轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備和帶有轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備的軸的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種帶有非接觸地工作的轉(zhuǎn)矩傳感器(1)的轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備，其中轉(zhuǎn)矩傳感器(1)布置在電驅(qū)動的線性滑動件(13)上。
【專利說明】轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備和帶有轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備的軸
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種帶有非接觸地工作的轉(zhuǎn)矩傳感器的轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備。此外，本發(fā)明涉及ー種帶有具有轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備的軸部分的軸。
【背景技術(shù)】
[0002]鐵磁材料的導(dǎo)磁性受到機(jī)械應(yīng)カ的影響。已知為磁彈性效應(yīng)的此物理效應(yīng)可用于測量旋轉(zhuǎn)物體中的轉(zhuǎn)矩，因為轉(zhuǎn)矩在旋轉(zhuǎn)的物體中產(chǎn)生應(yīng)力。已知一系列不同的傳感器，所述傳感器使用磁彈性效應(yīng)以便非接觸地檢測例如軸的轉(zhuǎn)矩。磁彈性傳感器的特征是高精度，其中，再標(biāo)定與參考標(biāo)記的起動ー樣較少需要。
[0003]用于測量驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)矩的磁彈性轉(zhuǎn)矩傳感器例如從DE102009008074A1中已知。在此文獻(xiàn)中描述ー種用于檢測軸的轉(zhuǎn)矩的測量設(shè)備，所述測量設(shè)備包括以距軸的表面以預(yù)先確定的間隙距離定位的轉(zhuǎn)矩傳感器。
[0004]為測量機(jī)器的傳カ軸上的轉(zhuǎn)矩，電磁線圈非接觸地布置為距軸的表面具有小的距離，所述電磁線圈以信號變化來響應(yīng)于對于軸或自身為鐵磁性的軸上的鐵磁層的導(dǎo)磁性的改變。為此，軸必須受到扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，即鐵磁性轉(zhuǎn)矩傳感器必須沿軸布置在驅(qū)動轉(zhuǎn)矩和與之相反地作用的反作用轉(zhuǎn)矩之間。由鐵磁性材料形成的軸因此是測量設(shè)備的部分。
[0005]當(dāng)在測量期間發(fā)生軸的位置變化時，對于傳感器和軸之間的距離很敏感地響應(yīng)的測量結(jié)果受到位置變化的影響。垂直于軸的旋轉(zhuǎn)軸線的十分之幾毫米的運動已明顯地降低轉(zhuǎn)矩傳感器的測量精度。尤其在其中使用大尺寸的軸進(jìn)行力傳遞的技術(shù)應(yīng)用中，軸的此位置變化不能以經(jīng)濟(jì)上可行的技術(shù)成本來克服。因此，在DE102009008074A1中建議，轉(zhuǎn)矩傳感器通過包圍軸的環(huán)定位在軸上。此外，環(huán)與殼體部分連接，保證其隨同軸旋轉(zhuǎn)。在此，環(huán)圍繞樞轉(zhuǎn)軸線可樞轉(zhuǎn)且在軸的徑向方向上可移動地固定在殼體部分上，使得環(huán)可隨同軸運動。環(huán)在軸上的支承在此通過軸承套、滑動套或球軸承進(jìn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]考慮到現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種帶有非接觸的轉(zhuǎn)矩傳感器的有利的轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備。本發(fā)明的另外的技術(shù)問題是提供有利的軸。
[0007]第一技術(shù)問題通過根據(jù)權(quán)利要求1的轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備解決，第二技術(shù)問題通過根據(jù)權(quán)利要求14的軸解決。從屬的權(quán)利要求包含了本發(fā)明的各有利的構(gòu)造。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備具有非接觸地工作的轉(zhuǎn)矩傳感器。所述轉(zhuǎn)矩傳感器布置在電驅(qū)動的線性滑動件上。
[0009]轉(zhuǎn)矩傳感器布置在電驅(qū)動的線性滑動件上實現(xiàn)了即使在物體位置變化時，也可將轉(zhuǎn)矩傳感器距待測量的物體的尤其是距軸的距離保持在合適的范圍內(nèi)。在此，不需要通過包圍軸的環(huán)將轉(zhuǎn)矩傳感器定位在軸上。因此，也不需要在軸上提供導(dǎo)致附加的磨損的附加的球軸承或類似的軸承。
[0010]有利地，根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)矩傳感器還包括距離傳感器，所述距離傳感器與轉(zhuǎn)矩傳感器一起布置在線性滑動件上，使得所述距離傳感器允許測量距應(yīng)確定其轉(zhuǎn)矩的物體的距 離。以此方式實現(xiàn)了精確地調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩傳感器距物體的距離，且檢測可能出現(xiàn)的距離波動且 在測量信號分析中加以考慮。此外，當(dāng)存在與距離傳感器連接的且為輸出控制信號與線性 滑動件連接的控制單元時，實現(xiàn)了帶有轉(zhuǎn)矩傳感器的物體的自動起動?？刂茊卧诖嘶?由距離傳感器輸出的距離信號確定控制信號，其中控制信號代表了轉(zhuǎn)矩傳感器的通過電驅(qū) 動的線性滑動件所移動的量，所述移動的量將轉(zhuǎn)矩傳感器以預(yù)先給定的距離移近物體。
[0011]在根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)矩傳感器的擴(kuò)展中，轉(zhuǎn)矩傳感器距物體的距離在測量期間保持 恒定或保持在預(yù)先給定的距離范圍內(nèi)。為此，控制單元基于借助于距離傳感器測量的距離 與預(yù)先給定的額定距離的偏差確定控制信號。然后，控制信號代表轉(zhuǎn)矩傳感器通過電驅(qū)動 的線性滑動件進(jìn)行的移動，所述移動是將轉(zhuǎn)矩傳感器保持在額定距離上或預(yù)先給定的距離 范圍內(nèi)所需的移動。如果在下文中涉及額定距離，則所述額定距離是包括給出了轉(zhuǎn)矩傳感 器距待測物體的允許距離的距離范圍。
[0012]此外，根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備可包括非接觸的溫度傳感器，所述溫度傳感 器布置為使其允許非接觸地測量其轉(zhuǎn)矩應(yīng)被確定的物體的溫度。溫度測量是有利的，因為 應(yīng)測量其轉(zhuǎn)矩的物體的溫度對于測量具有影響。因此，由轉(zhuǎn)矩傳感器測量的數(shù)據(jù)可根據(jù)溫 度在需要時被修正。作為溫度傳感器，合適的是紅外傳感器。
[0013]為保護(hù)轉(zhuǎn)矩傳感器和保護(hù)其轉(zhuǎn)矩應(yīng)被確定的物體，轉(zhuǎn)矩傳感器必要時可與距離傳 感器和/或溫度傳感器一起布置在另外的線性滑動件上，所述另外的線性滑動件在所述電 驅(qū)動的線性滑動件上沿與之相同的方向可移動地布置。另外的線性滑動件通過彈簧被壓在 電驅(qū)動的線性滑動件上的一個止動位置。所述線性滑動件可克服彈簧力從此止動位置中移 出。如果例如由于其轉(zhuǎn)矩應(yīng)被測量的物體的突然運動導(dǎo)致在傳感器和物體之間發(fā)生接觸， 則此另外的線性滑動件允許轉(zhuǎn)矩傳感器的避讓，以此尤其可避免物體的損壞。為也可避免 轉(zhuǎn)矩傳感器的損壞以及可能的距離傳感器和/或溫度傳感器的損壞，轉(zhuǎn)矩傳感器必要時可 與距離傳感器和/或必要時可與溫度傳感器一起配有距離保持件，所述距離保持件在一個 方向上突伸出轉(zhuǎn)矩傳感器且可能突伸出距離傳感器和/或溫度傳感器，在所述方向上相對 于轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)有其轉(zhuǎn)矩應(yīng)被確定的物體。在與物體接觸的情況中，此物體不與轉(zhuǎn)矩傳感 器接觸而是與距離保持件接觸，使得轉(zhuǎn)矩傳感器且可能地距離傳感器和/或溫度傳感器被 保護(hù)不受損壞。距離保持件可例如是包圍可能與距離傳感器和/或可能與溫度傳感器一起 的轉(zhuǎn)矩傳感器的金屬環(huán)，所述金屬環(huán)的軸向方向?qū)?yīng)于電驅(qū)動的線性滑動件的運動方向。
[0014]為保護(hù)轉(zhuǎn)矩傳感器和可能地距離傳感器和/或溫度傳感器不受環(huán)境的影響，可存 在帶有至少一個用于轉(zhuǎn)矩傳感器的開口且可能地用于距離傳感器的開口和/或可能地帶 有用于溫度傳感器的開口的殼體。用于轉(zhuǎn)矩傳感器、距離傳感器和溫度傳感器的開口在此 可以分別是相互分開的開口，或是用于所有傳感器的共同的開口。電驅(qū)動的線性滑動件具 有一個測量位置，在所述測量位置中轉(zhuǎn)矩傳感器可能地與距離傳感器和/或與溫度傳感器 一起布置在開口的區(qū)域內(nèi)，使得殼體不影響測量。當(dāng)電驅(qū)動的線性滑動件處于測量位置時， 距離保持件尤其是可突伸出殼體。
[0015]通過另外的線性滑動件和距離保持件，在意外接觸的情況下可被動地保護(hù)其轉(zhuǎn)矩 應(yīng)被確定的物體或傳感器或多個傳感器。但希望的是盡可能避免物體和轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備之 間的接觸。為此目的，可存在主動保護(hù)裝置，所述主動保護(hù)裝置與距離傳感器連接以便接收其距離信號。保護(hù)裝置監(jiān)測距其轉(zhuǎn)矩應(yīng)被確定的物體的距離，且如果低于預(yù)先給定的最 小距離則線性滑動件從物體運動開。當(dāng)然，此主動保護(hù)裝置可作為物體和測量設(shè)備的保護(hù) 而存在，但此主動保護(hù)裝置也作為另外的線性滑動件和/或距離保持件的補(bǔ)充而存在。在 后者情況中，另外的線性滑動件和/或距離保持件對于如下情況提供了附加的被動保護(hù)， 即在所述情況中，該軸對于電驅(qū)動的線性滑動件通過主動保護(hù)裝置所導(dǎo)致的駛回過快地運 動。
[0016]轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備可裝配有分析單元，所述分析單元與轉(zhuǎn)矩傳感器和距離傳感器連 接以用于接收各信號，且通過考慮距物體的距離來確定其轉(zhuǎn)矩應(yīng)被確定的物體的轉(zhuǎn)矩。補(bǔ) 充地或替代地可存在分析單元，所述分析單元與轉(zhuǎn)矩傳感器和溫度傳感器連接以用于接收 各信號，且通過考慮物體的溫度來確定其轉(zhuǎn)矩應(yīng)被確定的物體的轉(zhuǎn)矩。如果存在溫度傳感 器以及距離傳感器，分析單元可尤其可以與溫度傳感器和距離傳感器連接，以便接收其各 自的測量信號，且通過考慮距離以及物體的溫度來確定轉(zhuǎn)矩。
[0017]當(dāng)待測量的物體由鐵磁性材料制成或具有鐵磁性表面層時，作為根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn) 矩傳感器設(shè)備的轉(zhuǎn)矩傳感器，合適的特別是磁彈性轉(zhuǎn)矩傳感器。
[0018]此外根據(jù)本發(fā)明，提供一種帶有至少一個軸部分的軸，所述軸部分具有至少一個 根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備。尤其在軸部分內(nèi)存在至少兩個根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè) 備。但多于兩個的轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備也是可行的。如果存在至少兩個轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備，則它 們可均勻地分布在其轉(zhuǎn)矩應(yīng)被確定的物體的周部上。更多的轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備的分布提高了 冗余且實現(xiàn)了通過比較借助不同的轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備檢測到的轉(zhuǎn)矩及早地識別出轉(zhuǎn)矩確定 中的錯誤。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的軸特別地適合于使用在裝配有所謂的單軸設(shè)備的燃?xì)夂驼羝麥u輪 機(jī)發(fā)電廠中。在此燃?xì)夂驼羝麥u輪機(jī)發(fā)電廠中，蒸汽渦輪機(jī)和燃?xì)鉁u輪機(jī)布置在共同的軸 上，所述軸將轉(zhuǎn)矩傳遞到發(fā)電機(jī)。為優(yōu)化此蒸汽渦輪機(jī)和燃?xì)鉁u輪機(jī)發(fā)電廠的運行，有意義 的是識別蒸汽渦輪機(jī)和燃?xì)鉁u輪機(jī)的單獨的功率。目前為止，僅從發(fā)電機(jī)功率確定了總功 率。然后，蒸汽渦輪機(jī)和燃?xì)鉁u輪機(jī)的單獨的功率根據(jù)模型計算確定。屬于蒸汽渦輪機(jī)的 軸部分和屬于燃?xì)鉁u輪機(jī)的軸部分的精確關(guān)系目前不直接確定。
[0020]通過根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)矩傳感器，當(dāng)在蒸汽渦輪機(jī)的軸部分以及在燃?xì)鉁u輪機(jī)的軸 部分內(nèi)分別存在至少一個根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備時，可直接確定蒸汽渦輪機(jī)和燃?xì)?渦輪機(jī)的單獨的功率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]本發(fā)明的另外的特點、特征和優(yōu)點從如下的實施例的描述中通過參考各附圖得 到。
[0022]圖1示出了處于靜止位置的根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備。
[0023]圖2示出了圖1中的處于測量位置的轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備。
[0024]圖3示意性地示出了從其轉(zhuǎn)矩應(yīng)被確定的物體觀察的圖1中的轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備。
[0025]圖4示出了帶有包括多個根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備的軸的燃?xì)夂驼羝麥u輪 機(jī)發(fā)電廠。
[0026]圖5以通過軸的橫截面示出了轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備的布置。【具體實施方式】
[0027]用于根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備的實施例在下文中參考圖1至圖3描述。圖1示出了處于靜止位置的轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備，而圖2示出了處于測量位置的設(shè)備。圖3示出了從其轉(zhuǎn)矩應(yīng)被確定的物體的方向觀察的傳感器設(shè)備的視圖。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備包括轉(zhuǎn)矩傳感器I，所述轉(zhuǎn)矩傳感器I在本實施例中是磁彈性轉(zhuǎn)矩傳感器。此轉(zhuǎn)矩傳感器基于逆磁致伸縮效應(yīng)，即鐵磁性材料在受到機(jī)械應(yīng)カ時經(jīng)歷導(dǎo)磁性改變的效應(yīng)。因為機(jī)械應(yīng)カ在外部通過拉カ和壓カ也通過扭轉(zhuǎn)所導(dǎo)致，所以逆磁致伸縮效應(yīng)形成用于轉(zhuǎn)矩測量，以便非接觸地測量具有至少ー個鐵磁性表面層的、旋轉(zhuǎn)的物體的轉(zhuǎn)矩。
[0029]轉(zhuǎn)矩傳感器I與分析単元3連接，所述分析単元3接收由鐵磁性轉(zhuǎn)矩傳感器I所檢測的信號且確定物體的轉(zhuǎn)矩，所述物體在本實施例的情況中是軸5，所述軸5在本實施例的情況中由鐵磁性材料制成。因為逆磁致伸縮效應(yīng)也取決于傳感器I距物體5的距離以及物體5的溫度，所以轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備此外包括非接觸地執(zhí)行距離測量和溫度測量的距離傳感器7以及溫度傳感器9(見圖3)。非接觸的距離測量可例如基于借助于例如無線的電磁波、光波或紅外波的運行時間測量或相位測量來進(jìn)行，或借助于超聲波來進(jìn)行。為非接觸地測量溫度，例如考慮高溫計。此外，分析単元3與轉(zhuǎn)矩傳感器I以及與距離傳感器7和溫度傳感器9連接以便接收相應(yīng)的測量信號。以此，轉(zhuǎn)矩的確定可通過考慮轉(zhuǎn)矩傳感器I距物體5的當(dāng)前距離或物體的當(dāng)前溫度來進(jìn)行。如果可保證不發(fā)生距離變化或僅在測量精度所容許的限度內(nèi)發(fā)生距離變化，則在對于轉(zhuǎn)矩傳感器I的信號的分析中可省去對于距離的考慮。當(dāng)溫度足夠恒定，可相應(yīng)地省去溫度的測量，以便不導(dǎo)致超出所需的精度的測量歪曲。
[0030]各現(xiàn)有的傳感器，即至少轉(zhuǎn)矩傳感器I且在本實施例中也包括距離傳感器7和溫度傳感器9都以固定的相互空間關(guān)系布置在保持件11上。帶有傳感器1、7、9的保持件11安裝在電驅(qū)動的線性滑動件13上。所述線性滑動件13用于借助于距離傳感器7和控制回路將傳感器定位在物體5前方。為此，控制回路包括控制單元15和加法器17，所述加法器17與距離傳感器7連接以用于接收距離信號。加法器具有其上施加以距離信號的反轉(zhuǎn)輸入端，和其上施加以代表額定距離的額定信號的非反轉(zhuǎn)輸入端。然后，額定信號和距離信號之間的差被傳遞到控制單元15，所述控制単元15基于此差生成用于電驅(qū)動的線性滑動件13的控制信號，所述控制信號代表為將轉(zhuǎn)矩傳感器I與傳感器置于額定距離或?qū)⑵浔３衷陬~定距離上所需的移動。
[0031]另外在本實施例中，在控制單元15上實施了主動保護(hù)功能，使所述控制單元15也用作主動保護(hù)裝置。此保護(hù)功能檢測距物體5的當(dāng)前距離，且如果達(dá)到或低于最小安全距離則迅速將電驅(qū)動的線性滑動件13從圖2中所圖示的工作位置收回。這種達(dá)到或低于最小安全距離可出現(xiàn)在物體5運動吋。例如，在蒸汽和燃?xì)鉁u輪機(jī)發(fā)電廠的高負(fù)荷運行狀態(tài)中，軸可由于油壓而浮起，這可能觸發(fā)此類型的運動。
[0032]帶有傳感器1、7和9的保持件11在本實施例中不直接布置在電驅(qū)動的線性滑動件上，而是布置在彈簧加載的滑動件19上，所述滑動件19通過彈簧21壓入電驅(qū)動的線性滑動件13的前方止動位置，如在圖1和圖2中所圖示。當(dāng)通過彈簧21的彈簧常數(shù)所確定的力F(見圖2中的箭頭)作用在帶有傳感器1、7、9的保持件11上時，所述滑動件19可克服彈簧21的彈簧力從此前方止動位置中壓出。因此，此彈簧加載的滑動件19滿足了被動 保護(hù)功能，因為如果在前文中所述的主動保護(hù)裝置不可足夠快速地響應(yīng)，這例如在對于電 驅(qū)動的線性滑動件13而言物體5過快速地接近轉(zhuǎn)矩傳感器I的情況中可能發(fā)生，則所述彈 簧加載的滑動件19在傳感器與物體5接觸的情況中屈服以便防止更大的損壞。
[0033]作為另外的被動保護(hù)系統(tǒng)，傳感器設(shè)備包括保護(hù)環(huán)，所述保護(hù)環(huán)圍繞轉(zhuǎn)矩傳感器I 布置在保持件11上。保護(hù)環(huán)在此突伸出轉(zhuǎn)矩傳感器I的前端，使得在與其轉(zhuǎn)矩應(yīng)被確定的 物體5接觸的情況中，轉(zhuǎn)矩傳感器I被保護(hù)不受到損壞。尤其是所有三個安全功能的組合是 在意外接觸情況中的對于物體5和轉(zhuǎn)矩傳感器I的良好的保護(hù)。如果距離傳感器7或溫度 傳感器9與轉(zhuǎn)矩傳感器I相同遠(yuǎn)地突伸出保持件，則這些傳感器也可設(shè)有此保護(hù)環(huán)。但通常 足夠的是，這些傳感器設(shè)有在轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備的運行期間最靠近物體5的那個保護(hù)環(huán)。這 通常是轉(zhuǎn)矩傳感器I。
[0034]帶有傳感器1、7、9的保持件11、電驅(qū)動的線性滑動件13以及彈簧加載的線性滑動 件19布置在殼體25內(nèi)，所述殼體25保護(hù)這些元件不受環(huán)境影響。在本實施例中，在此殼 體內(nèi)也設(shè)有分析單元3以及控制回路。殼體25具有開口 43、45、47，所述開口 43、45、47實 現(xiàn)了各傳感器的通過或?qū)τ谖矬w5的直接觀察。
[0035]如果在轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備的運行中要開始測量，則傳感器1、7、9借助于電驅(qū)動的線 性滑動件以及距離傳感器7和控制回路定位在物體5前方的額定距離處。采集傳感器的數(shù) 據(jù)且使之通過相應(yīng)的轉(zhuǎn)換算法轉(zhuǎn)換為希望的文件格式。因為磁彈性轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備I的測 量值取決于物體5的溫度以及轉(zhuǎn)矩傳感器I距物體5的距離，所以在本實施例中在分析單 元3的分析算法中考慮到所述溫度和距離。雖然借助于電驅(qū)動的線性滑動件13調(diào)節(jié)該距 離且將其保持恒定，但該距離附加地在分析算法中被考慮，這例如當(dāng)該距離在可允許限度 以內(nèi)波動的情況下，其中不借助于電驅(qū)動的線性滑動件13再定位，導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩測量的更高的 精確性。用于修正由轉(zhuǎn)矩傳感器I所提供的信號的數(shù)據(jù)可從傳感器設(shè)備安裝之后的一次性 校準(zhǔn)中獲取。如果物體5在轉(zhuǎn)矩測量期間改變位置，則這因此可在小的運動的情況下可僅 通過算法補(bǔ)償。在物體5的運動更大時，借助于電驅(qū)動的線性滑動件13再控制。
[0036]分析單元13可在不同于圖1至圖3中所圖示的實施例的變體中布置在殼體25的 外部，例如布置在功業(yè)計算機(jī)中。在此情況中，傳感器設(shè)備構(gòu)造有數(shù)據(jù)記錄模塊，所述數(shù)據(jù) 記錄模塊將模擬的傳感器信號數(shù)字化且將其傳遞到布置在遠(yuǎn)處的數(shù)據(jù)處理模塊，例如布置 在工業(yè)計算機(jī)內(nèi)的數(shù)據(jù)處理模塊中。數(shù)據(jù)處理模塊在此可實現(xiàn)為硬件或軟件。在數(shù)據(jù)處理 模塊中，以相應(yīng)的算法分析數(shù)據(jù)且將結(jié)果發(fā)送到控制臺。此外在數(shù)據(jù)處理模塊中，可整合用 于控制電驅(qū)動的線性滑動件13和/或主動安全功能的控制回路。當(dāng)轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備的殼 體25僅應(yīng)含有必需的元件時，或當(dāng)對電驅(qū)動的線性滑動件13分析和控制集中時，此構(gòu)造是 特別地適合的。
[0037]在圖4和圖5中圖示了用于根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備的應(yīng)用示例。這些附圖 示出了根據(jù)單軸設(shè)備構(gòu)思構(gòu)建的組合的燃?xì)夂驼羝麥u輪機(jī)發(fā)電廠。這意味著燃?xì)鉁u輪機(jī)27 和在本實施例中分別包括用于低壓的渦輪機(jī)29、用于中壓的渦輪機(jī)31和高壓渦輪機(jī)33的 蒸汽渦輪機(jī)與發(fā)電機(jī)35和用于渦輪機(jī)27的壓縮機(jī)共同地布置在共同的軸5上。燃?xì)鉁u輪 機(jī)27通過在燃燒室39內(nèi)燃燒的空氣燃料混合物的燃燒氣驅(qū)動，蒸汽渦輪機(jī)通過在蒸汽生 成器41內(nèi)借助于燃?xì)鉁u輪機(jī)27的廢熱而產(chǎn)生的蒸汽驅(qū)動。在此類設(shè)備中，為優(yōu)化運行，有意義的是分別識別蒸汽渦輪機(jī)和燃?xì)鉁u輪機(jī)的単獨的功率。目前，此功率由發(fā)電機(jī)功率和模型來確定。對于單獨的軸部分的精確關(guān)系目前是未知的。
[0038]在本實施例中，借助于根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備確定了単獨的軸部分的各轉(zhuǎn)矩。為此，轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備(在圖4和圖5中僅以其殼體25圖示)布置在軸5的不同的軸部分上，如在圖4中所示。在此，在附圖中所示的轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備的位置僅是可能的位置的示例。尤其不需要在所圖示的位置的每個上存在轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備25。在哪個位置上存在轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備25通常取決于應(yīng)通過轉(zhuǎn)矩獲得何種軸部分信息。
[0039]基本上，當(dāng)軸5的部分上存在唯一一個轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備25時足以。但為實現(xiàn)升高的冗余，可有利的是將至少兩個轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備25圍繞軸5的周部布置，如例如在圖5中所圖示。在圖5中在此選擇的布置還實現(xiàn)了通過轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備的距離傳感器7在軸5的振動的情況中確定振動方向。為實現(xiàn)此情況，需要使轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備25不處在通過軸中點的共同的線上。雖然轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備也不必相互成90°布置，但這在應(yīng)確定ニ維振動模式的情況中是有利的布置。此外，作為在圖5中所示的兩個轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備25的替代，可提供三個或更多的例如可以以規(guī)則的距離圍繞軸5的周部分布的轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備。但在冗余的意義上，兩個轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備已足夠。
[0040]參考圖1至圖3所描述的轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備，以及參考圖4和圖5所描述的軸，闡述了本發(fā)明的示例的實施形式，但此實施形式也可改變。因此，殼體25在本實施例中具有用于轉(zhuǎn)矩傳感器1、距離傳感器7和溫度傳感器9的三個分開的開ロ 43、45、47。在距離傳感器7和溫度傳感器9的情況中，各開ロ也可使用可穿透傳感器所使用的頻率范圍的電磁波的板封閉。但基本上也可存在用于三個傳感器的共同的開ロ，如在圖3中以虛線圖示。相應(yīng)地，尤其是當(dāng)距離傳感器7和溫度傳感器9與轉(zhuǎn)矩傳感器I 一樣遠(yuǎn)地突伸出保持件11吋，保護(hù)環(huán)也可圍繞所有三個傳感器延伸。此外，也存在如下可能性，作為保護(hù)環(huán)23的替代僅提供具有銷、部分環(huán)或其他合適的幾何形狀的形式的距離保持件。在此，僅需保證在轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備和其轉(zhuǎn)矩應(yīng)被確定的物體之間的接近過大的情況中，距離保持件和轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備首先與物體接觸。此外，應(yīng)保證距離保持件的穩(wěn)定性和形狀，使其在接觸的情況中不折斷且盡可能不損壞物體。
[0041]軸也可與在圖4和圖5中所圖示的情況不同。因此，軸不必一定是燃?xì)夂驼羝麥u輪機(jī)發(fā)電廠的軸。如果軸是燃?xì)夂驼羝麥u輪機(jī)發(fā)電廠的部分，則在發(fā)電廠的蒸汽區(qū)域內(nèi)的渦輪機(jī)的數(shù)量可與圖4和圖5中所圖示的情況不同。也不必使得軸完全地由鐵磁性材料制成。軸在測量區(qū)域內(nèi)具有鐵磁性表面層足以。此外，也存在如下可能性，即作為圍繞周部布置的冗余轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備的替代或補(bǔ)充，在軸5的軸向方向上并排布置不同的轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備。最后，應(yīng)注意的是在圖4中所圖示的設(shè)備僅是多個可能的單軸設(shè)備構(gòu)思的ー個。在替代的構(gòu)思中，發(fā)電機(jī)可布置在燃?xì)鉁u輪機(jī)和蒸汽渦輪機(jī)之間，其中則在發(fā)電機(jī)和蒸汽渦輪機(jī)之間也可存在聯(lián)接。
[0042]本發(fā)明實現(xiàn)了例如用于測量帶有單軸設(shè)備構(gòu)思的燃?xì)夂驼羝麥u輪機(jī)發(fā)電廠的軸的軸部分內(nèi)的轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩傳感器的簡單的結(jié)構(gòu)和很大程度上無故障的運行。這通過傳感器在電驅(qū)動的線性滑動件上的布置實現(xiàn)，借助于所述線性滑動件，傳感器可定位在軸上且所述線性滑動件在不使用或故障的情況中將傳感器收回到殼體內(nèi)以用于保護(hù)。此外，該構(gòu)造包括彈簧加載的裝置，所述裝置阻止了軸不希望地碰撞到傳感器上。如果發(fā)生此碰撞，則此外金屬環(huán)或另外的合適的距離保持件至少保護(hù)轉(zhuǎn)矩傳感器不受損壞，其中所述金屬環(huán)或距 離保持件阻擋了碰撞。此外，存在控制，所述控制在小于安全距離時將傳感器收回到殼體 內(nèi)。特別地，在帶有單軸設(shè)備構(gòu)思的燃?xì)夂驼羝麥u輪機(jī)的高負(fù)荷運行中此構(gòu)造提供這種優(yōu) 點，因為軸在起動時可能浮起且傳感器和軸之間的距離在此改變。轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備的結(jié)構(gòu) 和測量的方式構(gòu)造為使得實現(xiàn)了對于軸的扭矩和扭轉(zhuǎn)振動的測量的盡可能高的精度。
【權(quán)利要求】
1.一種帶有非接觸地工作的轉(zhuǎn)矩傳感器(I)的轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備，其特征在于，所述轉(zhuǎn)矩傳感器(I)布置在電驅(qū)動的線性滑動件(13)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備，其特征在于，距離傳感器(7)在所述線性滑動件(13)上還布置為，使得所述距離傳感器(7)允許測量距其轉(zhuǎn)矩應(yīng)被確定的物體(5) 的距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備，其特征在于，具有控制單元(15)，所述控制單元:-與所述距離傳感器(7)連接，-與所述線性滑動件連接以用于輸出控制信號，和-基于從所述距離傳感器(7)輸出的距離信號確定控制信號，其中，所述控制信號代表所述轉(zhuǎn)矩傳感器(I)的通過電驅(qū)動的線性滑動件(13)所移動的量，所述移動的量將所述轉(zhuǎn)矩傳感器(I)相對于所述物體(5)移動到預(yù)先給定的額定距離。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備，其特征在于，所述控制單元(15)基于通過所述距離傳感器(7)測量的距離與預(yù)先給定的額定距離的偏差確定所述控制信號，且所述控制信號表示所述轉(zhuǎn)矩傳感器(I)通過電驅(qū)動的線性滑動件(13)進(jìn)行的移動，所述移動是將所述轉(zhuǎn)矩傳感器(I)保持在額定距離處所需的移動。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中一項所述的轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備，其特征在于，所述轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備此外包括非接觸的溫度傳感器(9)，所述溫度傳感器布置為使得其允許其轉(zhuǎn)矩應(yīng)被確定的物體(5)的溫度的非接觸的測量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中一項所述的轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備，其特征在于，至少所述轉(zhuǎn)矩傳感器(I)必要時可與所述距離傳感器(7)和/或必要時與所述溫度傳感器(9) 一起布置在另外的線性滑動件(19)上，其中，所述另外的線性滑動件(19)在所述電驅(qū)動的線性滑動件(13)上以可沿與其相同的方向移動的方式布置，通過彈簧(21)壓入所述電驅(qū)動的線性滑動件(13)上的一個止動位置，且能克服彈簧力從所述止動位置中移出。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中一項所述的轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備，其特征在于，所述轉(zhuǎn)矩傳感器(I)必要時與所述距離傳感器(7)和/或必要時與所述溫度傳感器(9) 一起配有距離保持件(23)，所述距離保持件(23)在一個方向上突伸出所述轉(zhuǎn)矩傳感器(I)且必要時突伸出所述距離傳感器(7)和/或所述溫度傳感器(9)，在所述方向上相對于所述轉(zhuǎn)矩傳感器(I) 設(shè)有其轉(zhuǎn)矩應(yīng)被確定的物體(5)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中一項所述的轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備，其特征在于，所述轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備具有殼體(25)，所述殼體帶有用于所述轉(zhuǎn)矩傳感器(I)的開口(43)，必要時帶有用于所述距離傳感器(7)的開口(45)和/或必要時帶有用于所述溫度傳感器(9)的開口，且電驅(qū)動的線性滑動件(13)具有一個測量位置，在所述測量位置中，所述轉(zhuǎn)矩傳感器(I)必要時與所述距離傳感器(7)和/或必要時與所述溫度傳感器(9) 一起布置在所述各開口(43、 45,47)的區(qū)域內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7和8所述的轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備，其特征在于，當(dāng)所述電驅(qū)動的線性滑動件(13)處于所述測量位置時，所述距離保持件(23)突伸出所述殼體。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中一項且根據(jù)權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備，其特征在于，存在與所述距離傳感器(7)連接的用于接收所述距離傳感器的距離信號的主動保護(hù)裝置(3)，所述主動保護(hù)裝置監(jiān)測距其轉(zhuǎn)矩應(yīng)被確定的物體(5)的距離，且如果達(dá)到或低于預(yù)先給定的最小距離則所述電驅(qū)動的線性滑動件(13)從所述物體(5)移開。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中一項且根據(jù)權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備，其特征在于，所述轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備具有分析単元(13)，所述分析単元與所述轉(zhuǎn)矩傳感器(I)和所述距離傳感器(7)連接以用于接收各信號，且通過考慮距其轉(zhuǎn)矩應(yīng)被確定的物體(5)的距離來確定所述物體(5)的轉(zhuǎn)矩。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中一項且根據(jù)權(quán)利要求5所述的轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備，其特征在于，所述轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備具有分析単元(3)，所述分析単元與所述轉(zhuǎn)矩傳感器(I)和所述溫度傳感器(9)連接以用于接收各信號，且通過考慮距其轉(zhuǎn)矩應(yīng)被確定的物體(5)的溫度來確定所述物體(5)的轉(zhuǎn)矩。
13.一種根據(jù)前述權(quán)利要求中ー項所述的轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備，其特征在于，所述轉(zhuǎn)矩傳感器(I)是磁彈性轉(zhuǎn)矩傳感器。
14.ー種軸(5)，所述軸(5)帶有至少ー個具有至少ー個轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備(25)的軸部分，其特征在于，所述轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備(25)是根據(jù)權(quán)利要求1至13中ー項所述的轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的軸(5)，其特征在于，在所述軸部分中存在根據(jù)權(quán)利要求1至12中一項所述的至少兩個轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)備(25)。`
【文檔編號】G01L3/10GK103502784SQ201280022047
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2012年4月10日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月6日
【發(fā)明者】H-G.布魯梅爾, J.戈茨, U.林納特, C.U.梅爾, J.奧斯特梅爾 申請人:西門子公司