DE1303633B - - Google Patents

Description

nungskraftmaschinen, mit einem Temperaturfüh- ablaufe nur berührungslose Meßwertübertragungsver-

ler und einem Induktivübertrager, dessen sich mit fahren verwendet werden. Eine Meßwertübertragung

dem Körper bewegende Spule bei jedem Bahn- durch flexible Leitungen oder durch Kontakte schei-

durchlauf an der ortsfest angebrachten, mit einem io det aus verschiedenen mechanischen Gründen aus.

Temperaturanzeige- oder Registrierorgan gekop- Diese sind bei flexiblen Leitungen unter anderem ihre

pelten Spule vorbeigeführt wird, dadurch ge- begrenzte Biegewechselfestigkeit, bei Kontakten der

kennzeichnet, daß im Sekundärkreis (11) Verschleiß und Kontaktschwingungen,

des Übertragers als Temperaturfühler mindestens Bei einem schon langer bekannten Verfahren der

ein temperaturabhängiger Widerstand (2) liegt 15 berührungslosen Übertragung werden Meßwerte von

und der Pr^;märkreis eine hochfrequente Span- rotierenden Wellen durch koaxiale Anordnung von

nungsquelle (7), das in seiner Anzeige stromab- bewegten und feststehenden Spulen induktiv übertra-

hängige Anzeige- oder Registrierorgan (6) sowie gen. Dieses Verfahren ist auf Anordnungen be-

die Primärwicklung (5) des Übertragers ent- schränkt, bei denen die Spulenachsen mit der Achse

hält. 20 der rotierenden Welle übereinstimmen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- Für jede andere Anordnung der Ubertragerspulen, kennzeichnet, daß die bewegten Sekundär- und wie sie oft aus konstruktiven Gründen erforderlich feststehenden Primärspulen im Zeitpunkt der ma- ist, ergibt sich nacn dem heutigen Stand der Technik, ximalen Kopplung mit den Achsen ihres magneti- daß entweder eine Drehzahlabhängigkeit der in der sehen Flusses im Austrittsquerschnitt auf der 25 feststehenden Spule induzierten Spannung oder eine Bahnkurve annähernd senkrecht stehen Komplikation der Meßvorrichtung durch ein NuIl-(Fig. 1). kompensationsverfahren für das Magnetfeld in Kauf

3. Vorrichtung nach Anbruch 1 für Körper, genommen werden muß. Dieses Kompensationsverdie für Hin- und Rückbewegung dieselbe Bahn- fahren macht bei veränderlichen Größen ihre Meskurve haben, dadurch gcken: zeichnet, daß die 30 sung und Registrierung aus regelungstechnischen Sekundärspulen in der Bewegungsrichtung lie- Gründen fehlerbehaftet oder unmöglich. Außerdem gende Achsen haben und daß die Achsen der Pri- ist die Nullkompensation nur bei Verwendung von märspulen mit den Achsen der zugehörigen Se- gleichstromdurchflossenen Spulen möglich. Für bekundärspulen annähernd fluchten (Fig. 2). rührungslose Übertragung bedeutet das, daß aktive

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 für bewegte 35 Meßumformer verwendet werden müssen. Quasiak-Körper, die für Hin- und Rückbewegung dieselbe tive Meßumformer, die mit Batterien arbeiten, schei-Bahnkurvc haben, dadurch gekennzeichnet, daß den im allgemeinen aus- weil bei vielen Meßproblevon den zusammengehörigen Primär- und Sekun- men hohe Umgebungstemperaturen auftreten oder därspulcn jeweils eine Spule mit einer Bohrung weil oft lange Betriebsdauer gefordert wird oder weil versehen ist. durch welche bzw. in welche die je- 40 Schwierigkeiten bei der räumlichen Anordnung der Weils andere Spule hindurchtaucht bzw. hinein- Teile der Meßvorrichtung entstehen.

laucht (F i g. 3). Die für Temperaturmessungen häufig verwendeten

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis Thermoelemente erlauben nur dann exakte Messun-4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Sekun- gen. wenn eine bezüglich der Temperatur definierte «lärspulen derart angeordnet sind, daß sie wäh- 45 Kaltlötstelle vorhanden ist. Bei bewegten Körpern, tend des Bewegungsablaufes nacheinander mit deren Temperatur zu messen ist. ist dies jedoch in der ein und derselben Primärspule maximal gekop- Regel nicht der Fall.

pelt sind (F i g. 3). Ein weiteres bekanntgewordenes Verfahren zur be-

(■). Vorrichtung nach Anspruch 1 und 5, da- rührungslosen übertragung von Meßwerten von bc-

durcli gekennzeichnet, daß auf dem bewegten 5° wegten Körpern auf feststehende Anzeige- und Regi-

Körper mehrere temperaturabhängige Wider- striergeräte arbeitet mit einem durch die Meßwerte

Itändc mit je einer Sekundärspulc verbunden sind modulierten bewegten Sender und einem feststehcn-

(F ig. 3). den Empfänger. Auch dieses Verfahren wird durch

7. Vorrichtung nach Anspruch I und 5. da- den Zwang, mit Batterien arbeiten und eine Vielzahl durch gekennzeichnet, daß auf dem bewegten 55 temperatur- und beschleunigungsempfindlicher Bau-Körper ein einziger Temperatürwiderstand an- elemente auf dem bewegten Körper unterbringen zu geordnet ist, der mit mehreren bewegten Spulen müssen, in seiner Anwendbarkeit sehr eingeengt, so verbunden ist (F i g. 2). daß der Platzbedarf auch dann, wenn man von der

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis aufwendigen Brücke auf dem bewegten Körper ab-4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Primär- 60 sieht, recht beträchtlich ist.

spulen derart angeordnet sind, daß jede von ihnen Zur Messung der Temperatur von umlaufenden während des Bewegungsablaufes nacheinander Wellen ist es andererseits bereits bekannt, auf dieser mit ein und derselben Sekundärspule maximal ge- Welle ein Tehcrmoelement und eine Kaltlötstelle ankoppelt ist. zubringen und die von dem Thermoelement in Ab-

65 hängigkeit von der jeweils herrschenden Temperatur

der Mcüslclle erzeugte EMK über einen Induktiv-

Dic Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Mes- übertrager auszukoppeln. Die Auskopplung erfolgt

iii/ der Temperatur eines sich auf einer in sich ge- aber in der Weise, daß das von der betreffenden

EMK durch die mit der Welle rotierende Spule erzeugte Magnetfeld durch die Erregung der feststehenden Primärspule kompensiert wird, wobei diese Kornpensation über eine dritte Wicklung der Spule, die nn ein Galvanometer angeschlossen ist, überwacht werden kann. Der zur Kompensation des Magnetfeldes erforderliche Erregerstrom für die Primärwicklung ist ein Maß für die jeweils an der Meßstelle herrschende Temperatur.

Für diese bekannte Meßanordnung gilt das bereits einleitend Gesagte, d. h., eine solche zusätzliche Kaltlötstelle läßt sich in vielen Fällen nicht unterbringen und das Kompensationsverfahren ist nur mit aktiven Meßumformern, d. h. mit Thermoelementen durchführbar.

Es ist nun bereits bekannt, daß die jeweilige Belastung des Sekundärkreises eines Induktivübertragers dun primärseitigen Strom dieses Übertragers bei dessen Speisung durch einen Wechselsti .im bestimmt, so daß aus der Stärke des im Primärkreis fließenden Stromes auf die sekundärseitige Belastung geschlossen werden kann, und umgekehrt. In einer bekannten Anordnung (deutsches Patent 560 998) wird diese Erscheinung zur Prüfung der Güte von Schweißnähten benutzt, indem die zu prüfende Schweißstelle als Belastungswiderstand in den Sekundärkreis eines Transformators geschaltet wird und damit der in der Primärwicklung fließende Strom eine Aussage über die Güte der jeweiligen Schweißstelle liefert.

Die Erfindung macht ebenfalls von dieser Einwirkung einer sekundärseitigen Belastung auf die primiirscitige Strom- oder Leistungsaufnahme eines Induktivübertragers Gebrauch, um damit die vorbeschriebenen Nachteile der bekannten Anordnungen und Vorrichtungen zur Messung von Temperaturen an sich auf ei,.er geschlossenen Bahnkurve bewegenden Körpern auszuschalten. Es ist dabei ebenfalls ein Temperaturfühler und ein Induktivübertrager vorgesehen, dessen sich mit dem Körper bewegende Spule bei jedem Bahndurchlauf an der ortsfest angebrachten, mit einem Temperaturanzeige- oder Registrierorgan gekoppelten Spule vorbeigeführt wird, wobei erfindungsgemäß im Sekundärkreis des Übertragers als Temperaturfühler mindestens ein temperaturabhängiger Widerstand liegt und der Primärkreis eine hochfrequente Spannungsquelle, das in seiner Anzeige stromabhängige Anzeige- oder Registrierorgan sowie die Primärwicklung des Übertragers enthält. Als temperaturabhängige Widerstände kommen vornehmlich sogenannte NTC-Widerstände in Frage, da diese die erforderliche Temperaturfestigkeit besitzen.

Die Widerstände sind durch Leitungen mit einer oder mehreren an geeigneten Stellen angeordneten Spulen verbunden. Diese bewegten Teile bilden den sekundären Teil der Meßvoirichtung. Durch diese geringe Zahl der auf dem bewegten Körper angeordneten Bauelemente wird wenig Raum beansprucht. Alle Bauelemente können gegen störende Temperatureinflüsse unempfindlich ausgeführt werden. Die Lebensdauer der Bauelemente ist vom Meßverfahren her unbegrenzt.

Die durch dio intermittierende Übertragung der einzelnen Meßwerte bedingte Beschränkung, daß während jeder Periode nur ein Meßwert übertragen wird und nicht für die ganze Dauer eine Einkopplung des Meßwertes in das Anzeigeorgan erfolgt, ist bei den meisten Temperaturmessungen infolge der Trägheit der Anzeigesysteme nicht schwerwiegend. Die Beschränkung kann andererseits aber auch weitgehend durch Anwendung einer größeren Zahl von Primärspulen oder durch Anwendung einer größeren Zahl von mit demselben temperaturabhängigen Widerstand verbundenen Sekundärspulen aufgehoben werden. Andererseits ergibt sich aber durch diese »Beschränkung« die Möglichkeit, eine größere Zahl von Temperaturmessungen an einem Körper bei Vorhandensein nur eines Primärkreises möglich zu machen, indem nämlich, wie in. weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen wird, daß während einer Periode eines Bewegungsablaufes eine entsprechende Zahl von mit je einem temperaturabhängigen Widerstand verbundenen Sekundärspulen mit der Primärspule gekoppelt werden. Das ist in den Fällen von besonderer Bedeutung, in denen für die Übertragungselemente nur wenig Raum rnr Verfügung steht. Die in solchen Fällen bisher angewandten, von Servomotoren betätigten Umschalter, weiche bei Vorhandensein nur eines Spulenpaares die schrittweise Abfragung der verschiedenen Meßstellen ermöglichen, sind in ihrer Betriebssicherheit bisher nicht immer zufriedenstellend. Durch diese Ausgestaltung werden sie nicht nur vollwertig ersetzt, sondern bezüglich der Abfragegeschwindigkeit weit übertroffen, weil hierdurch jede Meßgröße während einer Periode mindestens einmal gemessen wird. Bei Bewegungsabläufen mit für Hin- und Rückbewegung identischer Bahnkurve kann jede bewegte Spule zweimal pro Periode von einer zugeordneten feststehenden Spule abgefragt werden, wenn die Kopplung nicht im Umkehrpunkt erfolgt. Bei den genannten Bewegungsabläufen sind die zu koppelnden Spulen entsprechend einer Ausgestaltung der Erfindung so ausgeführt, daß die eine Spule in die andere Spule hinein- oiier durch diese hindurchtaucht. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß eine etwaige gegenseitige Verlagerung der Spulenachsen ohne Einfluß auf die Meßgenauigkeit ist.
In den Zeichnungen ist die Erfindung in mehreren Ausführungsbeispielen schematisch dargestellt.

F i g. 1 zeigt ein rotatorisch bewegtes System, dessen Spulen radiale Achsen haben und mit je einem temperaturabhängigen Widerstand verbunden sind;
F i g. 2 zeigt ein rotatorisch bewegtes System, bei welchem die Spulenachsen parallel zur Rotationsachse sind und zwei der bewegten Spulen mit einem temperaturabhängigen Widerstand verbunden sind:

Fig. 3 zeigt einen Kolben als translatorisch bewegtes System:

Fig. 4 a und 4 b zeigen einen Kurbeltrieb in zwei zucinandei senkrechten Schnitten mit verschiedenen Möglichkeiten der Anordnung der übertragungsspule auf dem Pleuel.

In alle" Ausführungsbeispielen der Fig. 1 bis 4b enthält der feststehende Primärkreis der Meßvorrichtung einen Hochfrequenzgenerator 7, der über ein Anzeige- oder Registrierorgan 6 mit einer oder mehreren den bewegten Spulen 3 zugeordneten festen Spulen 5 durch Leitungen verbunden ist.

Die jeweils vom Hochfrequenzgenerator 7 abgegebene Leistung, welche von der Belastung des Generators abhängig ist, wird intermittierend durch Kopplung der festen und beweglichen Spulen 5, 3 auf den Sekundärkreis übertragen. Der Sekundärkreis wirkt als Belastung des Primärkreises, wobei diese Rückwirkung des Sekundärkreises auf den Primärkreis vom Widerstand des temperaturabhängigen Widerstandes 2 abhängt, so daß dieser Widerstand ein Maß

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für die zu messende physikalische Größe darstellt. Spulen 5 parallel zur Rotationsachse sind. Außerdem

Zur fortwährenden Messung der genannten Rückwir- ist den mit den temperaturahhängigen Widerstän-

kung des Sekundärkreises auf den Primärkreis ist im den 2 verbundenen Spulen 3 jeweils nur eine festste-

Primärkreis ein strom- oder spannungsmessendes An- hende Spule 5 zugeordnet. Durch die dargestellten

zeige- oder Registrierorgan 6 angeordnet. Bei ausrei- 5 Verbindungen von zwei Spulen 3 mit einem tempera-

chend hoher Frequenz des Hochfrequenzgenerators 7 turabhängegen Widerstand 2 ist es möglich, trotz nur

ist die Relativgeschwindigkeit zwischen den Primär- einer zugeordneten feststehenden Spule 5 den Meß-

uih! Sekundärspulen S, 3 ohne meßbaren Einfluß auf wert pro Umdrehung zweimal abzufragen,

die Größe der im Sekundärkreis induzierten Span- Die dargestellte Ausführungsform ist besonders ge-

nung. Deshalb ist die vorgeschlagene Vorrichtung so- to eignet für freie Wellenenden. Sie erlaubt ebenfalls die

wohl für sehr niedrige als auch für sehr hohe Relativ- Übertragung einer größeren Zahl von Meßgrößen bei

geschwindigkeiten zwischen den Spulen und damit beschränktem Raum.

für eine sehr große Bewegungsgeschwindigkeit des zu Die in Fig. 3 abgebildeten bewegten Spulen 11

überwachenden Körpers geeignet. sind mit achsparallelen Bohrungen versehen, in

In F i g. 1 bezeichnet 1 eine Welle als Beispiel eines 15 welche die feststehenden Spulen 5 hineintauchen oder rotatorisch bewegten Systems. Die temperaturabhän- durch welche sie hindurchtauchen. Die Anordnung gigen Widerstände 2 sind mit ihren zugehörigen be- der hohlen Spulen und der in sie hineintauchenden wegten Spulen 3 durch Leitungen 4 verbunden. Es Spulen kann auch vertauscht werden. Es genügt mitsind zwei feststehende Spulen S vorhanden, die je- unter auch, nur den Kern der einen Spule in die Bohweils mit einem ortsfesten Hochfrequenz-Generator 7 30 rung der anderen Spule hineintauchen zu lassen. Die und eimern Anzeige- oder Registriergerät 6 durch Lei- in der linken Hälfte der Zeichnung dargestellten Sputungen 8 verbunden sind. Die bewegten und die fest- len 5 und 11 sind in der Nähe des unteren Totpunkte? stehenden Spulen sind so angeordnet, daß ihre Ach- maximal gekoppelt, während die in der rechter sen auf der Rotationsachse des bewegten Systems Hälfte uer Zeichnung dargestellten Spulen 11 in je senkrecht stehen und alle in einer gemeinsamen Rota- as zwei andren Kurbelstellungen maximale Kopplung tionsebene liegen. Um die Streuung zu verringern, mit der feststehenden Spule 5 haben. Durch die fluchkönnen die Spulen 3 und 5 mit Magnetkernen verse- tende Anordnung der zuletzt genannten Spulen 11 ist hen sein. es möglich, mit nur einer feststehenden Spule 5 auch

Die drei Spulen 3 kommen während eines Umlau- bei der translatorischen Bewegung mehrere Meßstelfes der Welle nacheinander mit jeder der beiden fest- 30 len abzufragen.

stehenden Spulen 5 in die für die Messung maßge- F i g. 4 a und 4 b zeigen in zwei senkrecht aufeinan-

bende Stellung maximaler Kopplung, nämlich dann, derstehenden Schnitten eine Anordnung der beweg-

wenn die Achsen von bewegter und feststehender ten und feststehenden Spulen 3 und 5, die der Anord-

Spule fluchten. nung in Fig. I und 2 ähnlich ist. Die bewegten Spu· In der gezeigten Anordnung wird jede Meßstelle 35 len 3 sind hier auf einem Pleuel angeordnet, desser

also pm Umlauf mit einer Phasenverschiebung von Bewegung eine Überlagerung einer translatorischer

180 zweimal abgefragt. und einer rotatorischen Bewegung ist.

Diese Anordnung ermöglicht es, bei begrenztem Die in F i g. 4 b gezeigte feststehende Spule 5 is Raum. z. B. bei einem sehr kurzen freien Wellen- mit dem Primärkreis über ein beliebig langes Hochstück, viele Meßstellen einmal oder mehrmals pro 40 frequenzkabel 14 verbunden, das durch den Übertra· Umlauf abzufragen. ger 13 angepaßt ist. Im Primärkreis wird die arr

Die in F i g. 2 dargestellte Ausführungsform unter- Widerstand 12 abfallende Wechselspannung durch

scheidet sich von der in F i g. 1 dargestellten Ausfüh- den Gleichrichter 15 gleichgerichtet, durch den Kon

rungsform dadurch, daß bei drei bewegten Spulen 3 densator 16 gesiebt und durch das Anzeige- oder Re

nur zwei temperaturabhängige Widerstände 2 vor- 45 gistriergerät 6 gemessen.

handen sind, wobei ein temperaturabhängiger Wider- Um im entkoppelten Zustand des Spulenpaares i

stand 2 mit zwei bewegten Spulen 3 in Parallelschal- und 5 am Instrument 6 Nullanzeige zu erhalten kanr

tung durch Leitungen 9 verbunden ist, und daß die die Verwendung einer konstanten Kompensations

Achsen der bewegten Spulen 3 und der feststehenden gleichspannung zweckmäßig sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (1)

Patentansprüche: schlossenen Bahnkurve bewegenden Körpers, insbesondere zur Messung von Kolbentemperaturen von

1. Vorrichtung zur Messung der Temperatur Verbrennungskraftmaschine!!.

eines sich auf einer in sich geschlossenen Bahn- Zur Überwachung von physikalischen Meßgrößen

kurve bewegenden Körpers, insbesondere zur 5 von bewegten Körpern auf ortsfeste Aaieige- und

Messung von Kolbentemperaturen von Verbren- Registriergeräte können für schnelle Bewegungs-