DE1108925B

DE1108925B - Einrichtung zur Kontrolle des Durchhanges oder der Lage von Wellen

Info

Publication number: DE1108925B
Application number: DEA30096A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Math Klaus Hildebrand
Original assignee: Continental Elektronidustrie AG
Current assignee: Continental Elektronidustrie AG
Priority date: 1958-08-15
Filing date: 1958-08-15
Publication date: 1961-06-15

Description

Einrichtung zur Kontrolle des Durchhanges oder der Lage von Wellen Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung zur Kontrolle der Achsenlage von Wellen, insbesondere von Turbinenwellen, mit einer optischen Autokollimationsprüfeinrichtung zur Beobachtung eines an der Welle reflektierten Zielmarkenbildes, das durch die Autokollimationsbeobachtungseinrichtung erzeugt und an einem an der Welle angeordneten Spiegel reflektiert wird.
Im Schwermaschinenbau tritt häufig das Problem auf, die Lage von sehr langen (bei Turbinen bis zu 30 m langen) Wellen hinsichtlich ihrer Achsenlage laufend mit hoher Genauigkeit zu überprüfen, wobei die Durchbiegung oder Verlagerung der Wellenachse in vertikaler Richtung auf einige hundertstel Millimeter genau festgestellt werden soll. Bei der Über prüfung von Turbinenwellen hat man sich bislang damit beholfen, daß man ein rotationssymmetrisches Stück der Turbinenwelle von einer entfernten Stelle mit einem Fluchtfernrohr an den radialen Begrenzungen ihrer Durchmesser anvisierte und aus der angularen Differenz beider Visiereinrichtungen auf die Lage der Turbinenachse Rückschlüsse zog. Dieses Verfahren wird neuerdings als unbefriedigend empfunden, weil ein derartiges Vorgehen nicht frei von persönlichen Fehlern des Beobachters ist. Außerdem wird dieses Meßverfahren als unpraktisch empfunden, da man stets gezwungen ist, die obere und untere Begrenzung des Wellendurchmessers anzuvisieren, um auch thermische Einflüsse, die zu einer Veränderung des Wellendurchmessers führen, zu eliminieren.
Es ist andererseits bereits bekannt, für das optische Ausrichten von Maschinenteilen und zur Prüfung der Parallelität von Flächen u. dgl. das bekannte Autokollimationsverfahren anzuwenden, bei dem auf die zu prüfende Fläche ein Spiegel angebracht und durch ein Autokollimationsfernrohr eine Meßmarke beobachtet wird, die von der Autokollimationseinrichtung erzeugt und am Spiegel reflektiert wird. Die Vorteile dieses Verfahrens sind bekannt.
Es war die Aufgabe der Erfindung, dieses an sich bequeme und genaue Meßverfahren auch für die Kontrolle der Lage von Wellenachsen anwendbar zu machen.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch eine Einrichtung zur Kontrolle der Achsenlage von Wellen, insbesondere von Turbinenwellen, mit einer nach dem Autokollimationsverfahren arbeitenden Beobachtungseinrichtung zur Beobachtung eines rotationssymmetrischen Wellenstücks und an der Welle angeordneten reflektierenden Mitteln zur Beobachtung einer an diesen Mitteln reflektierten Autokollima- tionsmarke dadurch gelöst, daß die Welle im Bereich ihrer der Beobachtung dienenden rotationssymmetrischen Teils mit einer reflektierenden Oberfläche versehen und die Autokollimationsmarke durch die Autokollimationseinrichtung als virtuelles Bild an den Ort der Wellenachse abgebildet und dieses Bild über den reflektierenden Teil des Wellenstücks kontrolliert wird.
In der Figur ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Es bezeichnet 1 die zu kontrollierende Welle und 1' die Achse dieser Welle. Als optische Prüfeinrichtung findet ein an sich bekanntes Autokollimationsfernrohr mit dem Objektiv 2 und dem der Fokussierung dieses Fernrohrs dienenden Negativ 3 Anwendung. Mit 4 ist das Fernrohrokular bezeichnet, 5 kennzeichnet einen zwischen dem Okular 4 und dem Negativ 3 unter 45" gegen die optische Achse des Fernrohrs geneigten teildurchlässigen Spiegel, über den das Bild der Zielmarke 6 (Fadenkreuz, Lochblende od. dgl.), das durch die Beleuchtungseinrichtungen7, 8 beleuchtet ist, durch das Fernrohr an den Ort der Wellenachsel' abgebildet wird. Das Bild dieser Marke wird durch den teildurchlässigen Spiegel 5 hindurch in der Fernrohrbildebene 9 über das Okular 4 beobachtet.
Das Fernrohr wird nun zur Durchführung der Lagebestimmung so einjustiert, daß die Zielmarke 6 über den halbdurchlässigen Spiegel 5, über Negativ 3 und Positiv 2 in die Wellenachse abgebildet wird.
Dann treffen die in der Zeichenebene liegenden Abbildungsstrahlen senkrecht auf die Oberfläche der zylindrischen Welle und werden - falls diese reflektierend ausgebildet ist - in sich selbst zurückgeworfen. In der Bildebene 9 des Fernrohrs hinter dem halbdurchlässigen Spiegel 5 entsteht ein Bild der Zielmarke 6, welches durch das Okular 4 betrachtet werden kann. Tritt eine Lageänderung der Welle relativ zum Fernrohr z. B. in vertikaler Richtung ein, so ist diese an dem Bild der Zielmarke in der Ebene9 erkennbar. Die Lage dieses Autokollimationsbildes hängt von der Lage der Wellenachse ab. Durch die Spiegelung am Wellenmantel wird darüber hinaus eine scheinbare Verdoppelung der Bewegung der Wellenachse bewirkt.
Es ist zu bemerken, daß es eine zweite Stellung gibt, bei der in der Ebene 9 ein Bild der Zielmarke 6 entsteht, nämlich dann, wenn diese auf dem dem Fernrohr zugewandten Oberflächenstück der Wellel abgebildet wird. Für diese autokollimative Bilderzeugung ist es aber nicht notwendig, daß sich Wellen achse und optische Achse schneiden. Kleine Verrückungen der Wellen achse aus einer solchen ausgezeichneten Lage in einer Richtung senkrecht zur optischen und senkrecht zur Wellenachse ergeben sich somit keine Verrückungen des Bildes in der Ebene 9, sondern nur eine Intensitätsschwächung. Bei der Durchführung des Prüfungsverfahrens ist also darauf zu achten, daß die Zielmarke wirklich in die Achse der Welle abgebildet wird. Beide ausgezeichneten Stellungen lassen sich aber unschwer voneinander unterscheiden, da bei einer Abbildung der Zielmarke auf der Wellenoberfläche diese in die Bildebene 9 mit abgebildet wird und somit erkennbar ist, im anderen Fall dagegen nicht.
Selbstverständlich ist die Lagebestimmung mit einer solchen Einrichtung unabhängig vom Durchmesser der Welle. Es kommt nur darauf an, daß die Abbildungsstrahlen senkrecht auf die reflektierende Oberfläche auftreffen. Das ist aber bei einem rota- tionssymmetrischen Wellenstück unabhängig vom Durchmesser immer dann der Fall, wenn das Zielmarkenbild in den Mittelpunkt des Wellenquerschnittes abgebildet wird.
Erwähnt sei noch, daß optische Achse und Wellenachse nicht notwendig senkrecht aufeinanderstehen müssen. Kleine Winkelveränderungen aus dieser Lage verändern nicht das Bild in der Ebene 9 hinsichtlich seiner Lage; es tritt nur eine Intensitätsschwächung auf. Das Bild verschwindet ganz, wenn es keine Strahlen aus dem hinter dem Objektiv 2 austretenden kegelförmigen Strahlenbüschel mehr gibt, die die Wellenoberfläche senkrecht treffen.

Claims

PATENTANSPRUCH: Einrichtung zur Kontrolle der Achsenlage von Wellen, insbesondere von Turbinenwellen, mit einer nach dem Autokollimationsverfahren arbeitenden Beobachtungseinrichtung zur Beobachtung eines rotationssymmetrischen Wellenstücks und an der Welle angeordneten reflektierenden Mitteln zur Beobachtung einer an diesen Mitteln reflektierten Autokollimationsmarke, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (1) im Bereich ihrer der Beobachtung dienenden rotationssymmetrischen Teils mit einer reflektierenden Oberfläche versehen und die Autokollimationsmarke (6) durch die Autokollimationseinrichtung (2, 3, 5) als virtuelles Bild an den Ort der Wellenachse (1') abgebildet und dieses Bild über den reflektierenden Teil des Wellenstücks kontrolliert wird.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 921717; Patentschrift Nr. 12814 des Amtes für Erfindungs-und Patentwesen in der sowjetischen Besatzungszone Deutschlands.