DE2341354A1 - Vorrichtung zur beruehrungslosen temperaturanzeige von sich drehenden oder oszillierend bewegenden maschinenteilen - Google Patents

Description

7927 Bochum, den 10. August 1973

Gebr» Eickhoff, Maschinenfabrik u. Eisengießerei mbH, 403 Bochum

"Vorrichtung zur berührungslosen Temperaturanzeige von sich drehenden oder oszillierend bewegenden Maschinenteilen"

Es sind bereits Vorrichtungen zur berührtmgslosen Temperaturüberwachung von sich drehenden Maschinenteilen, verzugsweise von Bremstrommeln, vorgeschlagen worden, bei denen das zu überwachende Maschinenteil in'oder an seiner sich drehenden Oberfläche einen Einsatz oder Ansatz aus ferromagnetischem Material trägt, dem in unmittelbarer Nähe seiner Umlaufbahn ein induktiver Impulsgeber benachbart ist, der über einen Verstärker und Impulsformer sowie über eine aus einem RC-GIied bestehende Integrierstufe mit einem Ausgangsrelais verbunden ist. Mit dieser Vorrichtung kann nur die Temperatur eines sich drehenden oder oszillierend bewegenden Maschinenteils überwacht und «it Hilfe eines Relais die zu überwachende Einrichtung abgeschaltet oder aber ein akustisches oder optisches Signal ausgelöst werden, wenn Uberteeperaturen auftreten.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine solche Vorrichtung zu verbessern und sie so auszubilden, daß mit ihr eine sich über einen Bereich erstreckende berührungslose Temperaturanzeige sich drehend oder oszillierend bewegender Maschinenteile möglich ist«

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von einer Vorrichtung aur berührungslosen Temperaturanzeige von sich drehenden oder oszillierend bewegenden Maschinenteilen aus, die einen an der Drehbewegung oder der Oszillationebewegung teilnehmenden Einsatz oder Anaata aus ferroaagnetischem Material sowie einen induktiven Impulsgeber aufweisen, der sich in unmittelbarer Nähe der Umlauf- bxw. Bewegungsbahn des Einsatzes oder Ansatzes befindet, und einen mit dem

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Impulsgeber verbundenen Verstärker und Impulsformer besitzen. Die Lösung der Aufgabe kennzeichnet sich durch in der Umlauf- bzw. Bewegungsbahn des ferromagnetische!! Einsatzes oder Ansatzes angeordnete zusätzliche ferromagnetische Einsätze bzw. Ansätze, deren Curie-Punkte innerhalb des zu überwachenden Temperaturbereiches liegen, unterschiedliche» abgestufte Werte haben und über den zu überwachenden Temperaturbereich verteilt sind, sowie einen dem Impulsgeber nachgeschalteten, über einen Speicher und einen Dekodierer mit einer Anzeige verbundenen Zähler, der mit dem Speicher zwischen dem ersten und de* letzten der durch die Ein- bzw. Ansätze hervorgerufenen Impulse durch einen im Drehzahl- bzw. Bewegungsrhythmus des Maschinenteils auftretenden Rückstellimpuls auf Null zurückgeführt wird« Bei dieser Vorrichtung entspricht die pro Umdrehung auftretende Impulszahl der jeweils herrschenden Temperatur des zu überwachenden Maschinenteils. Mit zunehmender Temperatur sinkt die Impulszahl, und ■it abnehmender Temperatur steigt die Impulszahl an. Die Genauigkeit des Anzeigeergebnissee hängt ab von der Anzahl der angeordneten ferromagnetischen Einsätze und nimmt mit größerer Einsatzzahl, also kleinerer Abstufung ihrer Curie-Punkte, zu.

Um mit der vorgeschlagenen Vorrichtung auch regelnd auf den zu überwachenden Temperaturbereich einwirken zu können, kann nach einem weiteren Erfindungsmerkmal ein mit einem Zählerauegang verbundener, über einen Wählschalter programmierbarer Komperator vorgesehen sein, dessen Auegangssignal über bistabile Kippschaltungen und über Relais den zu überwachenden Temperaturbereich regelt oder der auf diese Weise beim Überschreiten der zulässigen Temperatur die zu überwachende Vorrichtung stillsetzt*

Bei aus magnetischem Werkstoff bestehenden Maschinenteilen können die ferromagnetischen Einsätze gegenüber dem Maschinenteil durch un- magnetisches, wärmeleitfähiges Material abgeschirmt sein. In diesem

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Fall kann zur Abschirmung ein gleichachsig zu dem magnetischen Maschinenteil angeordneter und mit ihm umlaufender Ring vorgesehen sein, der aus unmagnetischem, wärmeleitfähigem Material besteht und die ferromagnetischen Einsätze trägt. Es ist aber auch möglich, das aus magnetischem Werkstoff bestehende Maschinenteil mit aus unmagnetischem, wärmeleitfähigem Material bestehenden BUchsen auszurüsten, in denen die ferromagnetischen Einsätze eingebettet sind.

Mit Hilfe dieser Büchsen erzeugt jeder der ferromagnetischen Einsätze in dem Impulsgeber einen Doppelimpuls. Eine vor dem Zähler liegende bistabile Kippstufe und ein davor angeordnetes Zeitglied, die beide von den rechteckigen Ausgangsimpulsen des Verstärkers und Impulsformers gesteuert werden, bilden aus jedem Doppelimpuls ein Ausgangssignal» das dem Zähler zugeht und der Anzeige und gegebenenfalls den Relais zugeleitet wird.

Der im Umlaufrhythmus des zu überwachenden Maschinenteils auftretende Rückstellimpuls kann von einem an dem zu überwachenden Maschinenteil befestigten magnetischen Ansatz und einem der Bewegungsbahn dieses Ansatzes benachbarten Impulsgeber ausgelöst werden.

Anhand der Abbildungen sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung im folgenden Beschreibungsteil näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein Schaltschema der Vorrichtung, in welchem

das zu überwachende Maschinenteil aus unmagnetischem Material besteht; Fig. 2 ein. Schaltschema, bei dem das zu überwachende

Maschinenteil aus magnetischem Material besteht;

Fig. 3 und 4 Einzelheiten der Anordnung der ferromagnetischen

Einsätze in aus magnetischem Material bestehenden Maschinenteilen.

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Das um die Achse 1 rotierende Maschinenteil ist mit 2 bezeichnet. Es besteht in dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 1 aus unmagnetischem Material und trägt in seiner Umfangsfläche aus ferromagnetischem Werkstoff bestehende Einsätze 3, 4> 5* 6, 7. Unmittelbar neben der Umlaufbahn dieser ferromagnetisehen Einsätze 3 bis 7 befindet sich ein induktiver Impulsgeber 8, an welchem die Einsätze 3 bis 7 bei rotierendem Maschinenteil 2 vorbeilaufen· Jeder dieser Einsätze 3 bis 7 verändert beim Passieren kurzzeitig den magnetischen Fluß im Innern des Impulsgebers 8 und erzeugt so einen Ausgangsimpuls, der dem Verstärker und Impulsformer 9 über die Leitung 10 zufließt. Hier werden die in beliebiger Kurvenform ankommenden Impulse verstärkt, Störimpulse bis zu einer bestimmten Amplitude ausgesiebt bzw. unterdrückt und die verstärkten Impulse in Rechteckimpulse umgewandelt und dem Zähler 11 zugeführt.

Solange die Temperatur des Maschinenteils 2 unterhalb des zu überwachenden Temperaturbereiches liegt, fließen dem Verstärker und Impulsformer 9 bei der in der Fig. 1 dargestellten Anzahl Einsätze fünf Impulse pro Umdrehung des Maschinenteils 2 zu, die nacheinander als Rechteckimpulse an den Zähler 11 weitergeleitet und hier dual gezählt werden. Das Zählerergebnis hält der Speicher 12 fest und bietet es dem Dekodierer 13 an, der es in eine Fora bringt, in der der jeweilige Zählerinhalt in der Anzeige 14 als dekadische, also die augenblickliche Temperatur des Maschinenteils 2 anzeigende Ziffernfolge erecheint. Nach jedem Umlauf des Maschinenteil« 2 geht der Zähler Il in seine Nullstellung zurück« Diese· Nullstellen de« Zählers Il wird durch einen Impuls bewerkstelligt, der im UmI aufrhythaus dee zu überwachenden Maschinenteils 2 auftritt. Ein Impulsgeber 15 und ein magnetischer Ansatz l6 der Welle 17, der da· elektrische Feld dieses Impulsgebers 15 beim Umlauf des Maschinenteils 2 schneidet, lösen den Rückstellimpuls aus und leiten ihn, nachdem er mit Hilfe des Verstärkers und Impulsformer l8 in einen Rechteckimpuls umgewandelt worden ist, über die Leitung 19 an den Zähler 11 und gleichzeitig auch an den Speicher 12 weiter. Er ver-

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anlaßt; den Speicher 12, den er mit seiner vorderen Planke ansteuert, das Zählerergebnis aufzunehmen und dem Dekodierer 13 anzubieten und bringt axt seiner hinteren Flanke den Zähler 11 in die Nullstellung.

Alle fünf ferromagnetischen Einsätze 3 bis 7 des zu überwachenden Maschinenteiles 2 haben unterschiedlich abgestufte Curie-Punkte· Erstreckt sich der zu Überwachende Temperaturbereich des Maschinenteiles 2 beispielsweise von 100 bis 140 C, so hat der Einsatz 3 einen Curie-Punkt von 100 C, der Einsatz 4 von 110 C usw. und schließlich der Einsatz 7 von 140 C. Solange das Maschinenteil 2 eine unter 100 C liegende Temperatur hat, treten fünf Impulse pro U«drehung auf, und es erscheint die Anzeige 100 C. Überschreitet die Temperatur aber den Wert von 100 C, so fällt ein Impuls aus, wenn die Temperatur zwischen 100 und 110 C bleibt oder aber es fallen zwei oder mehr Impulse aus, wenn die Temperatur über 110 C ansteigt. Mit zunehmender Temperatur nimmt daher die Impulszahl ab, und mit abnehmender Temperatur des zu überwachenden Maschinenteils nimmt die Impulszahl wieder zu. Übersteigt die Temperatur des Maschinenteils den Wert von 140 C, so fällt auch der letzte Impuls aus und die Anzeige zeigt 140 C an. Bei voller Impulszahl, bei der eine Temperatur von 100 C angezeigt wird, liegt die Temperatur dee Maschinenteile 2 daher stets unterhalb des angezeigten Wertes, und bei fehlenden Impulsen, wenn also die Anzeige 14 einen Temperaturwert von 14O°C angibt, liegt die Temperatur des Maschinenteils 2 stets höher «1« der angezeigte Wert. Oa allein die pro Umdrehung auftretende Impulszahl, also das Zählerergebnis, den der jeweiligen Temperatur des Maschinenteils 2 entsprechenden Meßwert bildet, können die Einsätze 3 bis 7 in beliebiger Folge auf dem Umfang des zu überwachenden Maschinenteils angeordnet sein.

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Um eine verhältnismäßig stetige Temperaturregelung an den zu überwachenden Maschinenteil zu erreichen, ist in dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 1 die Vorrichtung zusätzlich mit einem Wahlschalter 20 und einem Komperator 21 ausgerüstet, der mit einem der beiden Zählerausgänge verbunden ist. In ihm werden die vom Wahlschalter 20 vorgegebenen Grenzwerte, beispielsweise das Temperaturinterval von 110 C bis 130 C, ständig mit dem Zählerergebnis verglichen. Tritt eine Sollwert- istwertdifferenz auf, so steht das Ausgangssignal des Koraperators 21 je nach Vorzeichen vor dem Eingang 22 entweder des Flipflops 23 oder 23* an und öffnen ihn, damit der im Umlaufrhythmus des Maschinenteils 2 auftretende Rechteckimpuls des Verstärkers und Impulsformers l8 das Flipflop 23 oder 23* in eine Schaltstellung bringen kann, in der das Relais 24 bzw. 24· an Spannung liegt und dann dafür sorgt, daß beispielsweise die zu Überwachende Walze eines Kalanders stärker aufgeheizt oder aber, daß dieser Kalanderwalze durch Drosselung des Heizmediums weniger Wärme zugeführt wird. Das Flipflop 23 bzw. 23' bleibt solange in dieser Schaltstellung, bis die Sollwert- Istwertdifferenz abgeklungen ist. Erst wenn das Ausgangssignal des Komperators 21 verschwindet, öffnet der inverter 25, 25* mit seinem Ausgangssignal, das ein gegenüber dem vorhergehenden Signal des Komperators entgegengesetztes Vorzeichen hat, den Eingang 26 des Flipflops 23, 23* und gibt damit dem Rechteckxmpuls des Verstärkers und Impulsformers 18 Gele genheit} das Flipflop 23 bzw. 23' in seine Ausgangslage zurückzuschalten, in der das Relais 24» 24' abfällt.

Die vorstehend geschilderte Lösung ist nicht nur möglich bei Maschi nenteilen, die aus unmagnetischem Werkstoff bestehen, sondern kann auch bei Maschinenteilen aus magnetischem Material benutzt werden. In diesem Fall muß das sich drehende Maschinenteil 2 entweder, wie in der Fig. 3 dargestellt, mit einem koaxial angeordneten Ring 27 aus unnagnetischem, wärmeleitfähigem Material besetzt sein, der an

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der Drehbewegung teilnimmt und die ferromagnetischen Einsätze 3 bis 7 trägt, oder aber die ferromagnetischen Einsätze 3 bis 7 können durch aus unmagnetischem, wärmeleitfähigem Werkstoff bestehende Büchsen 28, in die sie eingesetzt sind, gegenüber dem magnetischen Werkstoff des Maschinenteils 2 abgeschirmt sein (Fig. 2 u. 4). Durch die zwischen den Einsätzen 3 bis 7 und dem Maschinenteil 2 vorhandene Büchsenwandung wird beim Vorbeilauf der magnetische Fluß innerhalb des induktiven Impulsgebers δ verändert. Dabei entstehen zwei dicht aufeinanderfolgende, kurzzeitig wirkende Flußänderungen/ und zwar stets dann, wenn zunächst der in UmIaufrichtung vor und danach der in Umlaufrichtung hinter dem Einsatz 3 bis 7 befindliche Teil der Büchsenwandung an dem induktiven Impulsgeber 8 vorbeiläuft. Auch die durch diese beiden Flußänderungen hervorgerufenen zwei Impulse durchlaufen den Verstärker und Impulsformer 9 und erhalten eine Rechteckform. Diese rechteckigen Ausgangsimpulse des Verstärkers und Impulsforiaers 9 stehen sowohl am Eingang des Zeitgliedes 29 als auch am Eingang des Flipflops 30 an und steuern sowohl das Zeitglied 29 als auch das Flipflop 30. Das Zeitglied 29 wird bereits vom ersten Impuls eingeschaltet und bleibt über die Dauer des Doppelimpulses in seiner Schaltstellung. Mit Hilfe seines Ausgangssignals, das nur im eingeschalteten Zustand vorhanden ist, gibt das Zeitglied 29 das Flipflop 30 frei, das unter der Einwirkung des zweiten Impulses seine Arbeitslage einnimmt. Es wird in seine Ausgangslage zurückgestellt, sobald das Zeitglied 29 abfällt. Das Flipflop 30 liefert für jeden am Impulsgeber 8 vorbeilaufenden ferromagnetischen Einsatz 3 bis 7 ein einziges Ausgangssignal, das vom Zähler 11 aufgenommen und gezählt wird. Das Zählerergebnis geht auch hier über den Speicher 12 und den Dekodierer 13 an die Anzeige 14 und/oder an den durch den Wahlschalter 20 vorprogrammierbaren Komperator 21 weiter, über den es, wie in dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 1 erläutert, mit Hilfe der Flipflops 23, 23' und Relaie 24, 24« die Temperatur in dem vorgegebenen Bereich hält.

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Claims (6)

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   P at ent ansprüche

   l·/ Vorrichtung zur berührungslosen Temperaturanzeige von sich drehenden oder oszillierend bewegenden Maschinenteilen, die einen an der*Drehbewegung oder der Oszillationsbewegung teilnehmenden Einsatz oder Ansatz aus ferromagnetischem Material sowie einen induktiven Impulsgeber aufweisen, der sich in unmittelbarer Nähe der Umlauf- bzw. Bewegungsbahn des Einsatzes oder Ansatzes befindet und einen mit dem Impulsgeber verbundenen Verstärker und Impulsformer besitzen, gekennzeichnet durch in der Umlauf- bzw. Bewegungsbahn des ferromagnetischen Einsatzes oder Ansatzes angeordnete zusätzliche ferromagnetische Einsätze bzw. Ansätze (3 bis 7), deren Curie-Punkte innerhalb des zu überwachenden Temperaturbereiches liegen, unterschiedliche, abgestufte Werte haben und über den zu Überwachenden Temperaturbereich verteilt sind, sowie einen dem Impulsgeber (8) nachgeschalteten und über einen Speicher (12) und Dekodierer (13) mit einer Anzeige (14) verbundenen Zähler (ll), der mit dem Speicher (12) zwischen dem ersten und dem letzten der durch die Ein- bzw. Ansätze (3 bis 7) hervorgerufenen Impulse durch einen ia Drehzahl- bzw. Bewegungsrhythmus des Maschinenteils (2) auftretenden Rückstellimpuls auf Null zurückgeführt wird.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen mit einem Zählerausgang verbundenen über einen Wahlschalter (20) programmierbaren Komparator (2l), dessen Auegangssignal Über bistabile Kippschaltungen (23, 23') und Über Relais (24, 24') den zu Überwachenden Temperaturbereich regelt.
3. 3* Vorrichtung nach den Ansprüchen l und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei aus magnetischem Werkstoff bestehenden Maschinenteilen (2) der ferromagnetische Einsatz (3 bis 7) gegenüber dem Maschinenteil (2) durch unmagnetisches, wärmeleitfähiges Material (27, 28) abgeschirmt ist.

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4. 4· Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abschirmung ein gleichachsig zu dem magnetischen Maschinenteil (2) angeordneter und mit ihm umlaufender Ring (27) aus unmagnetischem, wärmeleitfähigem Material vorgesehen ist, der die
   ferronagnetischen Einsätze (3 bis 7) trägt.
5. 5· Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das aus magnetischem Werkstoff bestehende Maschinenteil
   (2) aus unmagnetischem, wärmeleitfähigem Material bestehende
   BUchsen (28) aufweist, in denen die ferromagnetischen Einsätze
   (3 bis 7) eingebettet sind.
6. 6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine vor dem Zähler (ll) liegende bistabile Kippstufe (30) und ein davor angeordnetes Zeitglied (29), die beide von den rechteckigen
   Auegangsimpulsen des Verstärkers und Impulsformers (9) gesteuert
   sind ·

   7· Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen an dem zu überwachenden Maschinenteil (2) befestigten magnetischen Ansatz (l6) und einen der Bewegungsbahn dieses Ansatzes (l6) benachbarten, die Rückstellimpulse erzeugenden Impulsgeber (15).

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