DE833259C - Geraet zum Messen der Unwucht eines Rotors - Google Patents

Description

• Gerät zum Messen der Unwucht eines Rotors Um Wuchtfehler eines Rotors zu messen, ist es bisher üblich gewesen, ihn in speziellen, von Stützfedern getragenen Lagerböcken anzuordnen. Bei seiner Rotation xerunsachen seine Unwuchten Schwingungen der lagerböcke. Diese Schwingungen werden mit Hilfe von tauchspulen in Wechsel spnnungen übersetzt und mit Hilfe eines kathodenstrahloszillographen dargestellt. Die Amplitude der aufgezeichneten Schwingungen ist ein mlaß für die Größe der Unwucht. Um die Ebene der Unwucht zu bestimmen, wird der Wuchtkörper axial von einer Lampe angestrahlt und das reflektierte Licht einer Photozelle zugeführt. Die Lichtstärke wird durch eine auf einer Stirnfläche des Körpers angebrachte Marke beeinflußt. Die Photozelle liefert eine Wechselspannung von der Frequenz der Drehzahl des Körpers. IDIas Minimum der Spannung kennzeichnet die Marke. Vergleicht man die Phasen der Unwucht- und der Markenspannung, so kann man daraus die Unwuchtebene, d. h. den Winkel, den diese Ebene mit Ider durch Marke und Drehachse gehenden Ebene bildet, bestimmen.
• Das bekannte Meßverfahren hat den Nachteil, daß die Messung nicht unter den nornalen Betriebsbedingungen erfolgt, unter denen der Rotor zu laufen hat. Dies kommt nicht nur in der speziellen Lagerung in gefederten Lagerböcken zum Ausdruck, sondern auch in dem Umstand, daß die bei der Messung benutzte Drehzahl im allgemeinen von der Betriebs, drehzahl abweicht.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Meßgerät zu schaffen, das die Unwuchten unter den Betriebsbedingungen zu messen gestattet, insbesondere bei extrem hohen IDrehmahlen, wie sie durch neuerdings entwickelte Luftlager erreichbar sind, nämlich Drehzahlen von mehr als 20 000 Ulmin bis hinauf zu 100 000 U/min. Erfindungsgemäß ist ein Kondensator in fester Lage zu den Lagern des Rotors angeordnet, wobei seine Kapazität durch Unwuchtschwingungen des Rotors periodisch verändert und mit Hilfe eines Oszillographen dargestellt wird. Die Kapazitätsänderungen geben ein Maß für die Größe der Unwucht. Zusammen mit der an sich bekannten, eingangs beschribeenen Phasenindikation durch Marke und Photozelle ermöglicht die erfindungsmäßige Meßmethode eine einwandfreie Bestimmung der Unwucht unter normalen Bertriebsbedingungen.
• Weitere Erfindungsgedanken betreffen die \ufzeichnung der Kapazitätsänderungen.
• I)ie Erfindung sei nunmehr an Hand der Abbildungen näher erläutert.
• Abb. La läßt das Prinzpi der Erfindung erkennen.
• N.lit 1 ist der Rotor bezeichnet, dessen Unwuchtschwingungen auszumessen sind. Er rotiert in den Zapfenlagern 2a und 2b. Ds Lager 2a ist mit einer radialen Bohrung versehen, um einen Kondensator, bestehend aus einem zur Bohrung konzentrisch angeordneten Zylinder 3 und einem ihn gegen die Innenfläche des lagers abschließenden Deckel 4 aufzunehmen. Seine Kapazität hängt noch von der Entfernung des Deckels 4 zum Lagerzapfen ab. Bei Unwuchtschwingungen führt sie daher periodische Veränderungen aus. Im Mittel beträgt die kapazitit etwa 5 bis 8 pF, aber die Anwendung der Ertiiidung ist nicht auf diese Größenordnung beschränkt. Der Kondensator 3, 4 ist nach einem weiteren Erfindungsgedanken ein Teil eines aktiven Zweipols 5, der an eine konstante Gleichspannung t gelegt ist. Sie beeinflußt den in den Zweipol fließencleii Strom, und eine von diesem Strom abgeleitete Sapnnung @ geht zu einem Kathodenstrahloszillographen 6, um dort über einer die Frequenz der Unwuchtschwingungen aufweisenden Zeitablenkspannung aufgezeichnet zu werden.
• Die Aufzeichnung ergibt etwa das in Abb. 2 wiedergegebene Bild V einer Sinusschwingung, tieren Amplitude der Größe der Unwucht proportional ist. Um auch die Unwuchtebene zu bestimmen. kann man von der an sich bekannten, eingangs beschriebenen Methode Gebrauch machen. Auf einer Strifnlfäche 7 des Rotors 1 ist (vgl. auch Abb. 1 b) eine Marke 8 aufgebracht, so daß das von einer nicht dar, gestellten Lichtquelle auf die Fläche 7 fallende und auf eine Photozelle reflektierte licht zu einem Photostrom Anlaß gibt, der ewta die unter V' im Oszillogramm der Abb. 2 angegebene Form hat, wobei die Spitzen von V' die lage der marke 8 kennzeichnen. Die Lage der Spitzen gegenüber den Scheiteln der Sinusschwingung V gestattet, die Unwuchtebene unmittelbar zu bestimmen. in Abb. 3 ist der aktive Zweipol in einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform dargestellt.
• Fr bersteht aus einer Pentode g und zwei in ihrem Anodenkreis liegenden Schwingungskreisen G1, L1 und C2, L2, von denen der letztere noch mit einem Dämpfungswiderstand R2 versehen ist und den Kundensator 3, 4 enthält, der an die Klemmen 13 anschließbar ist. Die beiden Schwingkreise sind durch den Trimmerkondensator C5 miteinander gekoppelt.
• Der erste Schwingkreis ist mit dem Steuergitter der Pentode gekeoppelt. Er ist lso selbsterregter Schwingungen fähig. Der zweite Schwingkreis ist auf den ersten abgestimmt. Jr entzieht dem ersten Schwingungsenreige, und zwr uach maßgabe der Kapzität von 3, 4. >iese Energie wird einer die Pentode speisenden Gleichspannungsquelle, die an die Klemmen 10 und 12 anschließbar ist, entnommen. der in den Anodenkreis durch die Klemme 12 fließende leichstrolll stellt ein Maß für die Kapazität des Kondensators 3, 4 dar. Sein oszillogramm kennzeihnet daher die Unwuchtschwingungen.
• Zur Kopplung des ersteii Schwingkreises mit den Steuergitter sind die Kapazität C3 und der Widerstand R@ vorgeschen, Über den Widerstand R1 ist das Steuergitter mit der Kathode verbunden. Die Anodenspanmung geht an einen vorzugsweise veränderlichen Abgriff der Induktivität L1 des ersten Schwingkreises. Der Abgriff ist durch einen Kondensator C4 mit der Kathode verbunden, um den Wechselstrom des ersten Schwingkreises von der Zuleitung zur Klemme 12 fernzuhalten. Das Schirmgitter der Pentode ist über einen Widerstand R4 auf konstantes Potential gelegt.
• Die Erfindung ist aber nicht an die Benutzung des Zweipols gebunden, sondern jede Darstellung der Kapazitätssxchwingungen der Kondensatoren 3,4 stellt eine Realisierung des Erfindungsgedankens dar. die Erfindung ist nicht auf den Kondensator 3. 4 zum Abgreifen der Unwuchtschwingungen beschränkt. Er ist durch Äquivalente ersetzbar, zu denen insbesondere Induktivitäten gehören. deren effektive Permeabilität durch die Unwuchtschwingungen beeinflußt wird.
• Im übrigen kann auch <1er Kondensator 3. 4 eine Fülle von Formen im Rahmen def Erfindung annehmen, insbesondere kann der Deckel von der Lagerschale oder von einem Teil derselben gebildet werden, insofern die Lagerschale aus Metall besteht.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Gerät zum Messen der Unwucht eines Rotors, gekennzeichnet durch einen in fester Lage zu den Lagern des Rotors angeordneten Kondensator, dessen Kapazität durch unwuchtschwingungen des Rotors periodisch verändert und mit Hilfe eines Oszillographen dargestellt wird.
2. 2. Gerät nach iiispruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondeiisator in einer radialen Ausbohrung eines 1 lagers angeordnet ist.
3. 3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator aus einem zur Bohrung konzentrisch angeordneten Zyl inder und aus einem ihn gegen die Innenfläche des Lagers abschließenden Deckel besteht, z.B. aus der Lagerschale.
4. 4. Gerät nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator den Gleichstromwiderstand eines aktiven Zweipols beeinflußt und daß die Änderungen der Kapazität dadurch gemessen werden, daß der oszillograph die Stromaufnahme des an konstanter Gleichspannung liegenden Zweipols aufzeichnet.
5. 5. Gerät nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch die Vereinigung der folgenden Merkmale: l)er aktive Zweipol besteht aus einer Pentode und zwei in ihrem Anodenkreis angeordneten Schwingkreisen, Der zweite Schwingkreis entheilt deti auf Idie Unwuchtschwingungen allsprechenden Kondensator und einen Dämpfungswiderstand. Der erste Schwingkreis ist mit dem Steuergitter der Pentode gekoppelt und selbsterregter Schwingungen fähig. Der zweite Schwingkreis ist auf den ersten im Mittel abbestimmt und entzieht dem ersten Energie nach Maßgabe der Kapazität des auf die Unwuchtschwingungen ansprechenden Kondensators.

   Der voll einer Gleichspannungsquelle in den Anodenkreis fließende Anodenstrom wird als Maß für die Kapazitätsänderungen oszillographiert.