Halterung für elektronische Wegmesssonden

Schutzrechtsanmeldung DE202008007403U1:

Die Erfindung handelt von einer Halterung für elektronische Wegmesssonden zur wiederholten Befestigung einer Trägerhülse mit daran eingebauter Sonde in einem Gehäuse, wobei die Trägerhülse Abschnitte mit Außengewinde und mit zylindrischer Mantelfläche aufweist.

Elektronische Wegmesssonden werden sowohl nach dem Wirbelstromprinzip (eddy current) als auch als kapazitiv messende Sonden seit Jahrzehnten für die Wegüberwachung in einer Trägerhülse mit Außengewinde angeboten, um sie über eine Verstellung am Gewinde in einen vorgegebenen Abstand zum Messobjekt zu bringen und dort festzusetzen. Für die am häufigsten im Einsatz befindlichen Wirbelstrom-Messsonden beträgt die Empfindlichkeit 8 mV/μ = 8 V/mm. 8 V ist auf der Kennlinie in etwa die Mitte des linearen Bereiches und sollte als Grundabstand eingestellt werden. Die Sonde muss also soweit eingeschraubt werden, bis die Messung 8 Volt anzeigt, und dann arretiert werden. Analog kann die Einschraubtiefe einer kapazitiven Messsonde entsprechend ihrer Charakteristik festgelegt werden. Ein typischer Hersteller für Messsonden nach dem Wirbelstromprinzip ist die Firma Bently Nevada, LLC in 1631 Bently Parkway South, Minden, Nevada, USA. Ein typischer Vertreter für die kapazitive Messung ist die Firma VibroSystM Inc., Jacques Cartier East Blvd., Longueuil (Montreal), Quebec, Canada J4N 1L7. Ein europäischer Vertreter für kapazitive Messsonden ist die Firma Baumer Electric AG, Hummelstr. 17, 8501 Frauenfeld, Schweiz.

Stets wird angestrebt, die Sonde von außen einstellbar zu machen; konstruktiv ist dies nicht immer möglich. In Fällen, bei denen die Sonde von außen in das Maschinengehäuse eingeschraubt ist, besteht die Forderung, dass die Durchführung öldicht sein muss. Die typische Einstellung ist ein Abstand zur Welle von ca. 1 mm. Das wegproportionale Spannungsignal ist dabei etwa 8 V.

In der Patentschrift EP 1 831 648 B1 ist ein Sondenhalterungssystem für die Messung von Wellenschwingungen gezeigt. Die Verstellung der Sonde erfolgt mit dem Außengewinde ihres Tragrohrs in einer Hülse mit Innengewinde, die im Maschinengehäuse in der Tiefe einer Gewindebohrung an ihrer äußeren Schulter mit einem Einschraubstutzen festgesetzt ist. Die Kontur der Gewindebohrung mit einer auf kleinem Durchmesser daran anschließenden Schrägfläche, die hohe Oberflächengüte und Genauigkeit für die Positionierung der Schulter und für einen Dichtring beansprucht, ist für die spanende Herstellung so komplex (zu wenig Platz für ein Verfahren eines universellen Werkzeuges in der Richtung der Schräge der Schrägfläche), dass dafür Spezialwerkzeuge und die Bearbeitung auf einem Bearbeitungszentrum notwendig sind.

Bestehende Anlagen sind fast immer mit einer konischen ¾“-NPT-Gewindebohrung für das Anbringen von Sondenhalterungen versehen, um über das konische NPT-Gewinde eine einfach herzustellende, öldichte Durchführung zu erreichen. Konische NPT-Gewinde haben den Nachteil, dass die Tiefenstellung vom maximal aufgebrachten Einschraubmoment abhängig ist und daher nicht genau wiederholbar ist. Eine so installierte Wegmesssonde muss daher in einem solchen System nach jedem Ausbau neu justiert werden.

Die Erfindung hat die Aufgabe die obigen Nachteile zu beseitigen. Dies wird mit den Kennzeichen des unabhängigen Anspruchs 1 erreicht, indem die Trägerhülse ein durchgehendes Außengewinde im hinteren, sondenfernen Teil und einen daran anschließenden zylindrischen Abschnitt im vorderen Teil aufweist und indem eine Adapterschraube auf der Trägerhülse aufgeschraubt ist, welche mit einem Außengewinde in einer zylindrischen Gewindebohrung des Gehäuses oder einer mit dem Gehäuse starr und dicht verbundenen Gehäuseschraube einschraubbar ist und welche mit einer außerhalb des Gehäuses liegenden, stirnseitigen Ringfläche, die auf einem größeren Durchmesser D als der Durchmesser d der Gewindebohrung liegt, ausrichtbar ist, wobei zu einem zylindrischen Abschnitt der Adapterschraube in der Trägerhülse oder zur zylindrischen Mantelfläche der Trägerhülse in der Adapterschraube ein erster Dichtring eingelassen ist, welcher radial dichtet und ein zweiter Dichtring in der stirnseitigen Ringfläche eingelassen ist, welcher in axialer Richtung auf einer ebenen Gegenfläche der Gehäuseschraube oder auf einer ebenen Gegenfläche des Gehäuses dichtet.

Ein wesentlicher Vorteil dieser einfachen und damit kostengünstigen Anordnung ist, dass sie praktisch an den meisten Anlagen, die für elektronische Messung von Abständen wie z. B. Wellenschwingung, Axialposition, Drehzahl oder Absolut-/Relativdehnung konzipiert sind, ohne Nacharbeit an dem Gehäuse der Maschine realisierbar ist, da eine ¾“-NPT-Gewindebohrung nahezu als Standard gilt. Die Standard-Sensorhalterungen sämtlicher namhafter Hersteller sind zum Einschrauben in ein ¾“-NPT-Gewinde gedacht. Auch ältere Anlagen wurden häufig mit ¾“-NPT-Gewindebohrungen versehen, so dass auch hier eine erfindungsgemäße Gehäuseschraube praktisch ohne Aufwand in die vorhandene Bohrung im Gehäuse geschraubt werden kann. Bei Neuanlagen kann auf eine Gehäuseschraube verzichtet werden, wenn eine entsprechende Gegenfläche zur Stirnfläche der Adapterschraube hergestellt werden kann. Im Gegensatz zur EP 1 831 648 B1 , die Mindestwandstärken am Gehäuse in der Größenordnung von etwa 30 mm voraussetzt, sind für den Einbau der erfindungsgemäßen Sondenhalterung keine Mindestwandstärken am Gehäuse vorgegeben, die über die aus mechanischen Gründen vorgegebene Mindest-Einschraubtiefe von Schrauben hinausgehen. Ein ¾“-NPT-Gewinde stellt bearbeitungstechnisch kein Risiko dar. Eine aufwendig bearbeitete Gehäusebohrung mit zusätzlichen Sitzen in der Tiefe der relativ engen Bohrung birgt ein hohes Ausschussrisiko – ganz abgesehen von den Schwierigkeiten der Qualitätskontrolle.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass mit dem Lösen der Adapterschraube alle Weichdichtungen mitgenommen werden und außerhalb der Maschine überprüft und ausgewechselt werden können.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Gehäuseschraube erst mit der Montage der Sonde am Gehäuse angebracht wird und dass die Oberfläche der Gegenfläche, welche zum zweiten Dichtring in der stirnseitigen Ringfläche der Adapterschraube dichtet, bis dahin von Arbeiten an der Maschine unbehelligt ist und jederzeit überprüft werden kann.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Gegenflächen an Adapterschraube oder Gehäusebohrung frei zugänglich sind, um einerseits mit einem Tiefenmaß einen Abstand I1 zur Wellenoberfläche zu messen und andererseits die stirnseitige Ringfläche der Adapterschraube mit einem Tiefenmaß von der Stirnfläche der Sonde anzufahren und eine um einen Sicherheitsabstand ΔI verminderte Länge I2 außerhalb der Maschine einzustellen, so dass in der Maschine ein Sondenabstand ΔI mit dem Anliegen der Adapterschraube auf der Gegenfläche erreicht wird. Da eine Schwingungsmessung eine relative Messung aus einer Nulllage heraus ist, spielt eine absolut genaue Nulllage der Sonde keine so große Rolle, solange auch bei extremer Auslenkung der Welle der Abstand noch im linearen Abschnitt des Messbereichs liegt. Ein Montageabstand ΔI ihrer Stirnfläche zur Wellenoberfläche von beispielsweise 1 mm +/–0,2 mm ist selbst mit einer Einstellung der Länge I2 außerhalb der Maschine erreichbar.

Schutzansprüche:

1. Sondenhalterung für Wegmesssonden zur wiederholten Befestigung einer Trägerhülse (2) mit daran eingebauter Sonde (1) in einem Gehäuse (3), wobei die Trägerhülse längs ihrer Achse (7) Abschnitte mit Außengewinde (4) und mit zylindrischer Mantelfläche (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerhülse (2) ein durchgehendes Außengewinde (4) im hinteren sondenfernen Teil und einen daran anschließenden zylindrischen Abschnitt (5) im vorderen Teil aufweist und dass eine Adapterschraube (8) auf der Trägerhülse (2) aufgeschraubt ist, welche mit einem Außengewinde (9) in einer zylindrischen Gewindebohrung (10) des Gehäuses (3) oder einer mit dem Gehäuse starr und dicht verbundenen Gehäuseschraube (11) einschraubbar ist und welche mit einer außerhalb des Gehäuses (3) liegenden stirnseitigen Ringfläche (12), die auf einem größeren Durchmesser D als der Durchmesser d der Gewindebohrung (10) liegt, ausrichtbar ist, wobei zu einer zylindrischen Innenfläche (28) der Adapterschraube (8) in der Trägerhülse (2) oder zur zylindrischen Mantelfläche (5) der Trägerhülse (2) in der Adapterschraube (8) ein erster Dichtring (13) eingelassen ist, welcher radial dichtet und ein zweiter Dichtring (14) in der stirnseitigen Ringfläche (12) eingelassen ist, welcher in axialer Richtung auf einer ebenen Gegenfläche (15) der Gehäuseschraube (11) oder auf einer ebenen Gegenfläche (16) des Gehäuses (3) dichtet.

Die abhängigen Ansprüche 2 bis 15 stellen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung dar.

PDF-Download:
https://depatisnet.dpma.de/DepatisNet/depatisnet?action=pdf&docid=DE202008007403U1&xxxfull=1

Produktumsetzung:
a) Sondenhalterung KS01: https://www.kmo-turbo.de/downloads/PR_KS01_Bestellinformation_DE_20130401.pdf
b) Halterungsvorrichtung für Wirbelstromsonden KS016: http://www.kmo-vibro.de/images/PDF/ba_ks016_de.pdf
c) Probe Mounting System 5497PM: http://www.metrixvibration.com/products/proximity/accessories/product/745/5497pm-probe-mounting-system