DE20205038U1 - Mechanical gap measuring device - Google Patents
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Description
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PT 05961GM /Voith Siemens Hydro Power GejersäiorT&rnblH Ic / 'tö/ölbuiig') C»RW·/ 2&THgr;020313 / 28. März 2002PT 05961GM /Voith Siemens Hydro Power GejersäiorT&rnblH Ic / 'tö/ölbuiig') C»RW·/ 2&THgr;020313 / 28 March 2002
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Mechanische SpaltmesseinrichtungMechanical gap measuring device
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen des Weges, den zwei Bauteile zurückgelegt haben, wenn sie aus einer ersten Position in eine zweite Position auseinanderbewegt, und sodann wieder einander angenähert werden.The invention relates to a device for measuring the distance traveled by two components when they are moved apart from a first position to a second position and then brought closer together again.
Die Messung von temporären Spalten hat große Bedeutung bei rotierenden Bauteilen oder sonstigen Bauteilen, die während der Bildung des Spaltes nicht zugänglich sind.The measurement of temporary gaps is of great importance for rotating components or other components that are not accessible during the formation of the gap.
Ein Beispiel ist der Rotor eines Generators. Wie bekannt, ist die Blechkette des Generators durch Schrumpfen auf der Nabe befestigt. Dies bedeutet, dass zunächst zwischen Blechkette und Nabe eine flächige Berührung vorliegt, somit noch kein Spalt.One example is the rotor of a generator. As is well known, the sheet metal chain of the generator is attached to the hub by shrinking. This means that initially there is a flat contact between the sheet metal chain and the hub, and therefore no gap.
Dieser Zustand hält auch bei Nenndrehzahl noch an. Es verbleibt somit immer noch eine Restschrumpfung, das heißt die beiden Teile Nabe und Blechkette liegen noch satt aneinander an.This condition persists even at nominal speed. There is still some residual shrinkage, which means that the two parts, hub and sheet metal chain, still fit tightly against each other.
Bei einer - konstruktiv - vorgegebenen Überdrehzahl ändert sich dies jedoch. Die Schrumpfung wird aufgehoben, so dass zwischen der inneren Mantelfläche der Blechkette und der äußeren Mantelfläche der Nabe ein Spalt entsteht. Das Erfassen dieses Spaltes ist von großer Bedeutung. Wird nämlich die Schrumpfverbindung zu einem frühen Zeitpunkt aufgehoben und bildet sich ein Spalt noch während der Generator bei Nenndrehzahl umläuft, so kann es mechanische Probleme geben. Es ist daher sehr wichtig, zu ermitteln, welches Maß der Spalt bei einer bestimmten Drehzahl eingenommen hatHowever, this changes at a - design-specific - overspeed. The shrinkage is eliminated, so that a gap is created between the inner surface of the sheet metal chain and the outer surface of the hub. Detecting this gap is very important. If the shrink connection is eliminated at an early stage and a gap forms while the generator is still running at nominal speed, mechanical problems can arise. It is therefore very important to determine the size of the gap at a certain speed.
Weiterhin ist die Frage von Bedeutung, ob der Spalt, wenn er dann eingetreten sein wird, rundum eine gleichmäßige Weite hat, d. h. konzentrisch ist. Ist dies nichtAnother important question is whether the gap, once it has occurred, has a uniform width all around, i.e. is concentric. If this is not the case,
PT 05961GM / Voith Siemens Hydra Power GeiSera5on*<3mbft &I V^ölbung' /ww5 2<J3j2p313 / 28. März 2002PT 05961GM / Voith Siemens Hydra Power GeiSera5on*<3mbft &I V^vault' /ww5 2<J3j2p313 / 28 March 2002
der Fall, so bedeutet diese Exzentität, dass es zu einer Unwucht kommt und dies bedeutet dann eine Laufunruhe.If this is the case, this eccentricity means that an imbalance occurs and this then means uneven running.
Bisher hat man verschiedene Methoden angewandt, um die Spaltweite zu erfassen. So far, various methods have been used to measure the gap width.
Es ist bekannt, mittels elektrischer oder elektronischer Sensoren, beispielsweise Dehnungsmessstreifen, die Spaltweite zu erfassen und das Messsignal telemetrisch nach außen zu leiten. Auch hat man in einem Datensammler die Spaltweite zum Ablesen nach dem Stillstand der Maschine gesammelt.It is known to measure the gap width using electrical or electronic sensors, such as strain gauges, and to transmit the measurement signal telemetrically to the outside. The gap width has also been collected in a data collector for reading after the machine has stopped.
Der Nachteil besteht darin, dass die bekannten Vorrichtungen teuer in der Herstellung und ungenau im Messergebnis sind.The disadvantage is that the known devices are expensive to manufacture and inaccurate in their measurement results.
Auch ist eine mechanische Messung bekannt. Dabei wird die plastische Verformung von Messkörpern erfasst, die an der Fuge zwischen den beiden Bauteilen Blechkette und Nabe beziehungsweise am Spalt zwischen diesen beiden eingespannt sind. Hierbei wird aber immer ein elastischer Verformungsanteil vorliegen. Dies wirkt sich gerade bei kleinen Spalten sehr störend aus. Auch diese Messvorrichtungen sind somit ungenau und zudem teuer.A mechanical measurement is also known. This involves recording the plastic deformation of measuring bodies that are clamped to the joint between the two components, the sheet metal chain and the hub, or to the gap between the two. However, there will always be an elastic deformation component. This is particularly disruptive in the case of small gaps. These measuring devices are therefore also inaccurate and expensive.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Messeinrichtung anzugeben, mit welcher die Spaltweite nach dem Lösen der Schrumpfverbindung zuverlässig, genau und kostengünstig erfasst werden kann. Damit soll festgestellt werden, ob der Spalt zum richtigen Zeitpunkt auftritt, vor allem nicht zu einem frühen Zeitpunkt, solange die Maschine noch mit Nenndrehzahl umläuft. Ferner soll die Messeinrichtung eine Angabe machen, inwieweit der Spalt konzentrisch ist und somit eine über den Umfang konstante Weite hatThe invention is based on the object of specifying a measuring device with which the gap width can be reliably, precisely and inexpensively measured after the shrink connection has been released. This is to determine whether the gap occurs at the right time, especially not at an early point in time while the machine is still running at its nominal speed. Furthermore, the measuring device should provide information on the extent to which the gap is concentric and thus has a constant width over the circumference.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.This object is solved by the features of claim 1.
PT 05961GM / Voith Siemens Hydro Power GefcerajioVArhljH 11 'Ä/ölbufe'V [few?/ 2©rJ20313 / 28. März 2002PT 05961GM / Voith Siemens Hydro Power GefcerajioVArhljH 11 'Ä/ölbufe'V [few?/ 2©rJ20313 / 28 March 2002
Wesentliches Element der Messvorrichtung ist demgemäß ein biegsames flächiges Element. Dieses wird im Allgemeinen ein Streifen aus elastischem, biegsamen Material sein, vor allem aus Blech. Einen solchen Blechstreifen kann man auf die beiden Bauteile in jenem Zustand auflegen, indem sie aufeinander geschrumpft sind und in welchem somit noch kein Spalt herrscht. Dabei ist jedem Bauteil eine Führungseinrichtung zum Führen eines Endes des Blechstreifens zugeordnet. Die beiden Führungseinrichtungen erlauben ein freies Verschieben des Blechstreifens beim Auseinanderfahren der Bauteile, so dass der Blechstreifen hierbei nicht verformt wird. Jedoch sind die Führungseinrichtungen oder die Enden des Blechstreifens selbst derart gestaltet, dass beim Wiederannähern der beiden Bauteile eine Arretierung der Enden des Blechstreifens erfolgt. Die Enden sind somit während dieser Phase des Annäherns fixiert. Die Folge davon ist, dass sich der Blechstreifen beim Wiederannähern der Bauteile ausbeult oder wölbt. War er vorher gerade, so ist die Auswölbung ein Maß für den Weg, den die beiden Bauteile zurückgelegt haben, oder anders ausgedrückt, ein Maß für den maximalen gegenseitigen Abstand, der zwischen den beiden Bauteilen jemals vorlag.The essential element of the measuring device is therefore a flexible flat element. This will generally be a strip made of elastic, flexible material, especially sheet metal. Such a sheet metal strip can be placed on the two components in the state in which they have shrunk onto one another and in which there is therefore no gap. Each component is assigned a guide device for guiding one end of the sheet metal strip. The two guide devices allow the sheet metal strip to be moved freely when the components move apart, so that the sheet metal strip is not deformed. However, the guide devices or the ends of the sheet metal strip themselves are designed in such a way that the ends of the sheet metal strip are locked when the two components move closer together again. The ends are thus fixed during this approach phase. The result of this is that the sheet metal strip bulges or curves when the components move closer together again. If it was straight before, the curvature is a measure of the distance the two components have traveled, or in other words, a measure of the maximum mutual distance that ever existed between the two components.
Die Vorrichtung liefert ein außerordentlich genaues Messergebnis. Das Abstandsmaß wird nämlich durch das Krümmungsmaß gewissermaßen übertrieben wiedergegeben.The device delivers an extremely precise measurement result. The distance measurement is, in a sense, exaggerated by the curvature measurement.
Der Blechstreifen braucht dabei von Anfang an nicht unbedingt eben zu sein, das heißt beim Auflegen auf die beiden Bauteile in deren erster Position. Er könnte bereits eine gewisse Auswölbung haben. Besser ist es aber, wenn er von vornherein eben ist und sich erst dann auswölbt, wenn die Bauteile einander wieder angenähert werden.The metal strip does not necessarily have to be flat from the start, that is, when it is placed on the two components in their first position. It could already have a certain bulge. However, it is better if it is flat from the start and only bulges when the components are brought closer together again.
Auch muss der Blechstreifen nicht unbedingt elastisch sein. Theoretisch wäre auch ein nicht-elastisches Material geeignet, wenn auch nicht so gut. 30The sheet metal strip does not necessarily have to be elastic. Theoretically, a non-elastic material would also be suitable, although not as good. 30
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PT 05961GM / Voith Siemens Hydro Power GeJier^ion"smb*H ^rÄ/ölbuftg'*/ IJ^/25Q2,0313 / 28. März 2002PT 05961GM / Voith Siemens Hydro Power GeJier^ion"smb*H ^rÄ/ölbuftg'*/ IJ^/25Q2,0313 / March 28, 2002
Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im Einzelnen folgendes dargestellt:The invention is explained in more detail with reference to the drawing, which shows the following in detail:
Figur 1 weist einen Maschinensatz mit einer Francisturbine und einemFigure 1 shows a machine set with a Francis turbine and a
Generator auf.Generator on.
Figur 2 zeigt einen elektrischen Generator in einem Axialschnitt.Figure 2 shows an electric generator in an axial section.
Figur 3 zeigt den Gegenstand von Figur 2 in einem achssenkrechtenFigure 3 shows the object of Figure 2 in an axially perpendicular
Schnitt.Cut.
Figur 4 zeigt in schematischer Darstellung eine erste AusführungsFigure 4 shows a schematic representation of a first embodiment
form einer Messvorrichtung.form of a measuring device.
Figur 5 zeigt in schematischer Darstellung eine zweite AusführungsFigure 5 shows a schematic representation of a second embodiment
form einer Messvorrichtung.form of a measuring device.
Figur 6 gibt eine Kalibrier-Kurve wieder.Figure 6 shows a calibration curve.
Figur 7 veranschaulicht das Messergebnis eines exzentrischen Spaltes. Figure 7 illustrates the measurement result of an eccentric gap.
In Figur 1 erkennt man eine Francisturbine 1, die einen Generator 2 antreibt. Der Generator 2 weist eine Nabe 2.1 sowie eine auf diese aufgeschrumpfte Blechkette 2.2 auf. Man erkennt eine Stossstelle 2.3 zwischen der äußeren Mantelfläche der Nabe 2.1 und der inneren Mantelfläche der Blechkette 2.2.Figure 1 shows a Francis turbine 1 that drives a generator 2. The generator 2 has a hub 2.1 and a sheet metal chain 2.2 shrunk onto it. A joint 2.3 can be seen between the outer surface of the hub 2.1 and the inner surface of the sheet metal chain 2.2.
Gleiches ist wieder den Figuren 2 und 3 zu entnehmen - siehe dort Nabe 2.1, Blechkette 2.2 und Stossstelle 2.3. An der Stossstelle sind die beiden Teile aufeinandergeschrumpft. Hier entsteht bei Überschreiten der Nenndrehzahl ein Ringspa/t. The same can be seen in Figures 2 and 3 - see hub 2.1, sheet metal chain 2.2 and joint 2.3. The two parts have shrunk together at the joint. A ring gap/t is created here when the nominal speed is exceeded.
PT 05961GM /Voith Siemens Hydro PowerGeeeraloVembTi k/ Wölburtg1 / OF§/fi2$Q2p213128. März 2002PT 05961GM /Voith Siemens Hydro PowerGeeeraloVembTi k/ Wölburtg 1 / OF§/fi2$Q2p2131 28 March 2002
Figur 4 veranschaulicht wiederum zwei Bauteile 2.1, 2.2. Hierbei kann es sich wiederum um die Nabe 2.1 und die Blechkette 2.2 eines elektrischen Generators handeln. Man erkennt auch hier wiederum die Stossstelle 2.3.Figure 4 again illustrates two components 2.1, 2.2. This can again be the hub 2.1 and the sheet metal chain 2.2 of an electric generator. Here, too, the joint 2.3 can be seen.
Das wesentliche erfindungsgemäße Element ist ein Blechstreifen 4, ferner Führungseinrichtungen 5.1, 5.2.The essential element according to the invention is a sheet metal strip 4, furthermore guide devices 5.1, 5.2.
Blechstreifen 4 weist an seinen beiden Enden Widerhaken 4.1 auf. Die beiden Führungseinrichtungen 5.1, 5.2 sind mit Eingriffselementen 5.1.1, 5.2.1 versehen.Sheet metal strip 4 has barbs 4.1 at both ends. The two guide devices 5.1, 5.2 are provided with engagement elements 5.1.1, 5.2.1.
Wird aus der Stoßstelle 2.3 durch Bewegen von Bauteil 2.2 in Richtung des Pfeiles A ein Spalt, so bleibt Element 4 - im vorliegenden Falle ein elastischer, biegsamer Blechstreifen - gradlinig. Die beiden Führungseinrichtungen 5.1 und 5.2 sind an den Bauteilen 2.1, 2.2 fixiert. Führungseinrichtung 5.2 macht somit die Bewegung von Bauteil 2.2 in Richtung des Pfeiles A mit. Die Eingriffselemente 5.1.1, 5.2.1 befinden sich zwar mit den Widerhaken 4.1 im Eingriff. Aufgrund der sägezahnartigen Ausführungsform der Widerhaken wird jedoch die genannte Bewegung in Richtung des Pfeiles A nicht behindert.If the joint 2.3 becomes a gap by moving component 2.2 in the direction of arrow A, element 4 - in this case an elastic, flexible sheet metal strip - remains straight. The two guide devices 5.1 and 5.2 are fixed to components 2.1, 2.2. Guide device 5.2 thus follows the movement of component 2.2 in the direction of arrow A. The engagement elements 5.1.1, 5.2.1 are in engagement with the barbs 4.1. However, due to the sawtooth design of the barbs, the movement in the direction of arrow A is not hindered.
Findet nach dem gegenseitigen Entfernen der Bauteile 2.1, 2.2 eine gegenseitige Annäherung statt, so sind aber die Enden des Blechstreifens 4 fixiert. Die Eingriff selemente 5.1.1 und 5.2.1 verhindern nämlich eine Bewegung der Enden in Gegenrichtung zum Pfeil A. Die Folge davon ist eine Auswölbung 4' des Blechstreifens 4 - gestrichelt dargestellt. Das Wölbungsmaß ist nunmehr ein Maß für den in Richtung des Pfeiles A zurückgelegten Weg und den maximal erreichten gegenseitigen Abstand zwischen den Bauteilen 2.1 und 2.2.If, after the components 2.1, 2.2 have been moved apart, they move closer together, but the ends of the sheet metal strip 4 are fixed. The engagement elements 5.1.1 and 5.2.1 prevent the ends from moving in the opposite direction to arrow A. The result of this is a bulge 4' of the sheet metal strip 4 - shown in dashed lines. The bulge dimension is now a measure of the distance traveled in the direction of arrow A and the maximum mutual distance achieved between the components 2.1 and 2.2.
Statt der Ausführungsform gemäß Figur 4 könnte auch die eine der beiden Führungseinrichtungen, beispielsweise die Führungseinrichtung 5.1, eine Fixiereinrichtung sein, mittels welcher das links dargestellte Ende des Blechstreifens 4 an Bauteil 2.1 fixiert wird.Instead of the embodiment according to Figure 4, one of the two guide devices, for example the guide device 5.1, could also be a fixing device, by means of which the end of the sheet metal strip 4 shown on the left is fixed to component 2.1.
PT 05961GM /Voith Siemens Hydro Power GeftfrgrtioVllmbH Zj^l^tig· / 0^^/290^)313 / 28. März 2002PT 05961GM /Voith Siemens Hydro Power GeftfrgrtioVllmbH Zj^l^tig· / 0^^/290^)313 / 28 March 2002
In Figur 5 sieht man wiederum Führungseinrichtungen 50.1, 50.2. Diese klemmen den Blechstreifen 4 zunächst ein. Dies ist dann der Fall, wenn die beiden Bauteile 2.1, 2.2, so wie hier dargestellt, aufeinandergeschrumpft sind und somit kein Spalt, sondern nur eine Stoßfuge 2.3 zwischen diesen beiden herrscht. 5In Figure 5 you can see guide devices 50.1, 50.2. These initially clamp the sheet metal strip 4. This is the case when the two components 2.1, 2.2 have shrunk onto one another, as shown here, and there is therefore no gap, but only a butt joint 2.3 between them. 5
Aufgrund der besonderen Gestalt der Führungseinrichtungen 50.1, 50.2 kann bei einem Auseinanderfahren der Bauteile 2.1, 2.2 jedes Ende des Blechstreifens 4 zwar aus der Führungseinrichtung 50.1 beziehungsweise 50.2 herausrutschen. Aufgrund eines Kraftschlusses (Reibung) oder eines Formschlusses (Widerhaken oder dergleichen) in den beiden Führungseinrichtungen ist jedoch ein Wiedereinschieben beim Zurückkehren von Bauteil 2.2 nicht möglich. Die Folge ist eine Ausbeulung 4'. Bei dieser Ausführungsform vermag somit das betreffende Ende des Blechstreifens 4 beim Annähern der Bauteile 2.1, 2.2 nicht wieder unter die Führungseinrichtungen zu rutschen. Vielmehr stößt das betreffende Ende des Blechstreifens 4 an den Führungseinrichtungen an und wölbt sich aus. Die Führungseinrichtungen können selbst aus Blechstreifen bestehen.Due to the special design of the guide devices 50.1, 50.2, when the components 2.1, 2.2 move apart, each end of the sheet metal strip 4 can slip out of the guide device 50.1 or 50.2. However, due to a force fit (friction) or a form fit (barbs or the like) in the two guide devices, it is not possible to push it back in when component 2.2 returns. The result is a bulge 4'. In this embodiment, the relevant end of the sheet metal strip 4 cannot slip back under the guide devices when the components 2.1, 2.2 approach each other. Instead, the relevant end of the sheet metal strip 4 hits the guide devices and bulges out. The guide devices themselves can consist of sheet metal strips.
Figur 6 veranschaulicht eine Kalibrierkurve. Hierbei ist die Spaltweite s aufgetragen über der Wölbung w.Figure 6 illustrates a calibration curve. Here, the gap width s is plotted against the curvature w.
Aus Figur 7 erkennt man, dass die Spaltweite, gemessen an sechs Messstellen, recht unterschiedlich ist. Dies führt zu einer Unwucht und damit zu einem unruhigen Lauf der Maschine. Wie man sieht, ist es mit der Erfindung möglich, die Ursache eines unruhigen Laufes der Maschine festzustellen.Figure 7 shows that the gap width, measured at six measuring points, is quite different. This leads to an imbalance and thus to unsteady running of the machine. As can be seen, the invention makes it possible to determine the cause of unsteady running of the machine.
Die erfindungsgemäße Messvorrichtung ist sehr genau und zuverlässig, einfach und billig.The measuring device according to the invention is very accurate and reliable, simple and inexpensive.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE20205038U DE20205038U1 (en) | 2002-03-28 | 2002-03-28 | Mechanical gap measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE20205038U DE20205038U1 (en) | 2002-03-28 | 2002-03-28 | Mechanical gap measuring device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE20205038U1 true DE20205038U1 (en) | 2002-08-22 |
Family
ID=7969537
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE20205038U Expired - Lifetime DE20205038U1 (en) | 2002-03-28 | 2002-03-28 | Mechanical gap measuring device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE20205038U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100378433C (en) * | 2005-10-08 | 2008-04-02 | 武汉科技大学 | An FPGA-based Hook Position Measuring Device for Large Industrial Cranes |
-
2002
- 2002-03-28 DE DE20205038U patent/DE20205038U1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100378433C (en) * | 2005-10-08 | 2008-04-02 | 武汉科技大学 | An FPGA-based Hook Position Measuring Device for Large Industrial Cranes |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 20020926 |
|
| R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20050411 |
|
| R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20080414 |
|
| R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |
Effective date: 20100412 |
|
| R071 | Expiry of right | ||
| R071 | Expiry of right |