DE975225C

DE975225C - Einrichtung zur induktiven Spaltmessung in Gas- und Dampfturbinen

Info

Publication number: DE975225C
Application number: DES40608A
Authority: DE
Inventors: Eberhard Braunersreuther
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1954-08-29
Filing date: 1954-08-29
Publication date: 1961-10-05

Description

Einrichtung zur induktiven Spaltmessung in Gas- und Dampfturbinen Die Erfindung bezieht sich auf eine induktiv arbeitende Spaltmeßeinrichtung für Gas- und Dampfturbinen, bei der durch Spaltveränderungen hervorgerufene Schwankungen der Induktivität eines Spulensystems mit Eisenkreis gemessen werden, dessen Kraftfeld durch den zu messenden Spalt sich über einen gegenüber dem Magnetsystem relativ bewegten Turbinenteil schließt.
Für den Aufbau des Magnetsystems derartiger Meßeinrichtungen bietet die Anwendung des an sich bekannten Topfmagnetsystems - wie es für viele Zwecke, darunter auch Abstands- bzw. Schichtmeßeinrichtungen Anwendung findet - in verschiedener Beziehung erhebliche Vorteile.
Die Erfindung behandelt das schwierige Problem, derartige Topfmagnetsysteme für die Spielmessung in Dampf- und Gasturbinen unter Berücksichtigung der sich durch die außerordentlich hohen Temperaturen und Drücke ergebenden schwierigen Verhältnisse verwendbar zu machen und hierbei einerseits eine wirksame Abdichtung des die Meßspule aufnehmenden Topfhohlraumes herbeizuführen, andererseits die Entstehung von die Messung beeinträchtigenden Streufeldern zu unterdrücken.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die dem Meßspalt zugekehrte Öffnung des Topfmagnetsystems durch eine dünnwandige Ringscheibe aus austenitischem Stahl abgeschlossen ist, die innen und außen einerseits mit dem Kern, andererseits mit dem Jochmantel des topfförmigen Magnetsystems abgedichtet verbunden ist.
Die Anwendung der zweifach - nämlich innen und außen - abgefangenen austenitischen Ringscheibe bietet die Möglichkeit, diese mit besonders geringer Wandstärke auszuführen, was zur Folge hat, daß die Meßspule nahezu bis an den Meßspalt herangeführt werden kann, so daß das auftretende, die Messung beeinträchtigende Streufeld denkbar gering gehalten werden kann, zumal die Scheibe selbst unmagnetisch ist. Infolge der hohen Warmfestigkeit der austenitischen Abschluß ringscheiben ergibt sich gleichzeitig trotz dünner Wandstärke ein sicherer Abschluß des Spulenraumes des Topfgehäuses gegenüber dem unter hohem Druck stehenden, von Dampf oder Gas erfüllten Maschinenraum.
Hervorzuheben ist ferner, daß die geringe Wandstärke der aus austenitischem Blech bestehenden Abschlußringscheibe zusammen mit der geringen Leitfähigkeit des austenitischen Stahles die Möglichkeit bietet, den elektrischen Widerstand in dem durch den Topfmagneten mit der abschließenden Ringscheibe gebildeten Kurzschlußkreis so groß zu halten, daß durch den geschlossenen Kurzschlußkreis keine die Messung störenden oder sie unmöglich machenden Wirkungen hervorgerufen werden, wie zahlreiche Ausführungen von erfindungsgemäß ausgebildeten Meßsystemen beweisen.
An sich sind Magnetsysteme mit einer Spulenabdichtung durch die die Schenkel einschließenden Teile aus unmagnetischem Material, wie Kunststoff, bekannt. Derartige Anordnungen sind jedoch für die außerordentlich schwierigen Verhältnisse bei Spaltmeßeinrichtungen für Dampfturbinen unbrauchbar und geben daher auch keine Anregung im Sinne der erfindungsgemäßen Lösung.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die zur Messung des Radial-bzw. Axialspieles einer Turbine dienende Spule I ist auf dem mittleren Schenkel eines topfförmigen Eisenkerns 2 angeordnet. Dieser Eisenkern möge in dem Gehäuse einer Dampfturbine so angeordnet sein, daß der Läufer 3 mit einem gewissen Abstand 4 an den offenen Schenkeln des Eisenkerns vorbeistreicht. In bekannter Weise beeinflußt der Läufer 3 in Abhängigkeit vom Abstand 4 die Induktivität der Spule, so daß dadurch der Abstand 4 meßbar ist. Eine aus Austenit bestehende verhältnismäßig dünnwandige Ringscheibe 5 dichtet den Spulenraum gegenüber dem Innenraum der Dampfturbine ab, so daß die Wicklungen der Spule I keinen schädlichen Wirkungen ausgesetzt sind. Die Ringscheibe 5 ist auf der Innen- und Außenseite mit dem Kern bzw. dem äußeren Jochkranz abgedichtet verbunden. Diese doppelseitige Abstützung macht es möglich, die Ringscheibe 5 mit einer verhältnismäßig geringen Wandstärke der Größenordnung von I bis 2 mm auszuführen, obwohl diese Scheibe im Betrieb Temperaturen von etwa 500 bis 6000 C und mehr bei hohen Drücken ausgesetzt sein kann. Die geringe Wandstärke der Ringscheibe erlaubt, die Spule I sehr nahe an den Meßspalt 4 zu verlegen.
Falls der Kern 2 mit der Spule I in einem rotierenden Maschinenteil angeordnet ist, muß die Scheibe 5 auch in der Lage sein, die auftretenden Zentrifugalkräfte aufzunehmen.

Claims

PATENTANSPRUCH: Einrichtung zur induktiven Spaltmessung in Gas- und Dampfturbinen, bei der die Meßspule innerhalb eines topfförmigen Eisenkerns angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Meßspalt (4) zugekehrte Öffnung des Topfmagnetsystems (2) durch eine dünnwandige Ringscheibe (5) aus austenitischem Stahl abgeschlossen ist, die innen und außen einerseits mit dem Kern, andererseits mit dem Jochmantel des Topfmagnetsystems abgedichtet verbunden ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 687 677, 859 372, 903 273; britische Patentschriften Nr. 489 030, 544498, 607 760; USA.-Patentschrift Nr. 2 548 599; Grimsehl, »Lehrbuch der Physik«, Bd. II, Teil 1, 1935, S. 409, 4IO; Paul M. P fl ier, »Elektrische Messung mechanischer Größen«, 2.Auflage, 1943, 5. 8, 86, Io8; Gebhard Henning, »Dauermagnettechnik«, I952, S. II9; Technical Report CDM 4, Ausgabe Oktober I947 der Metallurgy Division, Chemical Department der General Electric Company, Pittsfield, Mass., USA.