DE2807881C2 - Vorrichtung zum kontinuierlichen Messen von Spaltweiten, insbesondere bei Rotationsmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Messen von Spaltweiten, insbesondere bei Rotationsmaschinen, mit einer am unbeweglichen Teil der Maschine gegenüber einem beweglichen Teil in einem Druckraum angeordneten Meßdüse, mit einer in einem gesonderten Druckraum angeordneten Vergleichsdüse, deren Mündung gegenüber der Oberfläche des unbeweglichen Teiles verstellbar angeordnet ist, mit einem dritten Druckraurn, von dem je eine Druckleitung zur Meßdüse und zur Vergleichsdüse führt und mit einem Differenzmanometer, welches zwischen den beiden Druckleitungen angeordnet ist, mit einer Verbindungsleitung zwischen dem Druckraum der Meßdüse und dem Druckraum der Vergleichsdüse.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-OS 25 07 516 bekanntgeworden. Mit dieser Vorrichtung lassen sich Spaltweiten insbesondere bei Rotationsmaschinen, wie Hochleistungsturbinen, mit hoher Genauigkeit messen, ohne daß hohe Temperaturen und hohe Drücke an der Meßstelle verfälschend in das Meßergebnis eingehen. Voraussetzung für diese hochgenaue Messung ist es, daß der Druck innerhalb des Raumes, in dem die Meßdüse angeordnet ist und innerhalb des Raumes, in ,dem die Vergleichsdüse angeordnet ist, exakt gleich ist, ^lDann kann man :durch Veränderung des Spaltes zwiischen der Vergleichsdüse und dem unbeweglichen Maschinenteil das Diliferenzdruckmanometer auf den Nullwert einstellen. Ist dieser erreicht, weiß man, daß die Spaltweiten zwischen Meßdüse und Meßobjekt einerseits und Vergleichsdüse und unbeweglichem Maschinenteil andererseits gleich sind. Man braucht dann nur die Spaltweite an der Vergleichsdüse zu messen bzw. Der Nachteil dieser Vorrichtung liegt in der Notwendigkeit eines kontinuierlichen Ausgleichens der Druckdifferenz durch Verstellung der Vergleichsdüse, um immer am Differenzdruckmanometer den Nullwert beizubehalten, in Fällen, in denen die zu messenden Spaltweiten kontinuierlich verfolgt werden müssen, ist es notwendig, an diese Vorrichtung eine komplizierte Atiswertapparatur anzuschließen.

Zum Messen von Spaltweiten und zum pneumatischen Kalibrieren ist es durch die DE-PS 8 24 857 und die DE-PS 8 36 577 bekanntgeworden, zwei Vergleichsdüsan und zwei Differenzmanometer zu benutzen. Der Einsatz dieser Vorrichtungen erfolgt bei der Bearbeitung von Oberflächen von Werkstücken, wobei die Meßdüse und die Vergleichsdüse in ein und demselben Raum angeordnet sind. Dadurch tritt hier das Problem eines unterschiedlichen Druckes im Meßraum und im Vergleichsraum nicht auf. Auch zeigen diese bekannten Vorrichtungen keine Möglichkeit, ohne Nachführung eines den Vergleichsspalt bestimmenden Teiles Messungen durchzuführen.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, die eingangs genannte Vorrichtung zum kontinuierlichen Messen von Spaltweiten dadurch zu verbessern, daß Druckunterschiede im Meß- und im Vergleichsraum erkennbar und eliminierbar werden und daß auch ohne Nachführung von den Vergleichsspalt bildenden Gegenständen gemessen werden kann.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Anordnung einer weiteren Vergleichsdüse, deren Mündung gegenüber der Oberfläche des unbeweglichen Teiles verstellbar angeordnet ist, in demselben Druckraum wie die erste Vergleichsdüse, die Anordnung einer weiteren Druckleitung von dem dritten Druckraum zur zweiten Vergleichsdüse und die Anordnung eines weiteren Differenzmanometers, weiches an die zu den beiden Vergleichsdüsen führenden Druckleitungei·. angeschlossen ist.

Durch diese Anordnung werden drei pneumatische Kreise parallel zueinander geschaltet, nämlich ein Meßkreis mit der Meßdüse und zwei Vergleichskreise mit je einer Vergleichsdüse. Ist die Spaltweite bei den beiden

Vergleichsspalten vor den Vergleichsdüsen unterschiedlich, so werden an den an den Differenzmanometern ablesbaren Meßwerten Druckdifferenzen zwischen dem Meßraum und dem Vergleichsraum erkennbar und eliminierbar. Das wird besonders leicht, wenn die an den Differenzmanometern angezeigten Werte mittel eines Meßschreibers registriert werden. Aus diesen Werten läßt sich ebenfalls durch Differenzbildung nach vorheriger Eichung die Spaltweite ablesbar machen. Das erleichtert und vereinfacht die Messung von Spaltweiten, z. B. bei der kontinuierlichen Verfolgung des Spiels zwischen einem Rotor und einem Stator bei Maschinen, die hohen Temperaturen ausgesetzt sind, z. B. Dampfturbinen, erheblich.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht das

Komparationsmessen und eine kontinuierliche Registration des Spieles zwischenj.dem Stator und dem Roior einer Maschine, insbesondere einer Turbomaschine. Sie ist mit einfachen und an sich bekannten Elementen versehen und ermöglicht den Anschluß von verschiedenen Ablese-, Meß-, Registrier- oder Auswertungsapparaten.

Das Wesen der Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausfüh-

rungsbeispieles näher erlsutert Die Zeichnung zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung in einem Blockschaltbild.

Innerhalb des unbeweglichen Teiles der Maschine — in ihrem Stator 3 — ist gegenüber ihrem beweglichen Teil, — der hier der Rotor 4 ist, — eine Meßdüse 5 angebracht Diese Meßdüse 5 ist mit dem Stator 3 fest verbunden. Die Mündung der Meßdüse 5 befindet sich von der Waboberfläche des Rotors 4 im Abstand des gemessenen Spieles z. Die Meßdüse 5 ist durch eine erste Verbindungsrohrleitung 13, in der noch eine Meßblende 6 eingeordnet ist, mit dem zweiten Druckraum 2 verbunden. In dem ersten Druckraum 1, der durch den Hohlraum des Stators 3 und eine an diesen durch die vierte Verbindungsrohrleitung 16 angeschlossene Druckkammer 17 gebildet ist, sind eine erste Vergleichsdüse 7 und eine zweite Vergleichsdüse 9 angeordnet Diese sind zwecks einer leichten Einstellung in einer abgetrennten Druckkammer 17 angeordnet und mit ihren Mündungen gegenüber ihnen zugeordneten Wanden verstellbar. Die Mündungen der Vergleichsdüsen 7, 9 befinden sich von dieser Wand im Absu.id der Vergleichsspiele x,y.

Durch eine zweite Verbindungsrohrleitung 14, in der noch eine erste Vergleichsblende 8 angeordnet ist, ist die erste Vergleichsdüse 7 mit dem zweiten Druckraum 2 verbunden. In analoger Weise ist durch eine dritte Verbindungsrohrleitung 15, in der noch eine zweite Vergleichsblende 10 angeordnet ist die zv/eite Vergleichsdüse 9 mit dem zweiten Druckraum 2 verbunden.

An die erste Verbindungsrohrleitung 13 des ersten Kreises ist zwischen die Meßdüse 5 und die Meßblende 6 die erste Zuleitung des ersten Differenzmanometers 11 angeschlossen, dessen zweite Zuleitung an die zweite Verbindungsrohrleitung 14 des zweiten Kreises zwisehen die erste Vergleichsdüse 7 und die erste Vergleichsdüse 8 angeschlossen ist. In analoger Weise ist das zweite Differenzmanometer 12 mit seinem ersten Anschluß an die zweite Verbindungsrohrleitung 14 des zweiten Kreises zwischen die erste Vergleichsdüse 7 und die erste Vergieichsblende 8 angeschlossen. Mit seinem zweiten Anschluß ist es dann an die dritte Verbindungsrohrleitung 15 des dritten Kreises zwischen die zweite Vergleichsdüse 9 und die zweite Vergleichsblende 10 angeschlossen. Ein an das erste Differenzmanometer Il angeschlossener elektrot.iechanischer Wandler ist durch die erste Anschiußleitung 18 an den erster. Einiritt der Auswertungranlage 20 angeschaltet. In analoger Weise ist die zweite Anschlußleitung 19 an den zweiten Eintritt der Auswertungsanlage 20 angeschaltet. In analoger Weise ist der elektromechanische Wandler des zweiten Differenzmanometers 12 durch die zweite Anschlußleitung 19 an den zweiten Eintritt der Auswertungsanlage 20 angeschaltet.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet folgendermaßen:

Wenn in dem ersten Druckraum 1 ein höherer Druck als in dem zweiten Druckraum 2 herrrsrtit, fließt Druckmedium durch das Meßsystem in den zweiten Druckraum 2, wobei die Druckverhältnisse an den Anschlüssen der-Differenzmanometer 11,12 Funktionen des gemessenen Spieles ζ und/ der Vergleichsspiele x, y sind. Die Druckdifferenz an dem ersten Differenzmanometer 11 entspricht dem Unterschied des gemessenen Spieles ζ und des Vergleichsspieles x. In analoger Weise entspricht die Druckdifferenz an dem zweiten Differenzmanometer 12 dem Unforschied der Vergleichsspiele x, y. Bei stabilisierten Druckverhältnissen zwischen den Druckräumen 1, 2 ist die Druckdifferenz an dem zweiten Differenzmanometer 12 konstant und die Druckdifferenz an dem ersten Differenzmanometer 11 ist nur Funktion des gemessenen Spieles z. Die tatsächliche Größe des gemessenen Spieles ζ wird durch Vergleich der Druckdifferenzen an den Differenzmanometern 11, 12 bestimmt. Bei nicht stabilisierten Druckverhältnisseir zwischen den Druckräumen 1, 2 ist die Druckdifferenz zwar variabel, aber sie entspricht genau dem Unterschied von Drücken zwischen den Druckräumen 1, 2. Die Druckdifferenz an dem ersten Differenzmanometer 11 ist dann eine Funktion des augenblicklichen Unterschiedes von Drücken zwischen den Druckräumen 1, 2 und dem gemessenen Spiel z. Die tatsächliche Größe des gemessenen Spieles ζ wird dann wieder durch Vergleich der Druckdifferenzen an den Differenzmanometern 11,12 bestimmt Die Größen der Druckdifferenzen werden in den Umwandlern der Differenzmanometer 11, 12 in die analogen Elektrosignale transformiert, die in der Auswertungsanlage 20 ab?~nommen und verarbeitet sind.

Die erfirtdungsgemäße Vorrichtung arbeitet ganz zuverlässig und auch bei sehr hohen und variablen Temperaturen und Drücken. Zum Beispiel wird bei Verwendung einer Meßdüse 5 mit einer lichten Wehe von 5 mm das Spiel zwischen dem Stator- und Rotorteil der Maschine im Bereich von 0,2 bis 1,0 mm mit einer zwei- bis dreiprozentigen Genauigkeit gemessen und aufgezeichnet

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. bei vorheriger Eichung den eingestellten Wert abzule-

   Patentanspruch:

   Vorrichtung zum kontinuierlichen Messen von Spaltweiten, insbesondere bei Rotationsmaschinen, mit einer am unbeweglichen Teil der Maschine gegenüber einem beweglichen Teil in einem Druckraum angeordneten Meßdüse,
   mit einer in einem gesonderten Druckraum angeordneten Vergleichsdüse, deren Mündung gegenüber der Oberfläche des unbeweglichen Teiles verstellbar angeordnet ist

   mit einem dritten Druckraum, von dem je eine Druckleitung zur Meßdüse und zur Vergleichsdüse führt, und

   mit einem Differenzmanometer, welches zwischen den beiden Druckleitungen angeordnet ist,
   mit einer Verbindungsleitung zwischen dem Druckraum der Meßdüse und dem Druckraum der Vergleichsdüse, gekennzeichnet durch
   die Anordnung einer weiteren Verg'ieichsdüse (S), deren Mündung gegenüber der Oberfläche des unbeweglichen Teiles verstellbar angeordnet ist, in demselben Druckraum (17) wie die erste Vergleichsdüse (7),

   die Anordnung einer weiteren Druckleitung (15) von dem dritten Dnjckraum (2) zur zweiten Vergleichsdüse (9), und

   die Anordnung eines weiteren Differenzmanometers (12), welches an die zu den beiden Vergleichsdüsen (7, 9) führer.uen Druckleitungen (14, 15) angeschlossen ist.

   sen.