir die rechnergesteuerte etriebsüberwachung Signale zur Analyse der sogenannten Ventilöffnungs- und -schließwinkel, des Ventilhubes und seiner zeitlichen Verlaufsparameter (Frequenz, Amplitude, Öffnungs und Schließgesc:rruindigeit) zur Feststellung von Fehlern, auch von Taumelbewegungen der Ventilplatte, zu bilden und bereitzustellen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein mit einem Tastkopf vormontierter Sondenhalter in eine vorgesehene Montageöffnung im Ventilgehäusedeckel ohne Demontage oder mechanische Veränderungen an den Ventilen in das das Ventil aufnehmende Gehäuse eingeführt ist, wobei der je nach Ventilausführung gestaltete Tastkopf durch ein Formstück geringer Dielektrizitätskonstante elektrisch isoliert in einem Durchströmkanal des orlginalen Ventilkörpers angeordnet ist und der metallische Tastkopf an der Stirnseite zur Ventilplatte eine zur Ventilplattendicke proportionale Abschrägung aufweist.
Ein weiteres erkmal der Erfindung besteht darin, daß der Tastkopf neben der stirnseitigen Abschrägung eine weitere Fläche mit einem konstanten Abstand zum Ventilkörper bildet.
Ein anderes Kennzeichen der Erfindung ist, daß ein Tastkopf anstelle der ausführung mit stirnseitiger Abschrägung einen parallelen Abstand zur Ventilplatte bildet.
Die Erfindung ist darüberhinaus dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde als eine Vorrichtung mit einem starren Sondenhalter kraft- und formschldssig in der Stopfbuchse am Ventilgehäusedeckel fixiert ist.
Schließlich zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, daß die Sonde in einer größeren Anzahl als Eins zur Signalgewinnung an einem Ventilkörper angeordnet und über einen gemeinsamen Oszillator geschaltet ist.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den zugehörigen. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen Fig. 1: Gesamtaufbau der Sonde Fig. 2: eingebauter Tastkopf mit Kodensatorflächenänderung proportional zum Ventilplattenhub Sig. 3: eingebauter Tastkopf mit Kondensatorabstandsänderung.
Nach P, 9 ist die vormontierte Sonde mit einem fastkopf 2 und einem Sondenhalter 1 durch eine entsprechend bemessene gewindebohrung im Ventilgehäusedeckel 7 in das das Ventil aufnehmende Gehäuse eingeführt und mit dem Isolatorformstück 3 in einem Durchströmkanal des originalen Ventilkörpers4 angeordnet, so daß der Sondenkopf zur Ventilplatte 5 einen Kondensator bildet, dessen Grundkapazität bei ruhender Ventil platte 5 durch eine besondere Gestaltung des Tastkopfes 2 nach Fig. 2 oder Fig. 3 über Flächengröße und -abstand festgelegt werden kann. Der Tastkopf 2 ist nach Fig. 2 durch eine stirnseitige Abschrägung zur Ventilplatte 5 so gestaltet, daß vor allem mit dem Ventilplattenhub h eine Kapazitätsänderung entsteht und durch die Bewegung der Ventilfederplatten 6 kein oder nur ein untergeordneter E:influß auf das Meßsignal zustande kommt.
Der Sondenhalter 1 ist in der Stopfbuchse 8 so fixiert, daß gemäß Fiq. 1 zwischen Tastkopf 2 und Ventil körper 4 ein Spalt s entsteht und damit ein weiterer Kondensator gebildet wird, der sich mit der durch die Druckbelastung bei Compression bzw. Expansion im Arbeitsraum verursachten Durchbiegung des Ventilkörpers 4 ändert, so daß mit nur einer Sonde die Kapazitätsänderung bei Ventilplattenhub und die Kapazitätsänderung durch Ventilkörperverformung erfaßt werden kann, weil beide Einflüsse zeitlich nacheinander und mit unterschiedlichem Übertragungsfaktor der Signalgewinnung wiedergegeben werden.
Ist der Sondenhalter 1 elastisch gestaltet und beim Sondeneinbau der Tastkopf 2 kraftschlüssig au9 dem Ventilkörper 4 angeordnet, so wird nur die Kapazitätsänderung von den Ventilplattenhubbewegungen erfaßt.
Der aus dem das Ventil aufnehmenden Gehäuse herausragende Teil des Sondenhalters 1 ist nach dem Einpassen in den Ventilkörpor 4 mit einer einschraubbaren Stopfbuchse 8 im Ventilgehäusedeckel 7 elektrisch isoliert abgedichtet und dabei bezüglich seiner Einbaulage kraft- bz. , formschlüssip fixiert.
Nach Fig. 3 ist die Sonde so gestaltet, daßder Tastkopf 10 entsprechend Fig. 2 im Saugventilsitzkörper ii angeordnet ist, jedoch durch die zur Sondenachse rechtwinklige Stirnseite einen parallelen Abstand zur Ventilplatte bildet und sich mit dem Ventilplattenhub h eine hyperbolische Kapazitätsänderung ergibt.
Gegenüber den bekannten Meßverfahren ist die Sonde in ihrer erfindungsgemäßen Gestaltung und Anwendung so einfach und kostengünstig ausgeführt, daß damit bei jedem Verdichterabnahmeversuch die meßtechnische Erfassung der Ventilhubkurve und daraus eine Beurteilung der Ventilarbeitsweise vorgenommen werden kann.
Für die besonders hochbelasteten Arbeitsventile lassen sich somit Aussagen über ihre Zuverlässigkeit ableiten und dadurch auch der Gebrauchswert solcher Anlagen erhöhen.
Bei Dominieren geforderter hoher Zuverlässigkeit von Aggregaten, die bei Störung bzw. Ausfall relevante Ökonomische Verluste verursachen, wie z.B. innerhalb großtechnischer chemischer Prozeßabläufe, ergeben sich mit der Anwendung der erfindungsgemäßen Lösung gute Möglichkeiten zur ständigen Überwachung und vorbeugenden Diagnose der hochbelasteten Arbeitsventile.

Claims

Patentansprüche: 1. Sonde zur kapazitiven Ventilhubmessung, vorzugsweise bei Kolbenverdichterarbeitsventilen, die in bekannter Ausftihrung als induktive oder kapazitive Sensoren die Ventilplattenbewegung erfassen, als elektrisches Signal naohbilden und Meßwertverarbeitungssystemen zuleiten, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit einem Tastkopf (2) vormontierter Sondenhalter (1) in eine vorgesehene Montageöffnung im Ventilgehäusedeckel (7) ohne Demonta.g,e oder mechanische Veränderungen an den Ventilen in das das Ventil aufnehmende Gehäuse eingeführt ist, wobei der je nach Ventilausführung gestaltete Tastkopf (2) durch ein Formstück (3) geringer I)ielektrizitätskonstante elektrisch isoliert in einem Durchströmkanal des originalen Ventilkörpers (4) angeordnet ist und der metallische Tastkopf (2) an der Stirnseite zur Ventilplatte (5) eine zur Ventilplattendicke proportionale Abschrägung aufweist.
2. Sonde zur kapazitiven Ventilhabmessung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der astkopf (2) neben der stirnseitigen Abschrägung eine weitere Fläche mit einem konstanten Abstand (s) zum VentilkÖrper (4) bildet.
3. Sonde zur kapazitiven Ventilhubmessung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Tastkopf (10) anstelle der Ausführung mit stirnseitiger Abschrägung (2) einen parallelen Abstand zur Ventilplatte (5) bildet.
4. Sonde zur kapazitiven Ventilhubmessung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie als eine Vorrichtung mit einem starren Sondenhalter (1) kraft- oder ist schlüssig in der Stopfbuchse (8) am Ventilgehäusede';kel (7) filiert ist.
5. Sonde zur kapazitiven Ventilhubmessung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie in einer größeren Anzahl als ins zur Signalgewinnung an einem Ventilkörper (4) angeordnet und über einen gemeinsamen Oszillator (9) geschaltet ist.