DE1098216B

DE1098216B - Torsional vibration measuring device for recording and measuring torsional vibrations by means of electrical voltages

Info

Publication number: DE1098216B
Application number: DEP16002A
Authority: DE
Inventors: Miroslav Prochazka
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1956-04-06
Filing date: 1956-04-06
Publication date: 1961-01-26

Description

Torsionss chwingungsmeßgerät zum Aufnehmen und Messen von Drehschwingungen mittels elektrischer Spannungen Die Erfindung bezieht sich auf Torsionsschwingungsmeßgeräte zum Aufnehmen und Messen von Drehschwingungen mittels elektrischer Spannungen, die in einer in einem sich drehenden magnetischen Feld beweglichen spulenartigen elektrischen Leiteranordnung entstehen, wobei diese Spule eine mitlaufende träge Masse bildet oder an dieser angebracht ist. Die mitlaufende träge Masse ist elastisch durch Schraubenfedern mit einem an dem umlaufenden Prüfkörper, meist einer Welle, befestigten Tragglied gekuppelt. Torsion vibration measuring device for recording and measuring torsional vibrations by means of electrical voltages The invention relates to torsional vibration measuring devices for recording and measuring torsional vibrations by means of electrical voltages, the in a coil-like electric moving in a rotating magnetic field Conductor arrangement arise, this coil forming a moving inertial mass or attached to it. The moving inertial mass is elastic by means of helical springs with a support member attached to the rotating test body, usually a shaft coupled.

Bei bekannten Einrichtungen ist der eine dieser beiden elastisch gekuppelten Teile als ein aus Ringmagneten bestehendes Polrad und der andere als Ankerglied einer elektromagnetisch Wechselstrom erzeugenden Vorrichtung ausgebildet. Polrad undAnkerglied sind konzentrisch zueinander und zu der Achse des Prüfkörpers angeordnet und in einem mit dem umlaufenden Prüfkörper fest verbundenen Gehäuse untergebracht. Der innere der beiden konzentrisch angebrachten Teile ist auf einem Zapfen drehbar gelagert, welcher am Boden des Gehäuses angebracht ist. Diese Ausbildungsart ergibt verhältnismäßig große Abmesmungen in der Richtung quer zur Achse des Prüfkörpers. Diese großen Abmessungen führen leicht zu Biegungsvibrationen, die die Genauigkeit des Messens der Torsionsschwingung beeinträchtigen. Die großen Abmessungen erschweren vielfach auch das Anbringen des Gerätes an dem Prüfkörper, machen es mitunter sogar unmöglich; z. B. ist es kaum verwendbar zum Messen von Torsionsschwingungen an eingebauten Flugzeugmotorwellen. In known devices, one of these two is elastic coupled parts as a magnet wheel consisting of ring magnets and the other as Armature member of an electromagnetic alternating current generating device formed. The pole wheel and anchor link are concentric to each other and to the axis of the test body arranged and in a housing firmly connected to the rotating test body housed. The inner of the two concentrically attached parts is on one Pin rotatably mounted, which is attached to the bottom of the housing. This type of training results in relatively large dimensions in the direction transverse to the axis of the test specimen. These large dimensions easily lead to flexural vibrations which affect the accuracy affect the measurement of the torsional vibration. The large dimensions make it difficult often attaching the device to the test body, sometimes even doing it not possible; z. B. it can hardly be used for measuring torsional vibrations on built-in devices Aircraft engine shafts.

Die Erfindung bezweckt, diese Nachteile zu beheben. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zum Erzeugen des magnetischen Feldes ein einziger zylindrischer, in der Achse des Gerätes angebrachter transversal magnetisierter Dauermagnet verwendet ist. Dieser bildet gleichzeitig einen Tragzapfen für die gleitbare Lagerung des die Aufnahmewicklung tragenden Körpers, welcher ein oder mehrere Gleitstücke trägt. The invention aims to remedy these disadvantages. This task is achieved in that a single cylindrical, Transversely magnetized permanent magnet mounted in the axis of the device is used is. This also forms a support pin for the slidable mounting of the the body carrying the take-up winding, which carries one or more sliders.

Zur elastischen Verbindung zwischen dem fest an den Prüfkörper angeschlossenen Dauermagneten und dem die Aufnahmewicklung tragenden Körper dient ein Gummiglied. Zur Übertragung der elektrischen Spannungen von dem rotierenden Aufnahmegerät auf das feststehende Endstück ist eine selbsttragende Doppelkollektoranordnung benützt, die aus einem feststehenden, mit zwei mechanisch entgegengesetzt wirkenden, gegen zwei an der aus Isolationsmaterial ausgeführten Aufnahmegerätkappe angebrachte Kollektorringe liegen den Federbürste versehenen Bolzen besteht. Vorteilhaft wird die spulenartige elektrische Leiteranordnung aus einer größeren Anzahl von geraden axialen Teilen eines Leiters und dazwischengeschalteten Halb- wicklungspaaren, die in entgegengesetzter Richtung zueinander seriengeschaltet sind, gebildet.For the elastic connection between the firmly attached to the test body A rubber member is used for permanent magnets and the body carrying the take-up winding. To transfer the electrical voltages from the rotating recording device to the fixed end piece is a self-supporting double collector arrangement, the one that is fixed, with two mechanically opposed, counteracting two collector rings attached to the recording device cap made of insulating material lie the spring brush provided bolt. The coil-like one is advantageous electrical conductor arrangement from a large number of straight axial parts of a conductor and intermediate half winding pairs that are in opposite directions Direction to each other in series are formed.

Die erfindungsgemäße Anordnung, bei welcher der zylindrische Dauermagnet-eine Art Fortsetzung des Prüfkörpers bildet, ermöglicht eine beträchtliche Herabsetzung der Abmessung des Gerätes quer zur Achse des Prüfkörpers. Es ergibt sich außerdem eine wesentliche Vereinfachung und dadurch Verbilligung des Gerätes im Vergleich mit bekannten Ausführungen. Bei dem geringen Umfang des Gerätes kann es auch leicht an Prüfkörpern angebracht werden, bei welchen zum Anbringen eines Prüfgerätes nur ein sehr beschränkter Raum zur Verfügung steht. The arrangement according to the invention, in which the cylindrical permanent magnet-one Kind of continuation of the test body, allows a considerable reduction the dimensions of the device transverse to the axis of the test body. It also arises a significant simplification and thereby cheaper of the device in comparison with known designs. With the small size of the device, it can also be easy be attached to test bodies, in which only very limited space is available.

Ein Ausführungsbeispiel- des Torsionsschwingungsmeßgerätes gemäß der Erfindung ist in den Zeichnungen veranschaulicht. An embodiment of the torsional vibration measuring device according to the invention is illustrated in the drawings.

Fig. 1 stellt das Grundprinzip der Wirkungsweise des Meßgerätes dar, Fig. 2 zeigt schematisch die Wicklung der Spulen, Fig. 3 veranschaulicht das Meßgerät im Längsschnitt und Fig. 4 im Querschnitt nach LinieIV-IV. Fig. 1 shows the basic principle of the operation of the measuring device, Fig. 2 shows schematically the winding of the coils, Fig. 3 illustrates the measuring device in longitudinal section and Fig. 4 in cross section along line IV-IV.

Das Prinzip der Wirkungsweise des Torsionsschwingungsmeßgerätes ist in Fig. 1 dargestellt. Das Gerät besteht aus einem in Querrichtung magnetisierten permanenten Magnet 1, dessen magnetischer Kraftlinienfluß über einen Luftspalt 2 und eine Hülse3 aus Weicheisen geschlossen ist. Die Hülse 3 sowie der Magnet 1 sind mit der umlaufenden Welle 4, deren Torsionsschwingungen gemessen werden sollen, fest verbunden. The principle of operation of the torsional vibration measuring device is shown in Fig. 1. The device consists of a magnetized in the transverse direction permanent magnet 1, whose magnetic flux of lines of force over an air gap 2 and a sleeve 3 made of soft iron is closed. The sleeve 3 and the magnet 1 are with the rotating shaft 4, whose torsional vibrations are to be measured, firmly connected.

In dem Luftspalt sind Wicklungen zweier Spulen gelagert, die allgemein mit 5, 5' bezeichnet und gemäß Fig. 2 gewunden sind.In the air gap, windings of two coils are stored, generally denoted by 5, 5 'and wound as shown in FIG.

Die Wicklung der einen Seite der Spule 5 verläuft von der Klemme 6 zur ersten Halbwicklung 7, durch das Verbindungsstück 8 zur zweiten Halbwicklung 9, die jedoch in entgegengesetzter Richtung als die Halbwicklung 7 gewunden ist, wie mit Pfeilen dargestellt. The winding of one side of the coil 5 extends from the terminal 6 to the first half-winding 7, through the connecting piece 8 to the second half-winding 9, which, however, is wound in the opposite direction than the half-winding 7, as shown with arrows.

Die Wicklung kehrt dann durch das Verbindungsstück 10 zur ersten Halbwicklung zurück, verläuft durch die weitere Halbwicklung 11 und das Verbindungsstück 12 zur Halbwicklung 13, die in entgegengesetzter Richtung gewunden ist, und so weiter in einer Anzahl von Halbwicklungspaaren, die in ähnlicher Weise angeordnet sind. Vom letzten Verbindungsstück 14 der einen Seite geht sie durch einen Leiter 15 zur anderen Seite der Spule 5', bestehend wiederum aus einer Halbwicklung 16, einem Verbindungsstück 17, einer zweiten Halbwicklung 18, die in entgegengesetzter Richtung als die Halbwicklung 16 gewunden ist, und so weiter.The winding then reverses through the connector 10 to the first half-winding back, runs through the further half-winding 11 and the connecting piece 12 to Half winding 13, which is wound in the opposite direction, and so on in a number of half-turn pairs arranged in a similar manner. From the last connector 14 of one side it goes through a conductor 15 to the other Side of the coil 5 ', again consisting of a half-winding 16, a connecting piece 17, a second half-winding 18, which is in the opposite direction than the half-winding 16 is twisted, and so on.

Das Ende der Wicklung ist an die Klemme 19 angeschlossen.The end of the winding is connected to terminal 19.

Die Wicklung der Spulen 5, 5' besteht also aus einer größeren Anzahl von Halbwicklungspaaren 5, die in entgegengesetzter Richtung zueinander seriengeschaltet sind, wobei das Ende der Wicklung der einen Seite an die erste Wicklung der anderen Seite angeschlossen ist, die gleichfalls aus einer größeren Anzahl von Halbwicklungspaaren 5' besteht, die in entgegengesetzter Richtung zueinander seriengeschaltet sind. The winding of the coils 5, 5 'therefore consists of a larger number of half-winding pairs 5, which are connected in series to one another in opposite directions with the end of the winding of one side to the first winding of the other Side is connected, which also consists of a larger number of half-winding pairs 5 ', which are connected in series to one another in opposite directions.

Die Spulen 5, 5' bilden selbst die seismische Masse und werden durch ein elastisches Glied 20 (Fig. 3), welches Torsionsvibrationen nicht überträgt, mitgenommen, so daß eine Relativbewegung der Spulen im magnetischen Feld stattfindet. Durch diese Bewegung wird in den Spulen eine der Geschwindigkeit der Torsionsvibrationen proportionale Spannung induziert, welche durch zwei Kollektoren über einen bekannten Integrationsvierpol den Meß- und Registrierapparaten zugeführt wird. The coils 5, 5 'themselves form the seismic mass and are through an elastic member 20 (Fig. 3) which does not transmit torsional vibrations, taken so that a relative movement of the coils takes place in the magnetic field. This movement results in one of the speed of the torsional vibrations in the coils proportional voltage induced by two collectors over a known one Integrationsvierpol is fed to the measuring and recording apparatus.

Fig. 3 und 4 veranschaulichen Einzelheiten des Ausführungsbeispiels des Meßgerätes. Der Dauermagnet 1 ist durch einen Flansch 21 mit der die Torsionsschwingungen ausführenden Welle 4 fest verbunden. Das magnetische Feld des in Querrichtung magnetisierten Magneten wird über einen Kunststoffträger 22 in die Hülse 3 aus magnetisch weichem Material geschlossen. 3 and 4 illustrate details of the embodiment of the measuring device. The permanent magnet 1 is by a flange 21 with which the torsional vibrations exporting shaft 4 firmly connected. The magnetic field of the magnetized in the transverse direction Magnet is over a plastic carrier 22 in the sleeve 3 made of magnetically soft Material closed.

Der den Dauermagneten 1 unter Belassung eines Zwischenraumes konzentrisch umgebende Kunststoffkörper 22 trägt auf der Außenseite die Spulen 5, 5' und ist auf der Innenseite mit kolbenringartigen Gleitstücken 23, z. B. aus Bronze, versehen, die an dem Magnet 1 anliegen. Diese Gleitstücke dienen gleichzeitig als Dämpfungsorgan für das Gerät.The permanent magnet 1, leaving a space concentrically surrounding plastic body 22 carries the coils 5, 5 'on the outside and is on the inside with piston ring-like sliders 23, z. B. made of bronze, provided, which are in contact with the magnet 1. These sliders also serve as a damping element for the device.

Zur Befestigung des Dauermagneten 1 an dem Flansch 21 dient ein den Magnet 1 durchdringender Bolzen 1 a, der mit dem einen Ende in den Flansch 21 eingeschraubt ist und sich mit einem am anderen Ende vorgesehenen Bund auf den Magneten 1 auflegt. Auf einem über den Bund vorragenden Zapfen ist eine gegen Drehung gesicherte Scheibe 20a angebracht, deren Umfang durch ein elastisches Glied 20, z. B. aus Gummi, mit der Stirnseite des Kunststoffkörpers 22 verbunden ist. über dieses elastische Glied wird der Kunststoffkörper 22 von dem Magneten 1 in Drehung versetzt. To attach the permanent magnet 1 to the flange 21 is used a Magnet 1 penetrating bolt 1 a, one end of which is screwed into the flange 21 is and rests on the magnet 1 with a collar provided at the other end. On a pin protruding over the collar is a washer secured against rotation 20a attached, the periphery of which by an elastic member 20, for. B. made of rubber, with the end face of the plastic body 22 is connected. about this elastic link the plastic body 22 is set in rotation by the magnet 1.

Auf das elastische Glied 20 ist eine das Gerät nach außen abschließende Kappe 35 aus Isolationsmaterial aufgesetzt, welche mit einem Flansch lose in die Offnung der Hülse 3 aus Weicheisen eingreift. In den Boden der Kappe ist ein Miniaturkollektor eingesetzt. On the elastic member 20 is a device that closes off from the outside Cap 35 made of insulation material, which with a flange loosely in the Opening of the sleeve 3 made of soft iron engages. In the bottom of the cap is a miniature collector used.

Dieser weist einen auf der Außenseite der Kappe 35 um ein zentrales Auge herumgelegten Kollektorring 36 und einen auf der Innenseite der Kappe 35 befindlichen Kollektorring 37 auf, der von dem Flansch einer die Kappe durchdringenden Buchse gebildet wird. Der Kollektorring 36 ist durch einen Leiter 25 mit der Klemme 6 der Spule 5 verbunden und der Kollektorring 37 durch eine Leitung 26 mit der Klemme 19 der Spule 5. In der erwähnten Buchse sitzt drehbar, aber mit elektrischem Kontakt, ein Bolzen 30, welcher ein Stück über die Kappe 35 vorsteht und einen Knopf trägt. Gegen den äußeren Kollektorring36 legt sich eine Federbürste 24 an, die von einem auf dem Bolzen 30 sitzenden Ring aus Isolationsmaterial gehalten wird. Die Federbürste 24 ist durch einen Draht 28 an den einen Pol eines feststehenden Endstückes 29 angeschlossen. Gegen den inneren Kollektorring 37 wirkt eine auf dem Bolzen 30 durch eine Mutter gehaltene Federbürste 27, die über den Bolzen und einen Draht 31 mit dem anderen Pol des feststehenden Endstückes 29 leitend verbunden ist. Das Verbindungsstück 31 wird zweckmäßig von einer Feder gebildet, die gleichzeitig den Bolzen 30 hält, so daß er durch die Drehung nicht mitgenommen werden kann. Das Endstück 29 ist an einen Meß- bzw. Registrierapparat anschließbar und in geeigneter Weise abgeschirmt. Die Federbürsten 24 und 27 wirken einander entgegen, so daß ihr Druck ausgeglichen ist. In bogenförmigen Schlitzen des Körpers 2 sind in dem Flansch 21 befestigte Bolzen 32 beweglich, die den maximalen Ausschlag beim Anlauf und beim Stillegen der gemessenen Welle begrenzen.This has one on the outside of the cap 35 around a central one Collector ring 36 placed around the eye and one located on the inside of the cap 35 Collector ring 37, which is formed by the flange of a bushing penetrating the cap. The collector ring 36 is connected to the terminal 6 of the coil 5 by a conductor 25 and the collector ring 37 through a line 26 to the terminal 19 of the coil 5. In the mentioned socket is rotatable, but with electrical contact, a bolt 30, which protrudes slightly over the cap 35 and carries a button. Against the outside Collector ring 36 is applied by a spring brush 24, which is attached to a pin 30 seated ring made of insulation material is held. The spring brush 24 is through a wire 28 connected to one pole of a fixed end piece 29. Against the inner collector ring 37 acts on the bolt 30 through a nut held spring brush 27, which over the bolt and a wire 31 with the other Pole of the fixed end piece 29 is conductively connected. The connector 31 is expediently formed by a spring, which at the same time holds the bolt 30, so that it cannot be taken along by the rotation. The end piece 29 is on a measuring or recording device can be connected and shielded in a suitable manner. The spring brushes 24 and 27 counteract each other so that their pressure is balanced is. In arcuate slots of the body 2 are fastened in the flange 21 Bolt 32 movable, which has the maximum deflection during start-up and during shutdown of the measured wave.

Die Anordnung kann auch umgekehrt getroffen werden.The arrangement can also be made the other way round.

Die Tatsache, daß während der Messung die Spule selbst, zusammen mit dem Körper, in dem sie gelagert ist, die seismische Masse bildet, ist besonders vorteil haft, da die feine Wicklung durch die dynamischen Kräfte von den Torsionsschwingungen nicht beansprucht wird. The fact that during the measurement the coil itself, together with the body in which it is stored, which forms the seismic mass, is special advantageous because the fine winding is created by the dynamic forces of the torsional vibrations is not claimed.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Torsional vibration measuring device for recording and Measurement of torsional vibrations by means of electrical voltages, which in one in one rotating magnetic fields movable coil-like electrical conductor arrangement arise, with this coil forming the moving inertial mass or attached to it is characterized by a single cylindrical magnetic field generating transversely magnetized permanent magnets attached to the axis of the device (1) (Fig. 1).

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the permanent magnet (1) a support pin for the slidable by means of one or more sliders (23) Forms storage of the body (22) of the take-up winding (5, 5 ').

3. Apparatus according to claim 1 and 2, characterized in that between the permanently connected permanent magnet (1) and the body (22) of the take-up winding (5, 5 ') an elastic connection is made by means of a rubber member (20).

4. Apparatus according to claim 1 to 3, characterized in that for transmission the electrical voltages from the rotating recording device to the stationary one End piece (29) a self-supporting double collector arrangement is used, which consists of one fixed, with two mechanically opposed to two Collector rings attached to the recording device cap (35) made of insulating material (36, 37) lying spring brushes (24, 27) provided with bolts (30).

5. Apparatus according to claim 1, characterized in that the coil-like electrical conductor arrangement from a large number of straight axial parts (8, 10, 12, 14, 17 ...) of a conductor and intermediate half-winding pairs consists, which are connected in series in the opposite direction to one another.

Documents considered: German Patent No. 654077.