专利名称：用于检测一个间隙的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于检测一个物体和一个与该物体相邻的表面之间的间隙并且产生一个能够表示所述间隙大小的信号以利用一个由所述信号控制的调节装置将所述间隙调节到一个所需值的方法。
本发明还涉及一种能够实施上述方法的装置。
在几十微米到几微米范围之间的间隙可以利用许多方法进行测量。但是当为了产生一个能够控制用以调节所述间隙的设定装置的信号而测量所述间隙时，所使用的测量方法立即变得很复杂。尤其在一些比较恶劣的环境下实施测量方法时更是如此，例如在被煤灰污染的腐蚀性环境以及在可变的高压和高温环境下工作的再生式换热器中。
在这种情况下，可动的扇形板或密封件与一个转子表面之间的间隙必须保持不变，所述转子可以由例如空气和燃气轴向地贯通。
如美国专利US 3,246,686中所披露的，尽管周围的环境条件针对支承装置和轴颈等是比较恶劣的，但还是对可动式机械传感器进行了测试。
与用于美国专利US 3,232,335中所披露的装置相同，这些装置一方面具有一个可相对于转子滑动的滑瓦，另一方面具有用于无接触地检测间隙的一个感应元件和一个压缩空气喷嘴。在实践中，由于滑瓦和其支承装置变脏而使这个技术解决方案不可能实现。在实践中，腐蚀性氛围和高温也导致这种感应装置不能使用，特别是压力显著变化的环境会在使用压缩空气喷嘴的测定过程中产生显著变化。
近年来，滑瓦通常由陶瓷和碳或石墨制成。但是，这些滑瓦所产生的摩擦力较大并且还会带来接触面润滑、间隙调整等等的问题。人们提出了利用气垫装置代替滑瓦的构想。但是使用气垫装置是非常复杂的，部分原因在于在操作环境中压力变化很大。人们还提出了一种具有用于辐射光束的光纤元件的传感装置(US4 306 612)。这种传感装置被腐蚀和灰尘污染等等的问题所困扰，因此还没有一种令人满意的技术解决方案。
本发明的目的在于提供如引言部分所述那种在各种环境条件下能简单而又有效地测定从几十微米到几个微米范围之间的间隙的方法和装置。
本发明的目的是由权利要求1所限定的方法和具有权利要求2所限定特征的装置来达到的。
本发明的构思是，将一个发声管、类似口琴的管或笛状管调至一个适于谐振的频率，当一个物体进入所述发声管或笛状管的传声开口的附近时，所谓的端面校正和谐振频率会发生显著的变化，而所述发声管或笛状管的长度变化会使所述谐振频率随着所述的长度变化而变化。试验显示，50赫兹的频率变化相当于2至3毫米的间隙变化。由于较小赫兹值的频率可以容易地测定，因此，应该理解的是，本发明能够达到以前所不能达到的精度。控制所述管所需的驱动力仅仅是微弱的压缩空气流。本发明的一个突出的优点是，虽然所产生的声波强度不会影响所述谐振频率，但是所述频率仍对外部或周围环境具有较高的敏感性。
下面将参照附图和具体的实施例详细描述本发明，其中，
图1是一个空气预热器一部分的俯视图，图2是用于无接触式测定一个转子间隙的一个装有扇形板的装置的局部剖面侧视图，图3是包括在如图2所示装置中的一个带有开口的管的纵向剖面视图，图4是表示所测定的频率与间隙大小函数关系的图，图5是本发明另一实施例的局部剖面侧视图。
图1表示了一种一般的旋转式再生换热器，这种再生式换热器可利用废气使燃气预热，该再生式换热器包括一个固定的壳体1和一个转子2，所述转子2具有可再生的物质并以可转动的方式安装在壳体1中。两个可轴向移动的扇形板3和4安装在位于所述转子上方和下方并靠近所述转子端面的支承座上。所述扇形板3和4将气体侧5和空气侧6隔开，因此虽然由于转子转动而使气体和空气能够分别进入所述扇形板3和4下方的间隙，但是只要能使所述扇形板3和4与转子端部之间的间隙保持很小，即使转子端部不是很平，气体和空气也不会直接从一侧泄露到另一侧。
如图2所示，所述扇形板3和4的外端被传感装置7所引导，所述传感装置7与一个圆形凸缘8共同作用，所述圆形凸缘8绕着位于转子2顶部和底部的转子圆周延伸。
所述传感装置7包括一个由压缩空气操作的管9，管9属于一种发声管、笛状管或类似口琴的管，管9已经调至一个特定频率。每一个管9都与一个突出部分10相连，所述突出部分10从分别位于转子上部凸缘8紧上方和转子下部凸缘(未示出)紧下方的相应扇形板3和4的每一侧伸出。所述管9的底部具有螺纹并被拧入所述突出部分10中的一个孔内，所述管9的底部被一个锁紧螺母11锁紧。
利用一个设定装置12对所述扇形板3和4进行设定，所述设定装置12与所述壳体固定连接并且具有一个与相应扇形板相连的调整杆13，对所述所述扇形板进行设定使其下部距离所述转子端部和凸缘8大约为2毫米。
管9的形状为图3中所示的公知形状，该管9包括一个直管，一个所谓的开口15形成在所述直管中。所述开口15的上边以边靠边的方式与一个具有空气通道17的块状物16插接。所述管9的上端设有一个喷嘴18，所述喷嘴18具有一个压缩空气通道19，所述压缩空气通道19通向一个管接头20中，所述管接头20与一个软管21相连，所述软管21通向一个压缩空气源(未示出)。
围绕所述管9的一部分和所述喷嘴18安装一个套筒22，所述套筒22用作一个软导管23的连接装置，所述软导管23利用通道(未示出)与所述套筒内部相通，所述开口15位于所述套筒内部。所述软导管23具有与软管21连接的连通件或导通件24，并且所述软导管23与传声器25相连，所述传声器25与一个频率测定装置26相连，所述频率测定装置26具有一个必需的滤声器和放大器。所述频率测定装置26能够控制所述设定装置12，以便如果相应扇形板3和4的底侧与所述转子凸缘8之间的间隙S减小了时，所述频率测定装置26能够传送一个能使所述设定装置12略微提升所述扇形板3和4的第一信号。而如果所述间隙S增大了时，则所述频率测定装置26能够传送一个能使所述设定装置12略微降低所述扇形板3和4的第二信号。
当一个表面接触所述管9的端面14时，所述谐振管的端面校正可以在相当于所述管直径0.6倍的距离内实现，此时所述传感装置7就可以根据这个情况发生作用而使所述谐振频率增加，或者如果所述距离应当减小时，使所述谐振频率减小。
图4表示的是在一种特定情况下，当所述管9的端面14和转子凸缘18之间的距离A在1毫米至6毫米之间变化时，所述频率是如何变化的。
图5表示所述传感装置的一种改进形式。在这种情况下，所述管9的底部形成一个孔30，所述孔30在一个由碳或石墨制成的块状物31中钻出并在所述管9中形成一个通孔。所述块状物31可在所述凸缘8和所述管9上滑动从而形成一个封闭管道，该封闭管道具有能够最初调至一个与所述管9的长度相关的谐振频率的特性。当所述块状物31出现磨损时，管9的长度缩短，从而使所述频率增加。利用与参照图2所述的相同方式测定所述频率，例如，当所述频率例如增加了与2毫米相对应的一个数值时，所述传感装置驱动一个与所述扇形板3和4相连的用以驱动块状物的设定装置32，以使所述块状物31例如向下移动2毫米。这个步骤重复进行直到所述块状物31几乎完全损耗而必须更换为止。
在这个实施例中，如果由于某些原因所述块状物31应该与所述凸缘8隔开一定的距离时，所述频率也将增加一个全频程以产生一个能发声的信号。
应该理解的是，本发明并不仅限于上述实施例，后面所述的权利要求书限定了本发明的保护范围。本发明特别适用于测量设备。所述管9的开口15也可代替所述管9的端部14来测定所述间隙。当需要时，可以用公知的方式对压力和温度的变化进行补偿。通过将所述传感装置7设置在向外突出的周边紧固的突出部分10上，利用分别位于空气侧和气体侧上的传感装置7，可以在旋转式再生换热器正常工作时基本上保持稳定的压力和温度环境。
权利要求
1．一种用于检测一个物体(3,4)和一个与该物体相邻的表面(8)之间的间隙(S)并且产生一个能够表示所述间隙大小的信号以利用一个由所述信号控制的设定装置(12,32)将所述间隙调节到一个所需值的方法，其特征在于，所述物体(3,4)设有至少一个由压缩空气控制的管(9)，所述管(9)具有一个谐振管，所述谐振管已被调至一个特定频率，所述管(9)具有一个开口(14,15)，所述开口(14,15)靠近所述表面(8)设置，从而使所述管(9)的谐振频率随着所述间隙(S)的大小而变化，并且通过显示和使用所述频率来控制所述设定装置(12,32)。
2．一种实施如权利要求1所述的用于检测一个物体(3,4)和一个与该物体相邻的表面(8)之间间隙(S)的方法的装置，其特征在于，所述物体(3,4)设有至少一个由压缩空气源提供的压缩空气进行控制的管(9)，所述管(9)具有一个谐振管，所述谐振管已被调至一个特定频率，所述管(9)具有至少一个传声开口(14,15)；所述管(9)定位成其传声开口(14,15)靠近所述表面(8)，从而使所述管的谐振频率随着所述间隙(S)的大小而变化；并且利用一个显示所述管(9)之频率的装置(25,26)来控制一个用于设定所述间隙的设定装置(12,32)。
3．一种如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述管(9)是一个直通开口管，所述管(9)以与所述表面(8)呈直角的形式安装在所述物体(3,4)上并且在所述表面(8)和所述管(9)的端面(14)之间具有一个间隙(A)。
4．一种如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述管(9)是一个直通开口管，所述管(9)安装在所述物体(3,4)上，并且利用所述设定装置(32)可轴向移动，所述管的一端(31)位于所述表面(8)上，从而使所述表面(8)将所述管(9)的端部(31)封闭。
5．一种如权利要求1-4中任一项所述的装置，其特征在于，所述物体是位于一个再生式旋转换热器上的扇形板(3,4)；拟测量间隙的所述表面由位于所述换热器转子上的一个周向凸缘(8)构成，其特征在于，所述扇形板(3,4)的至少一侧设有与转子凸缘(8)相对的沿周向伸出的一个部分(10)，该部分(10)上装有设置了一个谐振管的传感装置(7)。
全文摘要
本发明涉及一种用于检测一个物体和一个与该物体相邻的表面之间的间隙的方法和装置。本发明所示的检测间隙的方法特别适用于在各种环境条件，例如较脏、腐蚀性环境以及在可变的高压和高温环境下，以便测定一个旋转式再生换热器的扇形板(3，4)和转子(2，8)的端面之间的间隙并能保持该间隙不变。本发明的特征在于，使用一个由压缩空气控制的管(9)所构成的传感装置(7)，所述管(9)安装在所述物体(3，4)上，所述管(9)具有一个靠近所述表面(8)的传声开口(14)，因此所述物体(3，4)和表面(8)之间的距离变化可由所述管(9)的频率变化来表示。
文档编号F28D19/04GK1228156SQ9719737
公开日1999年9月8日 申请日期1997年8月14日 优先权日1996年8月15日
发明者K·卡尔松, S·伦丁 申请人:Abb·空气预热器有限公司