DE577180C - Einrichtung zur Messung der Phase mechanischer Schwingungen rotierender Koerper - Google Patents

Description

• Einrichtung zur Messung der Phase mechanischer Schwingungen rotierender Körper Gegenstand des Hauptpatents ist eine Einrichtung zur Messung der Phase mechanischer Schwingungen rotierender Körper, bei der eine mit dem Prüfkörper umlaufende Leuchtvorrichtung synchron mit dem Umlauf des Prüfkörpers durch die Schwingungen selbst ein- und ausgeschaltet wird. Bei der Anordnung nach dem Hauptpatent erfolgt das Ein- und Ausschalten der Leuchtvorrichtung durch einen mechanischen Kontakt, welcher durch die bei dem Umlauf des Prüfkörpers entstehenden mechanischen Schwingungen betätigt wird. Die vorliegende Erfindung betrifft eine weitere Ausbildung dieser Einrichtung, durch welche mechanische Kontakte vermieden werden. Dies wird durch Benutzung an sich bekannter Einrichtungen erreicht, welche die mechanischen Schwingungen des Prüfkörpers in elektrische Schwingungen umsetzen. Der hierdurch gewonnene Wechselstrom wird auf die mit dem Prüfkörper umlaufende Leuchtröhre geschaltet, welche immer dann zum Aufleuchten kommt, wenn die Wechselspannung die Zündspannung der Leuchtröhre überschreitet. Die Leuchtröhre leuchtet daher gleichphasig mit den umgewandelten elektrischen Schwingungen und daher auch gleichphasig mit den durch die Unwuchtfehler erzeugten mechanischen Schwingungen auf.
• Um die Schwingungsphasen besonders deutlich sichtbar zu machen, ist es zweckmäßig, der Leuchtröhre den umgewandelten Wechselstrom über ein elektrisches Zwischenorgan in Gestalt eines besonders ausgebildeten Transformators zuzuführen, welcher den umgewandeltenWechselstrom derart umformt, daß derselbe besonders scharfe Spannungsspitzen aufweist. Hierdurch kann erreicht werden, daß jeweils nur ein ganz kurzes Aufleuchten der Leuchtröhre auftritt, so daß die Unwuchtfehler sehr scharf begrenzt erscheinen.
• Zur näheren Erläuterung des Wesens und der Wirkungsweise der Erfindung dient das im folgenden an Hand der Abbildungen beschriebene Ausführungsbeispiel. Von den Abbildungen zeigt Abb. i eine schematische Darstellung, insbesondere der Schaltung der neuen Einrichtung, während Abb. 2 den Verlauf der umgewandelten elektrischen Ströme darstellt.
• In der schematischen Abb. i bedeutet i das Aufnahmeorgan, 2 das Zwischenorgan und 3 dieAnzeigevorrichtung. DasAufnahmeorgan i besteht im wesentlichen aus einer trägen Masse .4, die in einem Gehäuse 5 angeordnet ist und hierbei durch stromempfindliche Elemente 6 gegen dieses Gehäuse abgestützt ist. Als stromempfindliche Elemente können z. B. hohleplättchen Verwendung finden. Die Federkraft dieser Kohleplättchen verleiht der Masse d. eine hohe Eigenschwingungszahl. Werden nun die Kohleplättchen mit Gleichstrom beschickt, z. B. in Brückenschaltung gemäß Abb. i, und wird vor der Benutzung durch den Widerstand 7 die Brücke abgeglichen, so fließt kein Strom im Brückenzweig. Wird nun die Einrichtung i in bestimmter Richtung z. B. an das Gehäuse einer laufenden Maschine angepreßt, so sind die Bewegungen der trägen Masse q. phasengleich mit den Erschütterungen der Maschine, und entsprechend entsteht im Brückenzweig eine phasengetreue elektrische Schwingung.
• Die so gewonnenen elektrischen Schwingungen' können unmittelbar zur Betätigung des Anzeigeorgans dienen oder werden vorteilhaft in dem Zwischenorgan,-, entsprechend umgewandelt. Die Anzeigevorrichtung 3 besteht aus einer Leuchtvorrichtung, z. B. einer Heliumröhre, die an den Bewegungen des zu untersuchenden mechanischen Systems teilnimmt. In Abb. i ist diese Einrichtung gezeichnet als Leuchtvorrichtung 8, die z. B. auf einer Scheibe 9 befestigt ist und synchron mit den Umdrehungen der als Beispiel angenommenen rotierenden Maschine umläuft. Über die Schleifringe io wird der Leuchtvorrichtung der Strom der Aufnahmeeinrichtung i zugeführt. Die Leuchtvorrichtung wird in entsprechenden Stellungen während der Rotation aufleuchten, sobald die Zündspannung der Leuchtvorrichtung überschritten ist.
• Da der Verlauf der elektrischen Schwingung jedoch in der Nähe des Maximalwertes sich mit der Zeit verhältnismäßig wenig ändert, wird die Anzeige der Leuchtvorrichtung verhältnismäßig breit werden. Um diesen Nachteil zu beheben, wird erfindungsgemäß ein Zwischenglied 2 eingeschaltet, das ausgezeichnete Werte der von dem Aufnahmeorgan gelieferten elektrischen Schwingungen durch stark ausgeprägte Spannungsspitzen. anzeigt: Eine solche Einrichtung besteht gemäß Abb. i z. B. aus einem Transformator, dessen Kern durch geeignete Wahl des Ouerschnittes und der Eisensorte so dimensioniert ist, daß die magnetische Sättigung schon bei geringen Momentanwerten des Wechselstromes eintritt. In Abb. i ist ein derartiger Transformator gezeichnet, dessen Kern aus Permalloy besteht .und Einschnürungen des aktiven Eisenquerschnittes aufweist. Die primäre Wicklung wird an den von der Aufnahmevorrichtung gelieferten Strom gelegt, während die Sekundärwicklung mit hoher Windungszahl an die Anzeigevorrichtung gelegt wird. Wird dieser Transformator mit sinusförmigem Wechselstrom gespeist, so wird infolge des Einflusses des Kernmaterials und der Formgebung desselben schon bei niedrigen Werten Sättigung erreicht. Der im Eisen des Transformators verlaufende Flux zeigt demnach eine Gestalt etwa gemäß Abb. 2, Kurve A. Das Hindurchgehen des Fluxes durch Null erzeugt also eine sehr scharfe Spannungsspitze von kurzer Dauer, da die Fluxänderung sehr groß wird. Diese Spannungsspitzen in der Sekundärwicklung sind durch Kurve B in Abb. 2 dargestellt. Bedeutet die Gerade C die Zündspannung der Leuchtvorrichtung, so ist ersichtlich, daß diese Leuchtvorrichtung in kurzen und scharfen Lichtblitzen aufleuchtet, da die Unterschiede zwischen Zündspannung und Löschspannung im Vergleich zu den emporschnellenden Spannungsspitzen des Transformators zu vernachlässigen sind. Wird der Leuchtvorrichtung außerdem noch eine Vorspannung gegeben, so lassen sich die Zündungen der einen Seite aufheben, so daß lediglich beim Durchgang des Fluxes durch Null in einer Richtung scharfe Lichtblitze erhalten werden. Eine etwaige Pliasenverschiebung infolge der Einschaltung des Zwischengliedes kann als konstanter Wert ein für alle Mal berücksichtigt werden.
• Die Wirkungsweise der Einrichtung sei kurz an dem Beispiel der Untersuchung einer rotierenden Maschine gezeigt. Diese Maschine führe z. B. infolgeUnbalancen des Rotors störende Schwingungen aus. Zur Untersuchung wird zunächst das Anzeigeorgan 3 auf der Welle der Maschine befestigt, so daß die Vorrichtung 3 synchron mit der Maschine umläuft. Nunmehr wird das Aufnahmeorgan i beispielsweise in horizontaler Richtung an das eine Wellenende oder Lager der Maschine gehalten. Durch die Erschütterungen der Maschine entstehen Schwingungen des Lagers gegenüber der Masse., und es entsteht in dem Transformator eine Spannung gemäß Kurve B der Abb. 2. Die rotierende Leuchtvorrichtung wird also in ganz bestimmten Stellungen während der Rotation aufblitzen, und es wird infolge der raschen Wiederholung der einzelnen Blitze eine scheinbar feststehende Leuchtmarke entstehen. Die Lage dieser Leuchtmarke kann etwa an einer feststehenden Skala in Winkelteilung abgelesen werden. In Abb. i leuchte z. B. die Leuchtvorrichtung in der durch 45 ° gekennzeichneten Stellung auf. Wird nun die Maschine stillgesetzt und der Rotor so gedreht, daß die Leuchtröhre auf die Stellung von 45 ° an der festen Skala zeigt, so ergibt sich, daß in dieser Stellung des Rotors die horizontalen Schwingungen durch Null hindurchgehen. Daraus kann dann z. B. in bekannter Weise auf die Lage der Unbalance selbst geschlossen werden.
• Derartige Versuche können nun weiter so ausgedehnt werden, daß das Gehäuse einer Maschine oder auch deren Fundament svsteinatisch abgetastet wird. Das leicht zu handhabende Aufnahmeorgan kann an beliebigen Stellen in Verbindung mit der zu untersuchenden Maschine gebracht werden, während das Anzeigeorgan sofort die jeweilige Phase anzeigt. Aus derartigen Messungen ergibt sich sofort, ob in einer Maschine z. B. nur eine statische oder aber eine dynamische Unbalance vorhanden ist. Ferner können ohne weiteres auch die Schwingungen in verschiedenen räumlichen Richtungen untersucht werden.
• Sollen die Phasendifferenzen zwischen zwei Schwingungen gemessen werden, so wird vorteilhaft auf der rotierenden Scheibe eine zweite Leuchtvorrichtung angeordnet, die durch eine besondere Aufnahmevorrichtung gesteuert wird. Der Winkelabstand zwischen den Aufleuchtstellen der beiden Leuchtvorrichtungen gibt dann bei bekannter Rotationsgeschwindigkeit sofort die Phasendifferenz z. B. in Sekunden an. Eine derartige Einrichtung kommt z. B. in Frage, wenn die von einer Maschine in die weitere Umgebung abgestrahlten Schwingungen z. B. zum Zwecke der Bestimmung der Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Erschütterungswellen im Erdboden untersucht werden sollen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zur Messung der Phase mechanischer Schwingungen rotierender Körper nach Patent 550 447, gekennzeichnet durch die Anwendung, an sich bekannter Einrichtungen, welche die von dem rotierenden Körper erzeugten mechanischen Schwingungen in elektrische Schwingungen umsetzen, z. B. mittels einer zwischen Mikrophonen angeordneten trägen Masse. a. Einrichtung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch die Anordnung eines Transformators, in dem die elektrischen Schwingungen derart umgewandelt werden, daß ausgezeichnete Stellungen durch scharfe Spannungsspitzen angezeigt werden. 3. Einrichtung nach Anspruch i und a, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern des Transformators durch geeignete Wahl des Querschnittes und der Eisensorte (Permalloy) so dimensioniert ist, daß die magnetische Sättigung schon bei geringen Monientanwer ten des Wechselstromes eintritt. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei an sich bekannter Anwendung einer Glimmlampe als Anzeigevorrichtung die Glimmlampe eine Vorspannung erhält, deren Wert dicht unterhalb der Zündspannung liegt. 5. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Anzeigevorrichtung mehrere Glimmlampen angeordnet sind, die je einem besonderen Aufnahmeorgan zugeordnet sind.