Das Wichtigste
Ein Schleifring überträgt Signale zwischen einem rotierenden Teil und der feststehenden Umgebung über einen Kontakt zwischen Ring und Bürsten. Sein Rotor dreht sich mit dem Bauteil und führt die Sensorleitungen; sein Stator übergibt die Signale an das Datenerfassungssystem. Ein Schleifring am Wellenende wird am freien Ende einer Welle montiert; ein tubulärer Schleifring wird über eine Welle geschoben, die kein freies Ende hat.
Wozu dient ein Schleifring?
Er überträgt Signale und Energie zwischen feststehenden und rotierenden Teilen, gleichzeitig auf mehreren Kanälen. Das analoge Signal passiert die Kontakte ohne Bandbreitenbegrenzung.
- Typische Messungen: Temperatur, Dehnung der Antriebswelle, Drehmoment, Spannung, Vibration, Beschleunigung.
Wellenende oder Rohrform?
Die Welle entscheidet. Ein Schleifring am Wellenende benötigt ein freies Wellenende; ein Modell in Rohrform wird über die Welle geschoben.
- Wellenende: am Ende einer rotierenden Welle, für Räder, Getriebe, Motoren und Kompressoren. 4 bis 60 Kanäle; die Baureihe S und der SR10 laufen bis 12 000 min⁻¹.
- Rohrform: die Welle führt durch die Bohrung, 30 bis 81,3 mm bei der Baureihe B, meist für Messungen an Automotive-Antriebswellen. 4 bis 8 Kanäle.
- Kundenspezifische Schleifringe werden konstruiert, wenn beides nicht passt.
Welche Sensoren lassen sich anschließen?
Thermoelemente und Dehnungsmessstreifen (DMS) sind am häufigsten. Schleifringe übertragen auch digitale Signale: Bei einem Versuch von Michigan Scientific lief Gigabit Ethernet durch einen SR36M bei 900 min⁻¹.
- Thermoelemente: an rotierenden Bauteilen wie Bremsscheiben oder Rädern befestigt und zu einem Schleifring außerhalb des Rads geführt. Halten Sie die Anordnung auf gleichmäßiger Temperatur oder verstärken Sie auf dem Rotor, damit kein Temperaturgradient über die Ringe in die Messung eingeht.
- Dehnungsmessstreifen (DMS): als vollständige Wheatstone-Brücke verdrahtet, mit allen vier Zweigen auf der rotierenden Seite, sodass die Ringe außerhalb der Brücke liegen und deren Abgleich nicht verändern. Das maximale Ringrauschen bleibt dann unter 0,1 % des Datensignals.
Wann wird ein Messverstärker benötigt?
Wenn das Signal schwach oder die Umgebung verrauscht ist. Ein Messverstärker auf der rotierenden Seite wandelt das Sensorsignal in eine Spannung auf hohem Niveau um, bevor es die Ringe passiert; das verringert die Fehler durch Temperaturgradienten über den Schleifring und durch Störeinflüsse.
- Elektrisch verrauschte Umgebungen
- Geringe Dehnungsniveaus
- Hohe Drehzahlen
- Vibration
Was macht ihn zu einem Instrumentierungs-Schleifring?
Ringe und Bürsten bestehen aus Edelmetallen. So bleibt die Änderung des Übergangswiderstands niedrig genug für niederpegelige Instrumentierungssignale wie DMS-Brücken und Thermoelemente: 0,1 Ω Spitzenwert bei der Baureihe S und der SR-Baureihe. Wetterfeste Ausführungen, wie die der Baureihe B, vertragen Wasser, Schlamm, Schnee und Staub.
Zusammengefasst
- Ein freies Wellenende: Wellenende. Kein freies Ende: Rohrform.
- Vollbrücke mit Dehnungsmessstreifen (DMS) auf dem Rotor: die Ringe bleiben außerhalb der Brücke. Thermoelemente erfordern eine gleichmäßige Temperatur oder einen Messverstärker auf dem Rotor.
- Verstärken Sie auf dem Rotor, wenn das Signal schwach oder die Umgebung verrauscht ist.