DE654077C - Elektrisches Drehschwingungsmessgeraet - Google Patents

Elektrisches Drehschwingungsmessgeraet

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DE654077C
DE654077C DES109500D DES0109500D DE654077C DE 654077 C DE654077 C DE 654077C DE S109500 D DES109500 D DE S109500D DE S0109500 D DES0109500 D DE S0109500D DE 654077 C DE654077 C DE 654077C
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DES109500D
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01HMEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H1/00Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector
    • G01H1/10Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector of torsional vibrations

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

  • Elektrisches Drehschwingungsmeßgerät Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Dr ehschwingungsmeßgeräte, die aus einem mit dem umlaufenden Prüfkörper zwangsläufig verbundenen Tragglied und einer mit letzterem elastisch gekuppelten, mit umlaufenden trägen Masse bestehen, wobei der eine dieser beiden elastisch gekuppelten Teile als ein aus Ringmagneten bestehendes Polrad und der andere als Ankerglied einer elektromagnetischen, Wechselströme erzeugenden Vorrichtung ausgebildet ist. Die bekannten Geräte dieser Art haben den Nachteil, daß die Ströme keine Proportionalität zu dem jeweiligen Verdrehungswinkel besitzen, so daß die Geräte zu Meßzwecken nicht ohne weiteres zu verwenden sind; sie ergeben niemals exakte Messungen und können lediglich ganz groben Kontrollzwecken dienen.
  • Dem elektrischen Drehschwingungsanzeiger g erna äß der Erfindung haftet dieser Mangel nicht an. Denn bei ihm ist der Anker im Verhältnis zu' den Polschuhen so ausgebildet und angeordnet, daß der Kraftlinienfluß bei jeder Winkelstellung.des Ankers zu den Polen konstant bleibt, so daß die erzeugte elektromotorische Kraft lediglich abhängig ist von der für einen bestimmten Schwingungswinkel einander gleichen Zahl der ein- und austretenden Windungen. Die erzeugten Ströme sind dann genau proportional der Schwingungsgeschwindigkeit und bei konstanter Schwingungsfrequenz dem Verdrehungswinkel. Um dies zu erreichen, wurde der Anker als Ringanker ausgebildet, der konzentrisch zu den Ringmagneten angeordnet ist. Dieser Ringanker trägt eine Wicklung, derart (bei mehrpoliger Anordnung mehrere Wicklungen), daß die Polbreite geringer ist als die Wicklungsbreite. Diese Anordnung eines Ringankers ergibt außerdem für schnell umlaufende Uaschinen eine sehr einfache und betriebssichere Bauart.
  • Es sind bereits Erschütterungsmesser- zur Messung hin und her gehender mechanischer Vibrationen in Bauteilen bekannt, bei denen ebenfalls innerhalb eines genügend großen Bereiches Proportionalität zwischen Auslenkung und induziertem Strom vorhanden ist. Bei diesen Erschütterungsmessern ist ein mit einer oder mehreren Wicklungen versehener Schwinganker zwischen paarweise angeordneten Elektromagneten schwingbar gelagert. Die festen Magnetspulen sind dabei so hintereinandergeschaltet, daß in der Nulllage des schwingenden Ankers die magnetischen Kraftlinien jedes Magnetpaares in gleicher Zahl, aber entgegengesetzter Richtung durch die zugehörige Ankerspule gehen. Diese Anordnung ist jedoch nicht zur Messung von Drehschwingungen an schnell um, laufenden Maschinen geeignet.
  • Die Figuren zeigen eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes. Es stellen dar: Fig. z einen Längsschnitt nach der Linie A-B der Fig. Fig.2 einen Querschnitt nach der Linie C-D der Fig: i, wobei jedoch das äußere Gehäuse der Vorrichtung weggelassen ist.
  • Die an das umlaufende, die Drehsch-%vin,-@ gungen ausführende Wellenende angeflansc-b;@& Konusnabe i mit der Verlängerung ia ttä##^ den Anker :2 mit den Wicklungen 5. Dieser: Anker mit- seinen Wicklungen macht die-Schwingungen der Welle mit. Die auf dem Wellenzapfen ia gelagerte träge Masse trägt das Polrad 3 ; sie wird durch leichte Federn 4. mitgenommen und läuft mit gleicher Drehzahl der Welle, wobei die Schwingungen der Welle infolge Zwischenschaltung der federnden Verbindung nicht mit übertragen werden. Normalerweise wird also das Polrad gegenüber -den Wicklungen 5 des Ankers 2 eine Mittellage einnehmen. Treten Schwingungen auf, so schwingt der mit der Welle starr gekuppelte Anker mit Bezug auf die Pole, und in den Windungen wird ein Wechselstrom erzeugt. Polrad und Anker können in ihrer Anordnung naturgemäß untereinander vertauscht werden.
  • Der Kraftlinienv erlauf entspricht der angedeuteten Pfeilrichtung in Fig. 2. Die Kraftlinien treten an dem mit S bezeichneten Südpol (bei mehrpoliger-Anordnung an den Südpolen) aus und sättigen das Eisen des Ankers 5, durchfließen den Anker bzw. die Ankerteile in der angedeuteten Weise und treten am Nordpol aus dem Anker wieder aus. Die Kraftlinien oder das Feld können von einem permanenten oder Elektromagneten erzeugt werden. Durch die konzentrische Anordnung des Ringankers kann der Anker beliebig verdreht werden, ohne daß das an den Polen bestehende Feld sich ändert, da der Abstand des Ankers von den Polen konstant bleibt. Der Fluß des Feldes ist also konstant.
  • Jede auf dem Anker untergebrachte Wicklung liegt im Luftspalt der Polschuhe, ist aber um soviel breiter als der zugehörige Polschuh, so daß bei jeder Ankerstellung die Polbreite überdeckt wird. Hierdurch wird erreicht, daß die im Polspalt befindliche Windungszahl immer die gleiche ist. Bei Erzeugung von Schwingungen dienen demnach lediglich die in den Polspalt ein- oder austretenden Windungen zur Erzeugung von Wechselstrom. Die Anzahl der geschnittenen Windungen ist also ausschließlich abhängig vorn Verdrehungswinkel der Welle.
  • Der Wicklungssinn unter entgegengesetzten Polen ist naturgemäß ebenfalls den Polen entsprechend entgegengesetzt, damit bei Reihenöder Parallelschaltung der einzelnen Wicklungssegmente die in den' Windungen erzeugten Ströme addiert werden. Der durch Schwingungen erzeugte Wechselstrom ist bei der dargestellten und im vorigen erläuterten Maschine in jedem Augenblick der Schwingungsgeschwindigkeit proportional. Hat man es mit einer harmonischen (sinusförmigen) Schwingung zu tun, wie das bei Resonanzen @mer annähernd der Fall ist, so ist der :,chselstroin für ein und dieselbe Frequenz '-demnach proportional dein Schwingungsausschlag. Ein in den Stromkreis eingeschaltetes Amperemeter, das den effektiven Wert des Wechselstromes mißt, gibt dann zugleich die Schwingungsausschläge an. Ganz allgemein kann aber für eine bestimmte Anlage das Gerät auch geeicht werden, wenn man die Anzeige mit der Aufzeichnung eines Torsiographenvergleicht. Durch elektrische Frequenzmesser kann in bekannter Weise die Frequenz des Stromes Lind damit auch die Eigenschwingungszahl der Welle gemessen werden.
  • Die träge Masse wird, wie bereits oben erwähnt, durch Federn mitgenommen; das ganze System besitzt eine Eigenschwingungszahl, die so niedrig wie möglich zu halten ist. Die träge Masse wird also mehr oder weniger große langsame Eigenschwingungen um die Wicklungsmitte ausführen, die ebenfalls Ströme hervorrufen.' Die Eigenschwingungszahl muß daher so niedrig sein, daß sie keinen meßbaren zusätzlichen Strom ergibt. Durch die früher beschriebene Anordnung der Wicklung spielt die Stellung des Pöles zur Ankerwicklung keine Rolle, da ja die Wicklung so breit vorgesehen wird, daß sie immer die Breite des Polschuhes überdeckt. Die elektrischen Verhältnisse der Maschine sind also folgende Die Eigenschwingung der trägen Masse übt keinen Meßfehler auf die Einrichtung aus. Der Kraftlinienfluß der magnetischen Felder ist und bleibt konstant, wenn der Ringanker zum Felde Verdrehungen bzw. Schwingungen.ausführt.
  • Die im Felde der Pole' liegenden Ankerwindungen haben konstante Anzahl, und es wird ein Wechselstrom nur dadurch erzeugt, daß ein- oder austretende Windungen Kraftlinien schneiden.
  • Die Anzahl der schneidenden Windungen ist proportional dein Verdrehungswinkel des Ankers bzw. der Welle.
  • Es gilt somit folgende Gleichung: Hierin bedeutet EMK die elektromotorische Kraft, Z die Anzahl der von den Kraftlinien geschnittenen Drähte, die Drehzahl bzw. die Frequenz, 0 den Kraftlinienfluß und io-s einen Faktor. Da 0 konstant ist, ist also die EMK lediglich abhängig von Z und d. h. von der Anzahl der geschnittenen Windungen und der Frequenz. Es ist also der Wechselstrom in jedem Augenblick proportional der Schwingungsgeschwindigkeit. Ist die Frequenz konstant, was meistens für eine bestimmte Anlage der Fall ist, so entspricht demnach der Strom dein Verdrehungswinkel der Welle.
  • Alle bis heute bekannten elektrischen Drehschwingungsmeßgeräteweisen dieses wichtige Merkmal nicht auf. Diese dem Erfindungsgegehstand zugrunde liegenden Eigenschaften gestatten es ferner, bei wechselnder Frequenz durch Anwendung von Drossel und Kondensator die Frequenz zu kompensieren, so daß das Gerät direkt in Winkelgraden geeicht werden kann.
  • Der in der Ankerwicklung erzeugte Strom wird in bekannter Weise mittels Bürsten 6 gemäß Fig. z dem feststehenden Schleifring zugeführt, wo er für die weitere Messung abgenommen werden kann.

Claims (1)

  1. PATENTANSPFU Cfl Elektrisches Drehschwingungsmeßgerät, das aus einem mit dem umlaufenden-Prüfkörper zwangsläufig verbundenen Tragglied und einer mit letzterem elastisch gekuppelten, mitlaufenden trägen Masse besteht, wobei der eine dieser beiden elastisch gekuppelten Teile als ein aus Ringmagneten bestehendes Polrad und der andere als Ankerglied einer elektromagne tische Wechselströme erzeugenden Vorrichtung ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker die Form eines Ringankers hat, der konzentrisch zu den Ringmagneten angeordnet ist, und daß die Wicklungsbreite der Wicklung(en) des Ankers größer ist als die Polbreite der zugehörigen Pole, derart, daß der Fluß des Feldes bei jeder beliebigen Stellung des Ankers und die Anzahl der im Kraftlinienfeld liegenden Windungen konstant sind.
DES109500D 1933-05-28 1933-05-28 Elektrisches Drehschwingungsmessgeraet Expired DE654077C (de)

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DE654077C true DE654077C (de) 1937-12-13

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ID=7529565

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DE (1) DE654077C (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1098216B (de) * 1956-04-06 1961-01-26 Miroslav Prochazka Torsionsschwingungsmessgeraet zum Aufnehmen und Messen von Drehschwingungen mittels elektrischer Spannungen

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1098216B (de) * 1956-04-06 1961-01-26 Miroslav Prochazka Torsionsschwingungsmessgeraet zum Aufnehmen und Messen von Drehschwingungen mittels elektrischer Spannungen

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