SE436931B - Metsignaloverforingsanordning for signaler mellan en roterande del och en rotationsstatisk del - Google Patents

Description

15 20 25 50 soosessèv ljussignaler, vilket ger goda möjligheter till utan elektriska. isolations- och störproblem, utan behov att' stoppa maskinen, och anordningen kan användas även vid mycket svåra miljöer. Samtidigt kan man ernå god mät- noggrannhet och en säker övervakning av driften av dylika stora maskiner.

Uppfinningen är närmare exemplifierad i bifogade ritningar, av vilka fig 1A visar ett ändsnit av en rotationsststisk del vid en elektrisk maskin och fig 1B motsvarande vid en roterande del, såsom en axelände. Pig 2 visar en detalj vid övergången mellan roterande och rotationsstatisk del. Fig 3 visar en detalj med flera optiska ledare och fig 4 motsvarande med en optisk ledare.

I fig 1A och 125 visas de mot varandra vettande ändytorna för en rotations- statisk 3 resp roterande del 1 vid en elektrisk maskin, den sistnämda de- len exempelvis en rotoraxel. Den rotationsstatiska delen 3 är lagrad på axeln 1 (den roterande delen) så, att den följer med denna i dess axial- och radialrörelser. Se även fig 2. Från en eller flera sensorer i den rote- rande delen leder en eller flera ljusledande fibrer 2 fram till delens 1 ändyta och denna fiber går antingen i centrum eller på viss radie från centrum (rotationsaxeln) .

Mot denna fiber 2 svarar minst en fiber 4 i den rotationsstatiska delen 3.

I det visade fallet är i den roterande delen anordnade ett flertal fibrer 5 på. visst radiellt avstånd från centrum, där fibern 2 befinner sig. På samma radiella. avstånd från centrum år anordnad en fiber 6, vilken vid de- lens 1 rotation i tur och ordning kommer i optisk kontakt med fibrerna S.

Dessa fibrer 5 kan ombesörja excitation av givarens sensorer, och genom rotationen scannas de olika-excitationssigrzalerna. Ifitsigzialerna överförs här i centrum 4-2, men kan givetvis även överföras i de fibrer som är vi- sade vid 5 och 6.

I den rotationsstatiska delen 5 kan ljus vid vissa rctationsvinklar ges en förändring t ex i en ljusreflekterande yta i den roterande delen 1, varvid ljuset reflekteras åter in i ljusledaren 4. Vid användning av fotoluminiscens, exempelvis vid temperaturmätning, kan excitationsljuset matas in i en central - ljusledare, 2 och fördelas ut till en eller flera sensorer, från vilka det reflekterade eller luminiscerande ljuset 5 återvänder genom den roterande delen 1 i fibrer 6, placeradeenligt fig 1A-1B eller vice versa. 10 15 20 25 30 35 8008985- 7' 3 Med den rotationsstatiska delen utförd till exempel enligt fig 1D får man en automatisk avkänning vid rotation av olika mätkanaler.

Det exciterade ljuset kan också. matas in i samma fiber som den vilken ger mätsignal, samt matas in i en eller flera fibrer på. samma. radie i den rota- tionsstatiska delen 3 eller vice versa.

Ljuset överföres mellan fiberäxxdarna i den luftspalt 7, som bildas mellan den roterande delen 1 och den rotationsstatiska delen 3 (fig 2). I stället för luft kan optisk kontaktvätska användas. Utrymmet för ljusöverföringen tätas härvid mot omgivningen med till exempel en O-ring 8.

Mät- och signalöverföringen bygger här på. att optiska fibrer införas i den roterande delen 1 genom dess axelcentrum. I änden på axeln monteras i den rotationsstatiska delen 3 en hållare 9 för en eller flera. fibrer. Hållaren 9 lagras i axeln 10 och följer därefter med denna i dess radial- och axial- kastningar. Den rotationsstatiska delen 3 kvarhålles mot rotation 12 GX med en mekanisk länk 11.

När mer än en mätkanal önskas, kan fibrerna placeras som visats i fig 13, se vid 5. Dessa fibrer 5 går till var sin sensor i den roterande delen 1.

Den rotationsstatiska delen 3 har endast en central fiber 2 i det visade falls-t (ng u) vid en central mätkanal, och ytterligare en fiber 6 vid en viss radie från centrum. Denna radie motsvarar radien till de perife- riska ledarna 5 i den roterande delen 1. Denna andra fiber 6 i den rota- ticnsstatiaka delen kan användas för ljnsmatning av axcitationsljus till senaorelementen. Den centrala fibern (4-2) användes för mätsignalen till alla sensorerna (i denroterande delen 1), och som nämnts scannas automa- tiskt mätsignalema medelst rotation. I den roterande delen 1 har, vid mer än en sensor, den centrala fibern kopplats till sensorfibrerna så att den från sensorerna kommande mätsignalen med annan våglängd än det inmatade ljuset alltid kan överföras genom den centrala fibern. Mätsigzialerna (vid flera) kan skiljas från varandra genom tidsmultiplexing, som fås när axeln roterar.

För att med säkerhet kunna hålla reda på. från vilken sensor som mätvärdet vid varje tidpunkt kommer har i det visade fallet ytterligare en fiber 12 inlagts i den rotationsstatiska delen 3, vilken fiber för varje varv passerar-en reflekterande yta 13 på axeländen i den roterande delen. Man får genom dessa organ 12, 13 en lägessynkronisering för varje. rotation:- 10 15 20 25 504 8008985-7 varv. Iiätelektroniken kan därefter lätt bestäma från vilken sensor mät- värdet komer och integrera detta för' varje mätkanal. ' Den princip, som ovan illustrerats vid den beskrivna anordningen, kan även användas på mekaniskt statiska. förhållanden. Man kan i dessa även använda en elektrisk multiplexing av ljusmatning till varje sensor. Detta betyder att en lysdiod finns i elektroniken för varje sensor, medan det från sen- sorn återsända ljuset sannnanföres till en detektorenhet.

Det eroiterade ljuset kan också. matas in i varje mätkanalfiber och reflek- teras i samma fiber samt matas in i en eller flera fibrer på. saxmna radie i den rotationsstatiska delen eller vice varse..

Vid endast en ledare för varje sensor måste det inmatade ljuset till sensorn skiljas, från ljuset som sänds från sensorn t ex genom att använda olika våglängder. Vid två. eller flera ledare är detta ej nödvändigt om ljusinat- ningen sker via den centrala ljusledaren. I fig 3 visas den roterande delen 1 med två sensorer 13, däri den ej roterande 5 och den roterande delen 1 är dragen en central ljusledare 14, avbruten i gapet 15 mellan dessa delar.

För ercitationsljus eller för mätsigzalen är även anordnade ledare 17 på viss radie från centrumaxeln. Em enda central ljusledare 16, avbruten vid gapet 15, visas i fig 4.

Ljnsledare kan placeras på mângahanda sätt i överföríngen även utan central ledare. Ljusmatning och mätsignal kan, om detta sker via olika ledare, kom- bineras fritt endast med det villkoret, att matningsfiber och signalretur- fiber till samma sensor någorlunda samtidigt skall inkopplas i den rote- rande överföringen. Sensorer kan vara elektriskt passiva eller elektriskt aktiva.

Vid anordníngen enligt uppfinningen kan ljus, såsom excitationsljus, sändas från den rotationsstatiska delen till motsvarande fiber i den roterande de- len. Reflekterat eller fotolumirxiscerat ljus åter-sändes i samma fiber som ett resultat av det pålagda excitationsljuset.

Em elektriskt aktiv anordning i den roterande delen kan matas med ljusenergi över fibrer i den optiska kopplingsanordningen. Den elektriskt aktiva mät- anordning-en omvandlar ljusenergi till elektrisk energi.

Claims (1)

1. laoossas-7 Ljus kan sändas från den roterande delen, t ex från en elektriskt aktiv mätanordning, och mätsigzaaler i form av ljus överföras med den optiska mät- signalöverföringsanordningen till den rotationestatiska delen i samma eller någon annan fiber än den som använts för matning till sensorn. Uppfinningen kan 'varieras på. mångahanda sätt inom) ramen för nedanstående patentkrav. PATENTKIIAV 1. Ffätsigxalöverföringsanordxxing för signaler mellan en roterande del och en rotationsstatisk del, varvid överföring-en är anordnad att ske medelst ljus- ledande fibrer, varvid minst en ljusledande fiber är placerad i den roterande delen (2-5) och minst en (4-6) i den rotationsstatiska delen, k ä. n n e - t e c k n a d därav, att flera fibrer (5-67) är placerade på. olika radier från centrum och eventuellt minst en fiber i rotationscentrum, samt att den rota- tionsstatiska delen (3) är lagrad i den roterande delen (1) på sådant sätt, att den följer med denna i dess axial- och radialrörelser, samt att ljus är anordnat att med ljusledare överföras i centrum (rotationsaxel 2) och på de olika radialavständen (5-6) mellan den roterande och den rotationsstatiska delen i den ena eller båda riktningarna.. i ' 2. Mätsigzxalöverföringsanordning vid mätning med fiberoptiska givare enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att till sensorer i de roterande delarna av en maskin, såsom lindningarria i en elektrisk maskin, är dragna ljus- ledarfibrer, samt att från dessa sensorer är dragen minst en fiber, varvid mellan den roterande delen (1) och den fasta delen (5) är anordnad optisk signalöverföring invid rotationsaxeln (4-6), varvid ledarna. till sensorer-na vid sin rotation är anordnadeatt i optisk kontakt passera. en eller flera ljus- ledare i den fasta delen, samt att ledaren från sensorerna är anordnad i optisk kontakt med en ljusledare vid den fasta delen. 5. Mätsignalöverföringsanordning enligt något av föregående patentkrav 1-2, k ä n n e t e c k n a. d därav, att mätsigrxalen är anordnad att scannas vid ' Ü rotationen av ljusledarna till sensorerna förbi motsvarande ljzusledare (6) i den fasta delen 4. läätsigalöverföringsanordning enligt något eller nâgra av föregående patentlocav, k ä. n n e t e c k n a d därav, att mätsigxmalen från sensorerna -är tidsmultiplexad. soossssfv 5. Mäteigzzalöverföringsanordning enligt något eller nâgra av föregående patentkrav, k ä. n n e t e c k n a d därav, att i anordningen, exempelvis i den roterande delen, är anordnade reflekterande ytor vid olika rotationsvink- lar, avsedda att reflektera ljussignaler in i den rotationsstatiska delen eller vice versa. 6. Mätsigrzalöverföringsanordning enligt något eller några av föregående patentlcrav, k ä n n e t e c k n a d därav, att antalet ledare i den ena delen, exempelvis den roterande delen, är större än motsvarande i den andra, varvid signaler överföras från en ledare i den senare i tur och ordning till ett antal ledare i den förstnämnda delen. 7. Ifitsignalöverföringsanordning enligt något eller några av föregående patentkrav, k ä. n n e t e c k n a d därav, att ljus, t ex excitationsljus, sändes från den rotationsstatiska delen till motsvarande fiber i den rote- rande delen och att reflekterat eller fotoluminiscerat ljus återsändes i samma fiber som ett resultat av det pålagda excitationsljuset. d. Uâtsigalöverföringsanordning enligt något eller några av föregående patentkrav, k ä. n n e t e c kn a d därav, att en elektriskt aktiv anord- ning i den roterande delen matas med ljusenergi över fibrer i den optiska kopplingsanordningen och att den elektriskt aktiva mätanordningen omvandlar ljusenergin till elektrisk energi. 9. Mätsignalöverföringsanordning enligt patentkrav 8, k ä n n e t e c k - n a d därav, att ljus sändes från den roterande delen, t ex från en elektriskt aktiv mätanordning, och att mätsignaler i form av ljus överföres med den op- tiska mätsignalöverföringsanordningen till den rotationsstatiska delen i samma eller någon annan fiber än den som använts för matning till sensorn. 10. Mätsignalöverföringsanordnirxg enligt patentkzrav 1, k ä n n e t e c' k - n a d därav, att en elastisk tätning (8) är anbríngad mellan den roterande delen (1) och den rotationsstatiska delen (3), så att den ger ett axialt eller radialt tätningstryck, för att skydda fiberytorna i respektive del mot smut s; . 11. »ätsignalöverföringsanordning enligt patentlcrav 1 och 10, k ä n n e - t e c k n a d därav, 'att utrymmet (7) mellan den roterande delen (1) och den 'rotationsstatiska delen (3) fylles med optisk kontaktvätska.