DE1099758B

DE1099758B - Arrangement for measuring the temperature on rotating bodies

Info

Publication number: DE1099758B
Application number: DEL31087A
Authority: DE
Inventors: Dr Phil Eberhard Steudel
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1958-08-18
Filing date: 1958-08-18
Publication date: 1961-02-16

Description

Anordnung zur Messung der Temperatur an rotierenden Körpern Die Temperaturüberwachung rotierender Teile spielt eine große Rolle bei elektrischen Maschinen und Walzen. Zum Beispiel möchte man die Temperatur im Rotor von Generatoren messen um beim Auftreten voll Temperaturen, die der Isolierung gefährlich werden könnten, rechtzeitig Gegenmaßnahmen ergreifen zu können. Ebenso wichtig ist die Messung der Temperatur i,n rotierenden Walzen, wie sie in großer Anzahl bei der Herstellung von Papier- oder Kunststofffolien verwendet werden. Hier hängt die Gleichmäßig keit des Endproduktes in starkem Maße davon ab, daß die in den einzelnen Fertigungsstufen angeordneten Walzen bestimmte Temperaturen licht über- oder unterselireiten.Arrangement for measuring the temperature on rotating bodies The temperature monitoring rotating parts play a big role in electrical machines and rollers. For example, one would like to measure the temperature in the rotor of a generator when it occurs full temperatures that could be dangerous to the insulation, take countermeasures in good time to be able to seize. Equally important is the measurement of the temperature i, n rotating Rollers, such as those used in large numbers in the manufacture of paper or plastic films be used. This is where the uniformity of the end product depends to a great extent depends on the fact that the rollers arranged in the individual production stages are certain Temperatures slightly over or under.

Zur Temperaturmessung an rotierenden Teilen sind bereits sehr viele Meßverfahren vorgeschlagen worden. Bei der Temperaturmessung mit Thermoelementen oder Wiclerstand,sthermomebern erhält man als Meßgröße sehr kleine elektrische Ströme oder Spannungen, die nach außen übertragen werden müssen, weil man das eigentliche Meßgerät nicht auf dem rorotierenden Maschinenteil anbringen kann. Die Übertagung der Meßgröße nach außen bereitet Schwierigkeiten, weil durch die notwendige Kontaktierung, beispielsweise über Schleifringe, Fehler in die Messung hineingebracht werden. Die Ursachen dieser Fehler liegen darin, daß der Übergangswiderstand an den Schleifringen nicht konstant ist und daß zwischen Schleifring und Bürste Thermospannungen entstehen können. Da das Meßelemen.t und die Schleifringe durch elektrische Leitungen miteinander verbunden sind, ist man gezwungen, die Schleifringe an einer Stelle der Welle anzubringen, die zwischen einem Lager und dem Rotor oder der Walze liegt. Es b.ereitet größte Schwierigkeiten, die Schleifringe gerade hier anzuordnen. There are already very many for temperature measurement on rotating parts Measurement methods have been proposed. When measuring temperature with thermocouples or Wiclerstand, thermomebern, very small electrical currents are obtained as a measurable variable or tensions that have to be transferred to the outside world because one is the real thing Cannot attach the measuring device to the rotating machine part. The transfer the measured variable to the outside causes difficulties because the necessary contact, For example, via slip rings, errors can be introduced into the measurement. the The causes of these errors are that the contact resistance on the slip rings is not constant and that thermal stresses arise between the slip ring and the brush can. Since the Messelemen.t and the slip rings are connected by electrical lines connected, you are forced to attach the slip rings at one point on the shaft, which lies between a bearing and the rotor or the roller. It b. Prepares greatest Difficulty arranging the slip rings right here.

Wenn es sich darum handeLt, die Oberflächentemperatur von rotierenden Teilen zu messen, so kann man unter Umstän.den Strah,lungspyrometer verwenden, wenn diese Teile von außen sichtbar sind. Dieses M.eßverfahren ist ungenau und nur bei sehr hohen Temperaturen brauchbar. When it comes to the surface temperature of rotating To measure parts, you can use the radiation pyrometer under certain circumstances, if these parts are visible from the outside. This measuring method is imprecise and only applies to very high temperatures usable.

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Messung der Temperatur an rotierenden Körpern, bei welcher der temperaturempfindlicbe Teil mitrotiert und das Anzeigeinstrument ortsfest angeordnet ist Gemäß der Erfindung ist in einer radialen Bohrung des rotierenden Körpers ein Ausdebnungsstab mit seinem einen Ende derart befestigt, daß das andere Ende unter dem Einfluß von Temperaturänderungen, mehr oder weniger in eine mit der radialen Bohrung in Verbindung stehende radiale Bohrung der Welle des rotierenden Körpers hineinragt und daß hierbei die Längenausdehnung des Stabes zur Veränderung der Wirkung einer radioaktiven Strahlung benutt wird, die am offenen Ende der axialen Welleubohrung mit Hilfe eines ortsfesten Empfängers gemessen wird. The invention relates to an arrangement for measuring the temperature on rotating bodies in which the temperature-sensitive part rotates with it and the display instrument is arranged in a stationary manner. According to the invention, it is in a radial direction Bore the rotating body an expansion rod with its one end in such a way attached that the other end under the influence of temperature changes, more or less in a radial bore communicating with the radial bore the shaft of the rotating body protrudes and that this is the linear expansion of the stick to change the effect radioactive radiation is used, those at the open end of the axial shaft bore with the help of a stationary receiver is measured.

Nun ist zwar die Verwenldung von Ausdchnungskörpern zur Temperaturanzeige seit langem bekannt. Now it is the use of expansion bodies for temperature display known for a long time.

Man hat jedoch derartige Ausdehnungskörper bisher lediglich zur Temperaturmes.sung an ortsfesten Meßstellen benutzt, indem die mechanische Verstellbewegung mit Hilfe einer Hebelübersetzung in einen Zeigerausschlag umgewandelt wurde. Auch ist es bekannt, die Verstellbewegung zur Betätigung eines Schalters zu benutzen, dessen Stellung zur Beeinflussung und Regelung der gemessenen Temperatur herangezogen wird. Feiner gibt es Strahlungspyrometer mit einer Kompensationseinrichtung, die ein von der Raumtemperatur beeinflußtes Organ aufweist, das eine im Strahlengang liegende Blende verstellt.So far, however, such expansion bodies have only been used for temperature measurement used at fixed measuring points by the mechanical adjustment movement with the help a lever transmission has been converted into a pointer deflection. It is also known to use the adjustment movement to operate a switch, its position is used to influence and control the measured temperature. Finer there are radiation pyrometers with a compensation device, which is one of the Has room temperature influenced organ, which is a diaphragm located in the beam path adjusted.

Auf dem Gebiet der Anwendung radioaktiver Strahlen für Meßzwecke sind verschiedene Vorrichtungen bekanntgeworden, die eine vom Meßwert ausgelöste mechanische Bewegung durch Schwächung oder periodische Unterbrechung des Strahlenganges in eine elektrische Größe umwandeln. Sonst beispielsweise ein Durchfluß messer bekanntgeworden, der ein in der betreffenden Rohrleitung rotierendes Flügel rad oder eine von der Strömung bewegte Platte aufweist. In the field of the use of radioactive rays for measurement purposes various devices have become known, the one triggered by the measured value mechanical movement through weakening or periodic interruption of the beam path convert it into an electrical quantity. Otherwise, for example, a flow meter became known, the wheel rotating in the pipeline in question or one of the Has moving plate flow.

Bei dieser Meßanordnung wird zur Vermeidung einer druckfesten Herausführung aus dem Meßraum die Lage des von der Strömung bewegten Körpers mit Hilfe von radioaktiven Strahlen oder Röntgenstrahlen abgebildet. Auch die Messung der Drehzahl eines rotierenden Körpers ist nach diesem Verfahren durch druckfeste Wände hindurch möglich. Nach dem gleichen Grundprinzip werden radioaktive Strahler und Empfänger auch zur Messung von Füllständen in geschlossenen Behältern benutzt. Beim Gegenstand der Erfindung wird des bekannte Prinzip derTemperaturmessung mit Hi.lfe von Ausdehnungskörpern mit dem ebenfalls bekannten Verfahren zur Messung mechan;ischer Bewegungen mithilfe yn radioaktiven Strahlen in überraschend vorteilhafter Weise kombliniert, um Temperaturen i.m Innern von roti,erenden.Rör.3ern unter Vermeidung von Kontakten unmittelbar zu messen. Während das temperaturempfindl.iche Element und eventuell auch der radioaktive Strahler innerhalb des rotierenden Körpers angeordnet sinid, kann der die elektrischen Anzeigewerte liefernde Strahllungsempfänger außerhalb des rotierenden Körpers ortsfest angeordnet werden. Die vorgeschlagene Konstruktion hat den entscheidenden Vorteil, daß eine beständli,ge und fernübertragbare Temperaturanzeige ermöglicht wird, ohne daß der rotierende Körper elektrische Elemente enthält, die wartuns!bedürfbig sind und deren elektrische Übertragung nach außen mit Hilfe von Schleifringen od. dgl. Schwierigkeiten bereitet.In this measuring arrangement, in order to avoid a pressure-tight lead-out from the measuring room the position of the body moved by the flow with the help of radioactive ones Rays or X-rays imaged. Also measuring the speed of a rotating This method allows the body to pass through pressure-resistant walls. To Based on the same basic principle, radioactive emitters and receivers are also used for measurements used for levels in closed containers. In the subject matter of the invention becomes the well-known principle of temperature measurement with the aid of expansion bodies with the well-known method for measuring mechanical Movements combined in a surprisingly advantageous manner with the aid of radioactive rays, around temperatures in the interior of rotating tubes while avoiding contact to measure immediately. While the temperature-sensitive element and possibly the radioactive emitters are also arranged within the rotating body, the radiation receiver delivering the electrical display values can be outside of the rotating body are arranged in a stationary manner. The proposed construction has the decisive advantage that a constant, ge and remotely transferable temperature display is made possible without the rotating body containing electrical elements that are in need of maintenance and their electrical transmission to the outside with the help of Slip rings or the like. Difficulties.

Die Erfindung ist an Hand der Zeichnung an einem schematischdargestelltenAusführungsbeispiel erläutert. The invention is based on the drawing of a schematically illustrated embodiment explained.

In der Zeichnung ist eine Anordnung zur Messung der Temperatur in einer rotierenden Walze dargestellt. The drawing shows an arrangement for measuring the temperature in a rotating roller.

Die Walze 1 sitzt fest auf einer Welle2, die an den Stellen 3 und 4 gelagert ist. Walze und Welle können natürlich auch aus einem Stück gearbeitet sein. Die Welle besitzt eine durchgehenlde zentrale Bohrung 5.The roller 1 is firmly seated on a shaft 2, which at points 3 and 4 is stored. The roller and shaft can of course also be made from one piece be. The shaft has a central bore 5 through it.

In der Walze ist eine radiale Bohrung 6 angebracht, die bis zu der axialen Bohrung 5 durchgeführt ist. Mit 7 ist ein Ausdehnungsstab bezeichnet, dessen Material einen wesentlich größeren oder wesentlich kleineren Teinperaturaus dehnungskoeffizienten als das Material der Walze besitzt. Dieser Stab ist an seinem Ende8 mit der Walze verschweißt, so daß die Bohrung 6 nur noch nach der Bohrung 5 hin offen i.st. Mit 9 ist eine radioaktive Strahlungsquelle bezeichnet, die an dem einen Ende der Bohrung5 angebracht ist. Am anderen Ende befindet sich ein an sich bekannter Strahlung empfänger 10.In the roller, a radial bore 6 is attached, which extends up to the axial bore 5 is carried out. With 7 an expansion rod is referred to, the Material has a significantly larger or significantly smaller temperature coefficient of expansion than the material of the roller. This rod is at its end8 with the roller welded so that the bore 6 is open only after the bore 5 i.st. With 9 a radioactive radiation source is designated, which at one end of the bore 5 is appropriate. At the other end there is a known radiation receiver 10.

Die Meßanordnung arbeitet folgendermaßen: Bei Temperaturänderungen ändert das in die Bohung 5 hineinragende Ende des Stabes 7 seine relative Lage zur Bohrung. Es wird also ein mehr oder weniger großer Anteil der radioaktiven Strahlung durch diesen Stab abgeblendet, so daß sich die Anzeige entsprechend ändert. The measuring arrangement works as follows: In the event of temperature changes changes the protruding into the hole 5 end of the rod 7 its relative position to Drilling. So it becomes a more or less large part of the radioactive radiation dimmed by this rod so that the display changes accordingly.

Aus Gründen der Abschirmung empfiehlt es sich, die Strahlenquelle 9 innerhalb der Walze anzubringen. For reasons of shielding, it is advisable to use the radiation source 9 to be attached inside the roller.

Beispielsweise kann sie dicht vor dem Ausdehnungsstab sitzen. Diese Stelle ist mit 9' bezeichnet. Da das Material der Walze fast immer auch ein sehr guter Strahlenabsorber ist, werden zusätzliche Abschirmmaßnahmen praktisch überflüssig.For example, it can sit close to the expansion rod. These Place is denoted by 9 '. Since the material of the roller is almost always a very is a good radiation absorber, additional shielding measures are practically superfluous.

Die Anbringung des Strahlers im Innern der Walze hat den weiteren Vorteil, daß der Abstand zwischen Strahl er und Empfänger verringert wird, daß man also mit geringeren Strahlungsstärken auskommt. The installation of the radiator inside the roller has the other The advantage that the distance between the beam and receiver is reduced that one thus gets by with lower radiation strengths.

Außerdem genügt es dann, die Bohrung in der Welle 2 nur bis zum Ort des Strahlers durchzuführen.In addition, it is then sufficient to drill the hole in the shaft 2 only up to the location of the radiator.

Das radioaktive Präparat kann auch am freien Ende des Stabes 7 angebracht werden, so daß die Kante, -an der die Bohrlöcher 5 und 6 zusammenstoßen, als Blende dient. The radioactive preparation can also be attached to the free end of the rod 7 so that the edge on which the drill holes 5 and 6 collide as a cover serves.

Durch die Anwendung der Erfindung wird es auch möglich, die Temperatur an mehreren Stellen der Walze zu messen. Beispielsweise kann man einen Ausdchnungsstab in der Nähe der rechten Stirnseite der Walze und einen zweiten Ausdehnnngsstab in der Nähe der linken Stirnseite der Walze in radialen Bohrungen unterbringen. Die Welle 2 wird dann nicht ganz durchbchrt. Jeder der Stäbe wird mit einem Strahler verstehen. An den Enden der Wellenbohrungen ist hierbei je ein Strahlungsempfänger anzuordnen. Da die Welle 2 nicht ganz durchbohrt ist, bleibt zwischen beiden Strahlungsquellen so viel Material stehen, daß die Strahler nur den zugeordneten Empfänger beeinflussen können. Eine weitere Möglichkeit zur Messung der Temperatur an mehreren Stellen längs der-Achse besteht darin, daß man mehrere Ausdehnlungsstäbe und als Strahler Präparate mit verschiedenen Wellenlängen verwendet, so daß sämtliche Strahler durch die gemeinsame Wellenbohrung auf die Empfangsapparatur einwirken. Hier wird das ankommen,de Strahlengemisch so gefiltert, daß die Ergebuisse der einzelnen Meßstellen auseinander gehalten werden können. Beispielsweise kann ein Strahler aus Co-60 und der andere aus Cs-137 bestehen. By applying the invention it is also possible to adjust the temperature to measure at several points on the roller. For example, you can use a rod near the right end of the roller and a second expansion rod in near the left end of the roller in radial holes. the Wave 2 is then not completely broken through. Each of the rods comes with one Spotlights to understand. There is a radiation receiver at each end of the shaft bores to arrange. Since the shaft 2 is not completely drilled through, there remains between the two radiation sources there is so much material that the emitters only affect the assigned receiver can. Another way to measure the temperature in several places along the axis consists in having several expansion rods and as radiators Preparations with different wavelengths used, so that all emitters through the common shaft bore act on the receiving apparatus. Here it becomes arrive, de radiation mixture filtered so that the Ergebuisse of the individual measuring points can be kept apart. For example, a radiator made of Co-60 and the other consist of Cs-137.

PATENTANSPR tJCHE 1. Anordnung zur Messung (der Temperatur an rotierenden Körpern, bei welcher der temperaturempfindlicheTeil mitrotiert und das Anzeigeinstrument ortsfest angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in einer radialen Bohrung des rotierenden Körpers ein Ausdehnungsstab mit seinem einen En.de derart befestigt ist, daß das andere Ende unter dem Einfluß von Temperaturänderungen mehr oder weniger in eine mit der radialen Bohrung in Verbindung stehende axiale Bohrung der Welle des rotierenden Körpers hineinragt und daß die Längenaus.dehn,ung des Stabes zur Veränderung der Wirkung einer radioaktiven Strahlung benutzt wird, die am offenen Ende der axialen Wellenbohrung mit Hilfe eines ortsfesten Empfängers gemessen wird. PATENT CLAIM 1. Arrangement for measuring (the temperature on rotating Bodies in which the temperature-sensitive part rotates with it and the display instrument Is arranged stationary, characterized in that in a radial bore of the rotating body an expansion rod with its one En.de attached in such a way is that the other end is more or less under the influence of temperature changes into an axial bore in the shaft which is in communication with the radial bore of the rotating body protrudes and that the Längenaus.dehn, ung of the rod to Modification of the effect of a radioactive radiation that is used on the open The end of the axial shaft bore is measured with the aid of a stationary receiver.

Claims

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the radioactive Radiator arranged behind the expansion rod in the axial bore of the shaft is.

3. Arrangement according to claim 1, characterized in that the radioactive Stahler at the end of the expansion rod protruding into the axial bore in this way is arranged that the cutting edge of the axial and radial bore as a diaphragm serves for radiation.

4. Arrangement according to claims 1 and 3, for measuring the temperature at several points along the axis bore, characterized by the application several radial bores with expansion joints arranged one behind the other in the axial direction, each of which with a radioactive preparation of different wave ranges is provided and a filter arrangement connected downstream of the radiation receiver to separate the wavebands assigned to the individual measuring locations.

5. Arrangement according to claims 1 and 3 for measuring the temperature at two points along the axis, characterized in that the shaft is axially of both ends are drilled ago that at the ends of these holes each have a radial Bore arranged with an expansion rod carrying the radioactive preparation is and that a radiation receiver is provided at each end of the shaft.

Printed publications considered: German Patent Specifications No. 466476, 814051, .820 971.