Messvorrichtung für Schwingungen an Rootsgebläsen und Schrauben-Verdichtern

Schutzrechtsanmeldung DE202008013695U1:

Die Erfindung handelt von einer Messvorrichtung für Gehäuseschwingungen an Schraubenverdichtern und Rootsgebläsen mit einem Beschleunigungsaufnehmer, der mit einer Auswerteeinheit verbunden ist, die über einen Hochpassfilter von 10 Hz und einen daran anschließenden Tiefpassfilter von 1 kHz in einem ersten durch die Filter begrenzten Frequenzband Signale weitergibt, wobei ein anschließender Integrator die eingehenden Signale in Signale für die Schwinggeschwindigkeit umwandelt und diesen Wert ein nachfolgender RMS-Bildner zu einem effektiven Mittelwert umformt, den ein Wandler als ein Signal in Milliampere, beispielsweise zwischen 4 und 20 mA, an eine Einrichtung für Anzeige- und Grenzwertüberwachung abgibt, wobei Funktionen von Filtern, Integrator, RMS-Bildner und Wandler sowie deren Verknüpfungen in einem programmierbaren Mikroprozessor verwirklicht sein können.

In der Richtlinie VDI 3836 sind Abnahmekriterien für die Messung und Beurteilung von Schwingungen an Schraubenverdichtern und Rootsgebläsen festgelegt. Dabei bestehen für die Messung der Gehäuseschwingungen recht komplexe Anforderungen, die von Bauart, Größe der Maschinen und deren Betrieb abhängen. Die Festlegung der Messkriterien selbst, die Installation von Messeinrichtungen und die Interpretation der Messergebnisse setzen hier einen hohen Stand an Ingenieurwissen und an Erfahrung voraus. Messtechnische Hilfsmittel, die hierfür zur Verfügung stehen, sind entweder herkömmliche Messeinrichtungen für Gehäuseschwingungen oder aufwändige Analysegeräte.

Herkömmliche Messeinrichtungen sind beispielsweise in den Prospekten von Hansford Sensors Ltd., Saunderton Business Park, Haw Lane, Saunderton HP14 4JE, UK unter der Bezeichnung HS-420 Series Vibration Sensor bzw. Metrix Instrument Co., 8824 Fallbrook Dr., Houston, Texas 77064, USA unter der Bezeichnung Vibration Transmitter ST6900 Series oder als Portable Vibration Meter VM3800 beschrieben. Diese werden jedoch den komplexen Anforderungen von Schraubenverdichtern und Rootsgebläsen nur beschränkt gerecht.

Die Firma PRÜFTECHNIK Condition Monitoring GmbH, Oskar-Messter-Str. 19–21, 85737 Ismaning, Deutschland, bietet „Online Condition Monitoring an Schraubenverdichtern“ an, wobei für Gehäuseschwingungen neben der Überwachung in einem breiten Frequenzband die selektive Überwachung von 12 möglichen Schadensfrequenzen angeboten wird. Die Handhabung dieser Geräte setzt jedoch voraus, dass das Bedienungspersonal mit der Betriebssoftware des Systems umgehen kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine kostengünstige Messeinrichtung für die Betriebsüberwachung von Gehäuseschwingungen an Schraubenverdichtern und Rootsgebläsen zu schaffen. Dieses Ziel wird mit den Kennzeichen des unabhängigen Schutzanspruchs 1 erreicht.

Die Erfindung hat den Vorteil, dass trotz der sehr unterschiedlichen Anforderungen an die Messungen eine einzige Messeinrichtung genügt, um den Besonderheiten der Schraubenverdichter und Rootsgebläse gerecht zu werden. Sie kann mobil oder ortsfest an praktisch allen Messstellen für Gehäuseschwingungen dieser Maschinen eingesetzt werden und ist unproblematisch in der Einstellung, da durch die Ausführung der Filter und deren Zuschaltung in Hardware keine Betriebssoftware für die Einstellung notwendig ist.

Wenn die Konstruktionsdaten der Maschine bekannt sind, kann die Auswerteeinheit bereits voreingestellt geliefert werden oder es können vor Ort durch das Setzen von drei Brücken oder das Betätigen von drei passenden Schaltern, die für alle Schraubenverdichter und Rootsgebläse notwendigen Breitbandfrequenzbereiche für die parallelen Messungen zugeschaltet werden. Durch diesen universell möglichen Einsatz sind höhere Stückzahlen möglich, was die Kosten pro Messeinrichtung ebenfalls senkt. Die mechanische Zuschaltung der Bandbereiche mit Brücken oder mechanischen Schaltern lässt sich von Auge leicht kontrollieren und ist auch vom lokalen MSR-Personal ohne Schwingungsspezialisten durchführbar.

Schutzansprüche:

1. Messvorrichtung für Gehäuseschwingungen von Schraubenverdichtern und Rootsgebläsen mit einem Beschleunigungsaufnehmer (3), der mit einer Auswerteeinheit (10) verbunden ist, die über einen Hochpassfilter (HP11) von 10 Hz und einen daran anschließenden Tiefpassfilter (TP11) von 1 kHz in einem ersten durch die Filter (HP11, TP11) begrenzten Frequenzband Signale (2b) weitergibt, wobei ein anschließender Integrator (4) die eingehenden Signale (2b) in Signale (2c) für die Schwinggeschwindigkeit umwandelt und diesen Wert ein nachfolgender RMS-Bildner (7) zu einem effektiven Mittelwert (2d) umformt, den ein Wandler (8) als ein Signal (2e) in Milliampere, beispielsweise zwischen 4 und 20 mA, an eine Einrichtung für Anzeige- und Grenzwertüberwachung abgibt, wobei Funktionen von Filtern (HP11, TP11), Integrator (4), RMS-Bildner (7) und Wandler (8) sowie deren Verknüpfungen in einem programmierbaren Mikroprozessor verwirklicht sein können, dadurch gekennzeichnet, dass im gleichen Gehäuse (1) als weitere Elemente für eine parallele Auswertung dieses Beschleunigungsmessungssignals (2) ein Hochpassfilter (HP21) von 10 Hz und wahlweise daran anschliessbar ein Tiefpassfilter (TP25) von 3,5 kHz und mindestens ein Tiefpassfilter (TP2..) für eine Frequenz zwischen 3 kHz und 1,5 kHz ein zweites Frequenzband für Signale (22b) freigeben, wobei weiter aufeinander folgend die eingehenden Signale ein Integrator (14) in Signale (22c) für die Schwinggeschwindigkeit, ein RMS-Bildner (17) in Signale (22c) für den effektiven Mittelwert und ein Wandler (18) in Signale (22e) in Milliampere, beispielsweise zwischen 4 und 20 mA, umformen und an eine Einrichtung für Anzeige- und Grenzwertüberwachung abgeben, dass alle Filter (HP11, TP11; HP21, TP25, TP2…) als selbständige feste Bauteile (Hardware) eingebaut sind, dass für die wahlweise Zuschaltung von Filtern steckbare Brücken (6, 9, 19) auf einem Steckerfeld (11, 12, 13) oder mechanische Schalter eingebaut sind, und dass alle Integratoren (4, 14), RMS-Bildner (7, 17) und Wandler (8, 18) durch einen programmierbaren Mikroprozessor verwirklicht sind.

Die abhängigen Ansprüche 2 bis 6 bilden vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

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https://depatisnet.dpma.de/DepatisNet/depatisnet?action=pdf&docid=DE202008013695U1&xxxfull=1

Produktumsetzung in Einzelprojekten