NO753568L

NO753568L -

Info

Publication number: NO753568L
Application number: NO753568A
Authority: NO
Inventors: N G Stalberg
Original assignee: Ibm
Priority date: 1974-11-13
Filing date: 1975-10-23
Publication date: 1976-05-14
Also published as: SE391031B; JPS5172350A; SE7414241L; DE2546475A1; GB1506263A; FR2291483A1; FR2291483B1

Description

Anordning for å måle'.temperatur,Device for measuring temperature,

Oppfinnelsen angår en anordning for å måle temperatur i et første mekanisk del hvis temperatur skal måles og som er bevegelig i forhold til den andre mekanisk del, omfattende en seriekrets som inneholder en temperaturfølsom motstand i den første del og en induksjonsspole. The invention relates to a device for measuring temperature in a first mechanical part whose temperature is to be measured and which is movable in relation to the second mechanical part, comprising a series circuit containing a temperature-sensitive resistance in the first part and an induction coil.

En vanlig måte å måle temperatur i et mekanisk element er å anbringe en varmefølsom motstand inntil elementet og måle motstanden i dette element som funksjon av temperaturen. Denne måte blir noe vanskeligere hvis det mekaniske element er bevegelig i forhold til omgivelsen. En tidligere kjent måte for å måle motstandsverdien i et temperaturfølsomt element som er anordnet inntil en bevegelig mekanisk del, er å forbinde motstandselementeb via sleperier med en ytre krets. Ulempen ved denne måte er at den elektriske overføring via .sleperingene kan bli meget komplisert og usikker. A common way to measure the temperature in a mechanical element is to place a heat-sensitive resistance next to the element and measure the resistance in this element as a function of the temperature. This method becomes somewhat more difficult if the mechanical element is movable in relation to its surroundings. A previously known way of measuring the resistance value in a temperature-sensitive element which is arranged next to a movable mechanical part is to connect the resistance elementb via cables with an external circuit. The disadvantage of this method is that the electrical transmission via the drag rings can become very complicated and uncertain.

Det er videre foreslått induktiv overføring fra tempe-raturfølsom motstandselement i en bevegelig del, til og omgive-lsene. Da forbindes kretsen med den temperaturfølsomme motstand i den bevegelige mekansike del med en ytre målekrets via en induktiv giver på den bevegelige del som passerer en induktiv mottager på den faste omgivelsesdel. På denne måte koples i det minste midlertidig den temperaturfølsomme motstand med målekretsen i omgivelsen slik at temperaturen kan måles. Ulempen ved denne måte består i at det kan bli vanskelig å kalibrere målekretsen slik at denne virkelig gir en pålitelig gjengivelse av motstandsverdien for det temperaturfølsomme motstandselement og derved en pålitelig taperaturverdi. Inductive transfer from a temperature-sensitive resistance element in a moving part to the surroundings has also been proposed. Then the circuit with the temperature-sensitive resistance in the moving mechanical part is connected to an external measuring circuit via an inductive sensor on the moving part which passes an inductive receiver on the fixed surrounding part. In this way, the temperature-sensitive resistance is at least temporarily connected to the measuring circuit in the environment so that the temperature can be measured. The disadvantage of this method is that it can be difficult to calibrate the measuring circuit so that it really gives a reliable reproduction of the resistance value for the temperature-sensitive resistance element and thereby a reliable loss value.

Hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe en anordning av den innledningsvis nevnte art som ikke har de ovenfor nevnte ulemper og gir et mere nøyaktig måleresultat. The purpose of the invention is to provide a device of the type mentioned at the outset which does not have the above-mentioned disadvantages and gives a more accurate measurement result.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved at seriekretsen videre inneholder minst en kondensator hvis ene pol er festet på den første del og hvis andre pol er festet på den andre del, at en vekselstrømgenerator er innrettet til å levere en vekselstrøm til seriekretsen, og at en detektorkrets som er koplet med seriekretsen, er innrettet til å detektere en signaltilstand i seriekretsen som et mål for motstandsverdien i den temperaturfølsomme motstand og dermed som et mål for temperaturen i den første del når resonans opptrer i seriekretsen. This is achieved according to the invention in that the series circuit further contains at least one capacitor whose one pole is fixed on the first part and whose other pole is fixed on the second part, that an alternating current generator is arranged to supply an alternating current to the series circuit, and that a detector circuit which is connected to the series circuit, is arranged to detect a signal state in the series circuit as a measure of the resistance value in the temperature-sensitive resistor and thus as a measure of the temperature in the first part when resonance occurs in the series circuit.

Ytterligere trekk ved oppfinnelsen vil fremgå av kravene 2-8. Further features of the invention will appear from claims 2-8.

Oppfinnelsen skal nedenfor."forklares nærmere under henvisning til tegningene. Fig. 1 viser skjematisk en temperaturmåleanordning ifølge oppfinnelsen anordnet i krysshode i en dieselmotor. The invention will be explained in more detail below with reference to the drawings. Fig. 1 schematically shows a temperature measuring device according to the invention arranged in a crosshead in a diesel engine.

Fig. 2 viser skjematisk to forskjellige utførelserFig. 2 schematically shows two different designs

av overføringskondensatoren i anordningen ifølge oppfinnelsen. Fig. 3 visæ et koplingsskjerna for kretsen for tempe-raturmålingen ifølge oppfinnelsen. of the transfer capacitor in the device according to the invention. Fig. 3 shows a connection core for the circuit for the temperature measurement according to the invention.

Fig. 4 viser spenningskurver som opptrer i kretsenFig. 4 shows voltage curves that appear in the circuit

på fig, 3.on fig, 3.

Den utførelsesform av oppfinnelsen som er vist på fig, 1 tjener til måling av temperaturen i et krysshodelager i en dieselmotor. I dette tilfelle dreies lagerhylsen i forhold til krysshodet som videre beveger seg i forhold til veivhuset. Det kan således sies at fig. 1 viser et utfør-elsesform hvor man måler temperaturen i en mekanisk del som er bevegelig i forhold til en annen del som på sin side er bevegelig i forhold til den ytre stasjonære del. The embodiment of the invention shown in Fig. 1 serves to measure the temperature in a crosshead bearing in a diesel engine. In this case, the bearing sleeve is rotated in relation to the crosshead, which further moves in relation to the crankcase. It can thus be said that fig. 1 shows an embodiment where the temperature is measured in a mechanical part which is movable in relation to another part which in turn is movable in relation to the outer stationary part.

Fig. 1 viser et veivhus 1 som f.eks. kan være veivhuset i en dieselmotor. Stempelet 4 driver veivakselen. En stempel-stang 2 beveger seg dels oppover og nedover og dels dreier den seg 15°. En lagerhylse 5 hvis temperatur skal måles befinner seg inne i et krysshode 3. Krysshode 3 beveger seg oppover og nedover med stempelet 4. Lagerhylsen 5 dreier seg i forhold til krysshode 3 i forbindelse med stempelstangens dreining. Fig. 1 shows a crankcase 1 which e.g. could be the crankcase in a diesel engine. Piston 4 drives the crankshaft. A piston rod 2 partly moves up and down and partly turns 15°. A bearing sleeve 5 whose temperature is to be measured is located inside a cross head 3. Cross head 3 moves up and down with the piston 4. The bearing sleeve 5 rotates in relation to cross head 3 in connection with the rotation of the piston rod.

En temperaturfølsom motstand RT er innfelt i lagerhylsen 5. Motstandens ene ende er forbundet med den ene pol av en kondensator og motstandens andre ende er forbundet med den ene-pol av en kondensator C^. De nevnte poler av kondensatorene C, og er mekanisk festet til lagerhylsen 5. Kondensatorenes andre poler er dreimot festet på krysshode 3. Den andre pol av kondensatoren er forbundet med den første pol av en kondensator CL som er anordnet på krysshode 3. Den andre pol av kondensatoren Cj. er forbundet med den første pol av kondensatoren Cg som befinner seg på krysshode 3. Den andre pol av kondensatoren C^befinner seg på veivhuset 1 og er forbundet med en induksjonsspole L. Den andre pol av kondensatoren Cg befinner seg også på veivhuset 1 og er forbundet med en utgargsklemme 7-Induksjonsspolens L andre ende er forbundet med en utgangsklemme 6. A temperature-sensitive resistor RT is embedded in the bearing sleeve 5. One end of the resistor is connected to one pole of a capacitor and the other end of the resistor is connected to one pole of a capacitor C^. The mentioned poles of the capacitors C, and are mechanically attached to the bearing sleeve 5. The other poles of the capacitors are oppositely attached to the cross head 3. The second pole of the capacitor is connected to the first pole of a capacitor CL which is arranged on the cross head 3. The second pole of the capacitor Cj. is connected to the first pole of the capacitor Cg which is located on crosshead 3. The second pole of the capacitor C^ is located on the crankcase 1 and is connected to an induction coil L. The second pole of the capacitor Cg is also located on the crankcase 1 and is connected to an output terminal 7-The other end of the induction coil L is connected to an output terminal 6.

Fig. 2 viser skjematisk to mulig utførelsesformerFig. 2 schematically shows two possible embodiments

av kondensatorene C-^CgjC^og C^. Ifølge den første utfør-elsesform 10 består kondensatoren av to plater som er bevegelig i forhold til hverandre. Den første plate 11 er forbundet via en tilslutningskontakt 13, f.eks. til motstanden RT i lagerhylsen på fig. 1. Den andre plate 12 er anordnet på krysshode og utgangs kl emmen 14 er forbundet med kondensatoren C. resp. Cg. Det betyr at for kondensatoren C, resp. Cg skulle kondensatorplaten 11 befdme seg på krysshode og kondensatorplaten 12 skulle være festet på veivhuset. Som følge av stempelets bevegelse betyr det at de to kondensatorplater bare midlertidig befinner seg i en slik stilling at de danner en fullstendig kondensator. of the capacitors C-^CgjC^and C^. According to the first embodiment 10, the capacitor consists of two plates which are movable in relation to each other. The first plate 11 is connected via a connection connector 13, e.g. to the resistor RT in the bearing sleeve in fig. 1. The second plate 12 is arranged on the crosshead and the output terminal 14 is connected to the capacitor C. resp. Cg. This means that for the capacitor C, resp. Cg, the condenser plate 11 was to move on the crosshead and the condenser plate 12 was to be fixed on the crankcase. As a result of the movement of the piston, this means that the two capacitor plates are only temporarily in such a position that they form a complete capacitor.

Alternativt kan man tenke seg at kondensatoren har den form 20 som er vist på fig, 2. Her danner røret 21 den ene plate i kondensatoren mens røret 22 danner den andre plate. Platen er forbundet med hver sin forbindelsesklemme 13 resp. 14. Alternatively, one can imagine that the condenser has the shape 20 shown in Fig. 2. Here, the tube 21 forms one plate in the condenser, while the tube 22 forms the other plate. The plate is connected to each connection terminal 13 or 14.

Fig. 3 viser koplingsskjerna for anordningen på fig. 1. Fig. 3 shows the connection core for the device in fig. 1.

Den temperaturfølsomme motstand R^ i lagerhylsen 5 er koplet via kondensatorene C^og C^til krysshode 3 og videre med kondensatorene C1 og Cg til veivhuset 1. Videre er kondensatoren 1 forbundet via en induksjonsspole L med utgangsklemmen 6 og kondensatoren Cg er. forbundet med den andre utgangsklemme 7. En motstand Rp som representerer tapsmotstanden i kretsen ligger i serie med induks jonsspdlen L. Med de to utgangsklemmer 6 og 7 er forbundet en vekselstrømgenerator G via en motstand R(„ i. Videre er en minimum spenningsdetektor 32 også forbund* med klemmene 6 og 7. Utgangen fra detektoren 32 The temperature-sensitive resistance R^ in the bearing sleeve 5 is connected via the capacitors C^ and C^ to the cross head 3 and further with the capacitors C1 and Cg to the crankcase 1. Furthermore, the capacitor 1 is connected via an induction coil L to the output terminal 6 and the capacitor Cg is. connected to the other output terminal 7. A resistor Rp representing the loss resistance in the circuit is in series with the induction coil L. An alternating current generator G is connected to the two output terminals 6 and 7 via a resistor R(„ i. Furthermore, a minimum voltage detector 32 is also connect* with terminals 6 and 7. The output from the detector 32

er forbundet med en dekoder 33 fris utgang er forbundet med utgangen i et instrument 34 som angir temperaturen. is connected to a decoder 33 free output is connected to the output of an instrument 34 which indicates the temperature.

Virkemåten for kretsen på fig. 3 skal beskrives nedenfor i forbindelse med fig. 4. Det antas først at motoren startes opp slik at lagerhylsen 5 er kald. Videre antas det at stempelet 4 befimer seg i en slik stilling at i det minste noen av kondensatorene C befinner seg i en slik stilling at begge deres plater er ads\dlt fra hverandre. Dette betyr at RCL-kretsen på fig. 3 har meget høy impedans og spenningen V på klemmene 6 og 7 har en maksimalverdi V som vist på fig. 4. Når stempelet 4 beveger seg vil The operation of the circuit in fig. 3 shall be described below in connection with fig. 4. It is first assumed that the engine is started so that the bearing sleeve 5 is cold. Furthermore, it is assumed that the piston 4 moves in such a position that at least some of the capacitors C are in such a position that both their plates are separated from each other. This means that the RCL circuit of fig. 3 has very high impedance and the voltage V at terminals 6 and 7 has a maximum value V as shown in fig. 4. When the piston 4 moves will

max .max.

spenningen på klemmene 6 og 7 følge den strekede kurve 1the voltage on terminals 6 and 7 follows the dashed curve 1

på fig. 4. Dette beror på at når stempelet 4 beveger seg i veivhuset vil kondensatorene i en bestemt stilling av beve-gelsen befinne seg i en slik tilstand at de resp, plater i hver kondensator befinner seg rett overfor hverandre. Dette betyr at kondensatorene da har sin største kapasitet, dvs. impedansen i RCL-kretsen på fig. 3 er da minst. Det er videre vesentlig ifølge oppfinnelsen at RCL-kretsen er dimensjonert som en serieresonanskrets. Dette kan man oppnå ved å dimen-sjonere induksjonsspolen L på hensiktsmessig måte og at generatoren G har en hensiktsmessig frekvens. Det antss at denne serieresonanstilstand opptrer i stempelets stilling AA på on fig. 4. This is because when the piston 4 moves in the crankcase, the capacitors in a certain position of the movement will be in such a state that the respective plates in each capacitor are directly opposite each other. This means that the capacitors then have their largest capacity, i.e. the impedance in the RCL circuit in fig. 3 is then the minimum. It is further essential according to the invention that the RCL circuit is dimensioned as a series resonant circuit. This can be achieved by dimensioning the induction coil L in an appropriate manner and that the generator G has an appropriate frequency. It is assumed that this series resonance condition occurs in the position AA of the piston

fig. 4. Dette betyr at spenningen på .klemmene 6 og 7 da får en miniumsverdi VQ på fig. 4. Spenningen V representerer således en resonanskurve om stillingen A-A, Hvis det antas at tapmotstanden R^ er liten så vil kretsen RCL ved resonans ha en impedans som tilsvarer den ohmske motstand RT>Hvis fig. 4. This means that the voltage on terminals 6 and 7 then gets a minimum value VQ in fig. 4. The voltage V thus represents a resonance curve about the position A-A. If it is assumed that the loss resistance R^ is small, then the circuit RCL at resonance will have an impedance corresponding to the ohmic resistance RT> If

RQ>>RT så vil spenningsverdien VQ på fig. 4 være direkte propcsjonal med motstandens RT motstandsverdi. RQ>>RT then the voltage value VQ in fig. 4 be directly proportional to the RT resistance value of the resistor.

Når stempelet på fig. 1 fortsetter å arbeide og lagerhylsen 5 oppvarmes vil resonanskurven på fig. 4 få den form som er vist med kurven 2. Spenningen på klemmene 6 og 7 vil da få en verdi Vm^n\véd stempelets stilling A-A. Denne When the stamp on fig. 1 continues to work and the bearing sleeve 5 is heated, the resonance curve in fig. 4 take the shape shown with curve 2. The voltage on terminals 6 and 7 will then take on a value Vm^n\véd the piston's position A-A. This

minimumsverdi på klemmene 6 og 7 kan detekteres av spennings-minimumdetektoren 32. Utgangen fra detektoren 32 tilføres så minimum value on terminals 6 and 7 can be detected by the voltage minimum detector 32. The output from the detector 32 is then supplied

en dekoder 33 som fortrinnsvis er kalibrert slik at den av-gir direkte temperaturen i lagerhylsen 5 til et indekerende instrument 34 eller en annen registreringsinnretning. a decoder 33 which is preferably calibrated so that it directly transmits the temperature in the bearing sleeve 5 to an indicating instrument 34 or another recording device.

Som følge av forekommende olje i veivhuset ellerAs a result of oil in the crankcase or

som følge av andre omstendigheter i veivhuset er det mulig at resonanskurven på fig. 4 ved stempetts arbeide opptrer i forskjellige stillinger. Dette kan bety at resonanskurven ved stempelets ene slag opptrer som vist med kurven 2 men ved et-annen slag kan opptre som vist';på kurven 3 på fig. 4.. Dette er imidlertid uvedkommende, fordi minimumspenningen V . vil alltid være den samme uavhengig av stillingene for mm & & as a result of other circumstances in the crankcase, it is possible that the resonance curve in fig. 4 at Stempett's work acts in different positions. This may mean that the resonance curve at one stroke of the piston appears as shown with curve 2 but at another stroke may appear as shown on curve 3 in fig. 4.. However, this is irrelevant, because the minimum voltage V . will always be the same regardless of the positions of mm & &

kurvene 2 og 3. Som vist på fig. 3 detekterer minimumdetektoren 32 i alle tilfeller minimumsverdien for kurven 3 som for kurven 2. Kretsen på fig. 3 er således forholdsvis uavhengig av kapasiteten av kondensatorene C^, Cg, C^og C^forutsatt at disse kondensatorer har en slik kapasitetsverdi at resonans opptrer i kiebsen. For at dane forutsetning alltid skal gjelde bør frekvensen av generatoren G og impedansen av spolen L være regulerbar. curves 2 and 3. As shown in fig. 3, the minimum detector 32 detects in all cases the minimum value for curve 3 as for curve 2. The circuit in fig. 3 is thus relatively independent of the capacity of the capacitors C^, Cg, C^ and C^, provided that these capacitors have such a capacity value that resonance occurs in the kiebsen. In order for these conditions to always apply, the frequency of the generator G and the impedance of the coil L should be adjustable.

Minimumdetektoren 32 på fig. 3 kan være av vanlig art og skal ikke beskrives nærmere her. Dekoderen 33 kan også være av vanlig og kan derfor heller ikke beskrives nærmere. Det vesentlige er at kretsen kalibreres på sådan måte, f.eks. ved hjelp av den innstillbare induksjonsspole L og den innstillbare generator G, at dekoderen 33 kan kalibrere slik at det oppnås en ønsket temperaturverdi fra dekoderens utgang. The minimum detector 32 in fig. 3 may be of a common nature and shall not be described in more detail here. The decoder 33 can also be ordinary and therefore cannot be described in more detail either. The essential thing is that the circuit is calibrated in such a way, e.g. by means of the adjustable induction coil L and the adjustable generator G, that the decoder 33 can calibrate so that a desired temperature value is obtained from the decoder's output.

Når det gjelder kretsen på fig. 3 er det også-muligIn the case of the circuit of FIG. 3 is also possible

å modifisere koplingen slik at man anvender en vanlig'motstandsmåling ved hjelp av en brokopling. to modify the connection so that a normal resistance measurement is used by means of a bridge connection.

Claims

1. Device for measuring temperature in a first mechanical part (3,5) whose temperature is to be measured and which is movable in relation to a second mechanical part (1) comprising a series circuit containing a temperature-sensitive resistance (RT ) in the first part and an induction coil (L), characterized in that the series circuit further contains at least one capacitor (C^ -C^ ) whose one pole (12,22) is attached to the first part and whose other pole (11,21) is attached on the second part, that an alternating current generator (31) is arranged to supply an alternating current to the circuit (L^,C^,C^,Rrp,C^ SC^ in Fig. 3)s and that a detector circuit (32, 33>3 4) which is connected with" the series circuit, is designed to detect a signal state in the series circuit as a measure of the resistance value in the temperature-sensitive resistor and thus as a measure of the temperature in the first part (3,5) when resonance occurs in the series circuit.

2. Device according to claim 1, characterized in that the signal state is made up of the resonance voltage and the detector is a minimum voltage (V . ). etc

3. Device according to claims 1 and 2, characterized in that the resonant voltage occurs momentarily in "such a position of the movement of the first part (3,5) that one pole (12,22) of the capacitor is mainly in the middle in front of its other pole ( 11,12).

4. Device according to patent claims 1-3, characterized in that the generator (31) and the coil (L) in the resonance circuit are adjustable, so that resonance occurs in the series circuit regardless of variations in the capacitor's capacity.

5. Device according to claim 1, characterized in that the movable first part (3,5) comprises a further movable part (5) on which the temperature-sensitive resistance is arranged, the resistance being connected from the further part (5) to the first part (3) via a first capacitor coupling (C^jCjj) and from the first part (3) to the second part (1) via a second capacitor coupling (0^ ,0-^ ).

6. Device according to claims 1 and 5, characterized in that the first part forms the crosshead (3) in a crankcase, that the second part forms the outer part of a crankcase, and that the further part (5) forms the bearing sleeve in the crankcase.

7. Device according to one of claims 1-6, characterized in that the detector circuit comprises a minimum detector (32), a decoder (33) and a temperature recording device.

8. Device according to one of claims 1-6, characterized in that the detector kit comprises a bridge connection for resistance measurement.