DE1296432B

DE1296432B -

Info

Publication number: DE1296432B
Application number: DE19661296432
Authority: DE
Priority date: 1965-07-26
Filing date: 1966-05-11
Publication date: 1974-06-27
Also published as: DE1296432C2; GB1099927A; CH451576A; US3460033A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur An- und für schnellaufende Wellen, wie z. B. Turbinen-

zeige der Drehbewegung einer Welle, bestehend aus wellen, ungeeignet.

einem Magneten, einem Hallwandler, welcher in dem Die genannten Nachteile werden gemäß der Erfin-Magnetfeld des Magneten angeordnet ist, ersten dung dadurch vermieden, daß der Magnet und der elektrischen Anschlüssen zur Beaufschlagung des 5 Hallwandler ortsfest angeordnet sind und daß die Wandlers mit Strom, zweiten elektrischen Anschlüs- Welle das Magnetfeld beeinflussende Teile aufweist, sen für einen durch die Potentialdifferenz des Wand- die bei Rotation der Welle relativ zu dem Magnetlers erzeugten elektrischen Strom. feld auf einer zumindest teilweise das Magnetfeld

Sogenannte Annäherungsfühler bekannter Art ver- durchlaufenden Bahn bewegbar sind und die das den wenden eine Änderung der magnetischen oder elek- io Wandler beeinflussende Magnetfeld ständig ver-

trischen Feldstärke oder einer elektromagnetischen ändern.

Strahlung. Diejenigen Geräte, welche auf der Basis Zweckmäßig wird ein Permanentmagnet vorzugs-

einer Änderung elektromagnetischer Strahlung arbei- weise von hoher Feldstärke verwendet. Die Elemente

ten, sind besonders gegen Verschmutzung anfällig, zur Schaffung des magnetischen Kreises können ein welche die Intensität der ankommenden Strahlungs- 15 geeignet geformtes Joch aus Magnetmaterial um-

impulse vermindert, so daß sie von fehlerhaften Im- fassen.

pulsen nicht mehr unterscheidbar sind. Fühler, welche Der auf dem Prinzip des Halleffektes arbeitende Änderungen der magnetischen oder elektrischen halbleitende Wandler kann aus irgendeinem Stoff beFeldstärke ausnutzen, sind gegenüber Verschmutzun- stehen, welcher einen Halleffekt zeigt. Wenn ein elekgen weniger anfällig, sofern der Verschmutzungsstoff so irischer Strom einen solchen Wandler in einer Richeine hohe Permeabilität oder Dielektrizitätskonstante tung senkrecht zu einem angelegten Magnetfeld aufweist. durchsetzt, entsteht eine Spannung an dem Wandler

Der am meisten verwendete Fühler umfaßt einen in einer Richtung senkrecht zu den Richtungen des Magneten und eine Wicklung, in welcher in Abhän- angelegten Feldes und des Stromes, wobei die entgigkeit von einer Änderung des Magnetfeldes in der 25 stehende Potentialdifferenz von der Feldstärke und Wicklung ein Strom erzeugt wird. Diese Fühler wer- dem Strom abhängt. Bei der erfindungsgemäßen Anden besonders zur Messung der Drehzahl von rotie- wendung dieser Wandler wird der diesen durchsetrenden Wellen verwendet, wobei ein Impuls jedes- zende Strom auf konstantem Wert gehalten oder in mal dann erzeugt wird, wenn ein Teil aus magne- bestimmter Weise geändert, so daß Änderungen des tisch unterschiedlichem Material, vorzugsweise ein 30 Magnetfeldes mit Hilfe der in dem Wandler entaus der Welle ragender Stift an dem Fühler vorbei- stehenden Potentialdifferenz angezeigt werden könläuft. Der erzeugte Impuls hängt jedoch von der nen. Wenn die Drehzahl einer rotierenden Welle Änderungsgeschwindigkeit des Magnetfeldes ab und unter Verwendung der Einrichtung gemäß der Erist somit etwas verwaschen. Dies bedingt eine Ge- findung gemessen werden soll, ist es notwendig, an schwindigkeits- bzw. Drehzahlgrenze für diese Art 35 ^der Welle einen magnetisch abfühlbaren Abschnitt von Fühler insofern, als das Zeitintervall zwischen vorzusehen. Dieser kann von üblicher Gestaltung aufeinanderfolgenden Impulsen genügend groß sein sein, beispielsweise in Form eines Einsatzes aus in muß damit die Impulse von fehlerhaften Hinter- den Körper der Welle eingesetztem unterschiedlichem grundsignalen unterschieden werden können. Zusatz- Metall oder wahlweise in Form eines Stiftes, welcher lieh ist die Unfähigkeit der meisten bekannten Füh- 40 aus der Wellenoberfläche herausragt. Der Stift kann ler zur Erzeugung scharfer Impulse dafür verant- aus einem unterschiedlichen Metall gegenüber dem wortlich, daß die Genauigkeit der Geschwindigkeits- Metall der Welle sein, obgleich zweckmäßig das messung bei den höheren Geschwindigkeiten redu- gleiche Metall verwendet wird,
ziert wird. Ferner weist der Fühler eine niedrigere Die Erfindung ist nachfolgend an Hand der Zeich-Geschwindigkeitsgrenze deshalb auf, weil die Fluß- 45 nung erläutert, welche ein Ausführungsbeispiel einer geschwindigkeitsänderung genügend hoch sein muß, erfindungsgemäßen Einrichtung im Schnitt zeigt,
um anzeigbaren Impuls zu erzeugen. Der in der Zeichnung veranschaulichte Fühler Die Verwendung induktiver Belastungen in poten- dient insbesondere zur Messung der Drehzahl einer tiell explosiven atmosphärischen Bedingungen, bei- Welle. Eine Welle 10, beispielsweise eine Dampfturspielsweise bei chemischen Anlagen oder Raffinerien, 5° binenwelle, ist mit zwei zylindrischen Stiften 11,12 ist vom Sicherheitsstandpunkt aus unbefriedigend. in diametral entgegengesetzter Lage zueinander ver-Ein Fühler mit einer auf einem Magneten vorge- sehen. Es wäre auch möglich, einen einzigen Stift sehenen Wicklung könnte polarisiert werden. Sogar zu verwenden, jedoch ist dies wegen der hierbei entdann, wenn lediglich ein geringer Strom die Wick- stehenden Wellenunwucht ungünstiger. Die Anzahl lung durchsetzt, liegt eine Gefahr deshalb vor, weil 55 von Stiften kann auch gesteigert werden, vorausgebeim Unterbrechen des Stromkreises ein Funken er- setzt, daß sie gleichmäßig rund um die Welle verzeugt werden kann, welcher die Umgebungsatmo- teilt sind. Die Anzahl von Stiften ist indessen dasphäre entzündet. durch beschränkt, daß bei einer höheren Dichte von Zur Drehzahlmessung ist eine Einrichtung bekannt Stiften aufeinanderfolgende Stifte das Bestreben geworden, welche zur Anzeige einer Drehzahl den 60 haben, sich gegenseitig zu stören. Für Anwendungen Halleffekt ausnutzt. Dabei ist ein Permanentmagnet bei hohen Drehzahlen ist es vorzuziehen, zwei einauf der zu messenden Welle befestigt, während ein ander gegenüberliegende Stifte zu verwenden, wie Hallgenerator stationär angeordnet ist. Von Nach- dies gezeigt ist. Auf Wunsch können Stifte von Rechtteil ist hierbei, daß ein Magnetfeld ständig seine Posi- eckquerschnitt verwendet werden, um einen Impuls tion wechselt und daß zur Befestigung des meist stoß- 65 mit einer linearen Vorderkante zu erzeugen,
empfindlichen Magneten an der Welle besondere Der Fühler umfaßt ein geschlossenes zylindrisches Halterungen od. dgl. vorgesehen werden müssen. Weicheisenjoch 13 mit einem einstückig angeformten Diese bekannte Einrichtung ist relativ schwerfällig zylindrischen Vorsprung 17. Ein zylindrischer Magnet

14 mit einem im wesentlichen dem Durchmesser des Vorsprungs 17 entsprechenden Durchmesser ist axial zu dem Joch 13 angeordnet. Ein Abstandselement 16 ist zwischen dem Vorsprung und dem Magnet vorgesehen und ergibt eine Kammer für einen Hallwandler 15. Die Kammer ist größer als der Wandler ausgeführt, um zu verhindern, daß der Wandler mechanisch beschädigt wird. Die ganze Anordnung ist vorzugsweise in Epoxydharz eingeschlossen, so daß sich eine widerstandsfähige, aus einem Stück bestehende Einheit ergibt.

Wahlweise kann der Wandler in einer ähnlichen Kammer an dem anderen Ende des Magneten 14 angeordnet sein. Um den Wandler zu schützen, kann die Kammer an einer Fläche eines massiven Zylinders aus unmagnetischem Material (vorzugsweise Bronze) angeordnet sein, wobei der Zylinder ein Außengewinde aufweist, welches mit einem Innengewinde des Joches 13 zusammenwirken kann. Der Zylinder kann alsdann eingeschraubt werden, bis seine Fläche gegen ao das Ende des Magneten 14 anschlägt. __

Im Betrieb wird der Wandler mit einem Gleichstrom von etwa 100 mA beaufschlagt. Die Potentialdifferenz bei diesem Strom für eine magnetische Flußänderung von einem Kilogauß beträgt typischerweise etwa 17 mV. Dies kann für eine Verwendung ohne jede Spannungsverstärkung ausreichend sein, wenn die Impedanz niedrig liegt, typischerweise bei etwa 12 Ohm. Die Impedanz des Wandlers setzt sich hauptsächlich aus einem Ohmschen Anteil zusammen, so daß die Gefahr der Verwendung induktiver Belastungen vermieden wird.

Der erfindungsgemäße Fühler ergibt einen vergleichsweise scharfen und reproduzierbaren Impuls, so daß Drehzahlen genauer als mit Fühlern gemessen werden können, welche einen Induktionsstrom verwenden. Trotz der verbesserten Form des Impulses kann jedoch ein Pulsformer zwischen dem Fühler und der Impulsaufnahmeschaltung verwendet werden. Eine besondere Anwendungsform des erfindungsgemäßen Fühlers liegt in dem Einsatz als Uberdrehzahlfühler für rotierende Wellen. Die erzeugten Impulse können mit einer Standardimpulsfrequenz einer Kristalluhr verglichen werden, wobei eine Frequenz von 1 MHz für diesen Zweck sehr geeignet ist.

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Anzeige der Drehbewegung einer Welle, bestehend aus einem Magneten, einem Hallwandler, welcher in dem Magnetfeld des Magneten angeordnet ist, ersten elektrischen Anschlüssen zur Beaufschlagung des Wandlers mit Strom, und zweiten elektrischen Anschlüssen für einen durch die Potentialdifferenz des Wandlers erzeugten elektrischen Strom, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet und der Hallwandler ortsfest angeordnet sind und daß die Welle das Magnetfeld beeinflussende Teile aufweist, die bei Rotation der Welle relativ zu dem Magnetfeld auf einer zumindest teilweise das Magnetfeld durchlaufenden Bahn bewegbar sind und die das den Wandler !beeinflussende Magnetfeld ständig verändern.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet zwischen dem Wandler und der Welle angeordnet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler zwischen dem Magneten und der Welle angeordnet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen