Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Magnetfeld-Sensor Argus „sieht“ Kräfte im Bauteil

23.11.2017

Eine am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) entwickelte Methode nutzt magnetische Felder, um mechanische Belastungen in Wellen und Achsen zu registrieren. Der kürzlich von der HZDR Innovation GmbH – einer Tochterfirma des HZDR – entwickelte, praxistaugliche Sensor „Argus“ baut auf dem Prinzip auf. Er soll künftig helfen, großtechnische Anlagen wie Windparks, Bergbaumaschinen, Generatoranlagen oder Zementwerke effizienter zu überwachen.

Wenn Wellen und Achsen große Kräfte bei hohen Drehzahlen übertragen, geht das oft an die Substanz der Lagerungen. Das Material verschleißt und ermüdet, es können abnormale oder gar gefährliche Betriebszustände auftreten. Deshalb werden systemrelevante Bauteile in Industrieanlagen ständig überwacht. Auf den Wellen angebrachte Dehnmessstreifen registrieren neben den übertragenen Kräften auch mechanische Veränderungen im Material.


Sensor „ARGUS 3“ im kontaktlosen Einsatz an einer Stahlwelle zur Anzeige des anliegenden Drehmomentes, der Rotationsgeschwindigkeit und -richtung sowie der Detektion von Drehmoment-Stößen.

A. Kolitsch

Eine alternative Möglichkeit ist die berührungslose Vermessung durch Magnetfelder. Prof. Andreas Kolitsch und sein Team von der HZDR Innovation GmbH haben das vom HZDR entwickelte und patentierte Labormodell jetzt zu einem praxistauglichen Sensor weiterentwickelt. Der Multifunktionssensor „ARGUS“ kann eine Vielzahl von mechanischen Betriebsgrößen, wie Drehzahl, Drehmoment oder Lageabweichung, berührungslos auf induktive Weise messen.

Das Messsystem besteht aus einer Vielzahl von Sende- und Empfängerspulen in einem Sensorkopf, der kontaktlos im Abstand von einigen Millimetern zur Welle angebracht wird. Durch das kontaktlose Funktionsprinzip arbeitet der Sensor auch in staubiger, öliger oder chemisch aggressiver Betriebsumgebung.

Der Entwickler Dr. Dominique Buchenau erklärt das Prinzip vereinfacht: „Fließt elektrischer Strom durch eine Senderspule des ARGUS-Sensors, baut sich ein Magnetfeld auf. Die Empfängerspulen registrieren dieses Feld. Treten nun im Rotationszustand zum Beispiel Torsionskräfte oder Lageabweichungen im Antriebselement auf, detektieren die Empfängerspulen eine charakteristische Veränderung des Senderfeldes – und diese Veränderung können wir auswerten.“

Mit Argusaugen

Insgesamt können mit dem ARGUS-Sensor gleichzeitig acht Betriebsgrößen, wie beispielsweise Drehzahl und Drehmoment, über den Zustand der Welle berührungslos gemessen und angezeigt werden. Das erlaubt die Darstellung der übertragenen mechanischen Leistung oder auftretender Leistungsstöße in Echtzeit. „In der Praxis bewährt sich das Messprinzip bereits auf dem Motorenprüffeld eines Dresdner Unternehmens. Die überwachten Wellen haben hier einen Durchmesser von bis zu 50 Zentimetern“, so der Geschäftsführer Andreas Kolitsch.

Der ARGUS-Sensor ist aber auch bei noch größeren Bauteilen anwendbar, an einer Miniaturisierung der Technologie wird bereits gearbeitet. Einsatzgebiete des Multifunktionssensors sieht das Entwicklerteam überall dort, wo der Ausfall von Wellen und Achsen systemkritisch, die Wartung aufwendig oder Stillstandzeit teuer sind.

„Wartungsintervalle in Offshore-Windparks können bei einer lückenlosen Überwachung per Sensor kostensparend verlängert werden – und das gegebenenfalls ohne Austausch der Antriebselemente nach einem festen Zeitplan“, ist Kolitsch überzeugt.

Und fährt fort: „Bei schwerem Bohrgerät oder industriellen Mahlwerken können die Sensoren Alarm schlagen, wenn die Anlage einen eingestellten Betriebsparameterbereich verlässt. Eine schnelle Abschaltung verhindert in diesem Fall eine systemkritische Überlastung der elektromechanischen Komponenten.“

Aktuell arbeiten Buchenau und seine Kollegen daran, den Sensor auch für weitere interessante Gebiete, wie beispielsweise die Automobilindustrie, anzupassen.

Weitere Informationen:
Prof. Dr. Andreas Kolitsch
HZDR Innovation GmbH | Geschäftsführer
Bautzner Landstraße 400 | 01328 Dresden
Tel.: +49 351 260 3348 oder 0173 3568804 | Fax: +49 351 260 2703
E-Mail: a.kolitsch@hzdr.de

Medienkontakt:
Dr. Christine Bohnet
Pressesprecherin und Leitung HZDR-Kommunikation
Tel. +49 351 260-2450 oder +49 160 969 288 56
E-Mail: c.bohnet@hzdr.de
Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf | Bautzner Landstr. 400 | 01328 Dresden

Das Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) forscht auf den Gebieten Energie, Gesundheit und Materie. Folgende Fragestellungen stehen hierbei im Fokus:
• Wie nutzt man Energie und Ressourcen effizient, sicher und nachhaltig?
• Wie können Krebserkrankungen besser visualisiert, charakterisiert und wirksam behandelt werden?
• Wie verhalten sich Materie und Materialien unter dem Einfluss hoher Felder und in kleinsten Dimensionen?

Zur Beantwortung dieser wissenschaftlichen Fragen betreibt das HZDR große Infrastrukturen, die auch von externen Messgästen genutzt werden: Ionenstrahlzentrum, Hochfeld-Magnetlabor Dresden und ELBE-Zentrum für Hochleistungs-Strahlenquellen. Das HZDR ist Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft, hat fünf Standorte (Dresden, Freiberg, Grenoble, Leipzig, Schenefeld bei Hamburg) und beschäftigt rund 1.100 Mitarbeiter – davon etwa 500 Wissenschaftler inklusive 150 Doktoranden.

Die HZDR Innovation GmbH wurde im Oktober 2011 vom Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf als Schnittstelle zur Industrie ausgegründet und überführt seither innovative Technologien erfolgreich in die Praxis. Als Spezialist auf dem Gebiet der Ionenimplantation ist die HZDR Innovation GmbH ein enger Partner der Halbleiterindustrie, wenn es darum geht, Materialeigenschaften durch „life time engineering“ und „doping“ gezielt zu verändern. Forschung und Service auf diesem Gebiet gehören zum Kerngeschäft des Unternehmens.

Zu den Kunden zählen namhafte Firmen aus den Bereichen Leistungshalbleiter, Photovoltaik, Automotive- und Luftfahrtindustrie, Medizintechnik und Maschinenbau.
Weitere Geschäftsfelder sind Mehrphasen-Messtechnik, Analysen-Service, Magnetfeldspulen und Terahertz-Emitter.

Weitere Informationen:

http://www.hzdr-innovation.de

Dr. Christine Bohnet | Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Lange Speicherung photonischer Quantenbits für globale Teleportation
12.12.2017 | Max-Planck-Institut für Quantenoptik

nachricht Einmal durchleuchtet – dreifacher Informationsgewinn
11.12.2017 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Long-lived storage of a photonic qubit for worldwide teleportation

MPQ scientists achieve long storage times for photonic quantum bits which break the lower bound for direct teleportation in a global quantum network.

Concerning the development of quantum memories for the realization of global quantum networks, scientists of the Quantum Dynamics Division led by Professor...

Im Focus: Electromagnetic water cloak eliminates drag and wake

Detailed calculations show water cloaks are feasible with today's technology

Researchers have developed a water cloaking concept based on electromagnetic forces that could eliminate an object's wake, greatly reducing its drag while...

Im Focus: Neue Einblicke in die Materie: Hochdruckforschung in Kombination mit NMR-Spektroskopie

Forschern der Universität Bayreuth und des Karlsruhe Institute of Technology (KIT) ist es erstmals gelungen, die magnetische Kernresonanzspektroskopie (NMR) in Experimenten anzuwenden, bei denen Materialproben unter sehr hohen Drücken – ähnlich denen im unteren Erdmantel – analysiert werden. Das in der Zeitschrift Science Advances vorgestellte Verfahren verspricht neue Erkenntnisse über Elementarteilchen, die sich unter hohen Drücken oft anders verhalten als unter Normalbedingungen. Es wird voraussichtlich technologische Innovationen fördern, aber auch neue Einblicke in das Erdinnere und die Erdgeschichte, insbesondere die Bedingungen für die Entstehung von Leben, ermöglichen.

Diamanten setzen Materie unter Hochdruck

Im Focus: Scientists channel graphene to understand filtration and ion transport into cells

Tiny pores at a cell's entryway act as miniature bouncers, letting in some electrically charged atoms--ions--but blocking others. Operating as exquisitely sensitive filters, these "ion channels" play a critical role in biological functions such as muscle contraction and the firing of brain cells.

To rapidly transport the right ions through the cell membrane, the tiny channels rely on a complex interplay between the ions and surrounding molecules,...

Im Focus: Stabile Quantenbits

Physiker aus Konstanz, Princeton und Maryland schaffen ein stabiles Quantengatter als Grundelement für den Quantencomputer

Meilenstein auf dem Weg zum Quantencomputer: Wissenschaftler der Universität Konstanz, der Princeton University sowie der University of Maryland entwickeln ein...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Innovative Strategien zur Bekämpfung von parasitären Würmern

08.12.2017 | Veranstaltungen

Hohe Heilungschancen bei Lymphomen im Kindesalter

07.12.2017 | Veranstaltungen

Der Roboter im Pflegeheim – bald Wirklichkeit?

05.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Mit Quantenmechanik zu neuen Solarzellen: Forschungspreis für Bayreuther Physikerin

12.12.2017 | Förderungen Preise

Stottern: Stoppsignale im Gehirn verhindern flüssiges Sprechen

12.12.2017 | Biowissenschaften Chemie

E-Mobilität: Neues Hybridspeicherkonzept soll Reichweite und Leistung erhöhen

12.12.2017 | Energie und Elektrotechnik