DE1125205B

DE1125205B - Kraftmesseinrichtung

Info

Publication number: DE1125205B
Application number: DESCH27929A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Juergen Paetow
Original assignee: Carl Schenck Maschinenfabrik GmbH
Current assignee: Carl Schenck AG
Priority date: 1960-05-21
Filing date: 1960-05-21
Publication date: 1962-03-08
Also published as: GB926068A; CH384895A

Description

Kraftmeßeinrichtung Die Erfindung betrifft eine Kraftmeßeinrichtung mit einem von einem luftdichten Gehäuse umgebenen Meßglied, das selbst oder mittels eines Kraftübertradungsgliedes mit luftdichtem Abschluß aus dem Gehäuse herausragt.
Bei Kraftmeßeinrichtungen ist es häufig erforderlich, das eigentliche Meßglied mit einem Gehäuse zu umgeben, das oft auch luftdicht abgeschlossen ist. Die zu messende Kraft wird hierbei auf das Meßglied über ein Kraftübertragungsglied geleitet, dessen Durchführung durch die Gehäusewandung abgedichtet sein muß. Um möglichst wenig von der zu messenden Kraft über die Abdichtung auf das Gehäuse abzuleiten, muß die Abdichtung möglichst elastisch sein.
Wenn jedoch Differenzen zwischen dem Umgebungsdruck und dem im Gehäuseinneren herrschenden Druck auftreten, wie sie beispielsweise durch Luftdruck- oder Temperaturschwankungen hervorgerufen sein können, so wirkt die Differenzkraft über das Abdichtungsmittel und das Kraftübertragungsglied auf das eigentliche Meßglied ein und verändert das eigentliche Meßergebnis.
Dieser meßwertverfälschende Einfluß der Differenzkraft wirkt sich besonders extrem bei einem bekannten Gerät aus, bei dem das Meßglied an seinen beiden Enden durch sein Gehäuse geführt ist und über die an den Durchtrittsstellen vorgesehenen Abdichtmittel in Verbindung mit dem Gehäuse steht. Zwischen diesen beiden Verbindungsstellen des Meßgliedes mit dem Gehäuse befindet sich hier die Meßstrecke, so daß bei dieser Ausführungsform eine eventuelle Druckdifferenz sich in doppelter Größe auf das Meßergebnis verfälsohend auswirkt.
Die Erfindung bezweckt, diesen Nachteil zu vermeiden, und erreicht dies dadurch, daß das Meß- bzw.
Kraftübertragungsglied zur Kompensation einer durch im Gehäuseinneren herrschenden Über- oder Unterdruck verursachten ersten Kraftwirkung auf das Meßglied zufolge dessen Verbindung mit dem Gehäuse an der Durchtrittsstelle eine ebenfalls auf der der Durchtrittsstelle zugewandten Seite angreifende weitere Verbindung mit dem Gehäuse besitzt, die eine der ersten Kraftwirkung entgegengerichtete zweite Kraft zur Wirkung bringt. Das Wesen der Erfindung ist somit darin zu sehen, daß das die Kraft auf das Meßglied übertragende Glied bzw. das Meßglied selbst, das zufolge seiner mehr oder weniger elastischen Verbindung mit dem Gehäuse an der Durchtrittsstelle dem Einfluß einer eventuell vorhandenen Druckdifferenz unterliegt, mit einer diesen Einfluß kompensierenden Größe beaufschlagt wird.
Je nach Anordnung und Wirkungsweise der aus Meß- und Übertragungsglied bestehenden Einheit ist der Erfindungsgedanke zu variieren. Beispielsweise kann das Kraftübertragungsglied mit zwei in der Meßachse der Kraftmeßeinrichtung einander gegenüberliegenden Gehäuseflächen über elastische Mittel verbunden sein; es kann aber auch das Meß- bzw. das Kraftübertragungsglied über eine geeignete Kraftumlenkungsvorrichtung mit einer beliebigen Gehäuseseite, gegebenenfalls sogar mit derjenigen, auf der die Durchtrittsstelle liegt, verbunden sein.
Nach einer Ausbildungsform für eine Einrichtung mit als Biegebalken ausgebildetem Meßglied und einer an dessen freiem Ende angreifenden Kraftübertragungsstange ist die letztere, vom Kraftangriffspunkt am Biegebalken ausgehend, in zwei um 1800 zueinander verlaufenden Richtungen mit dem Gehäuse jeweils in gleicher Weise verbunden.
Gemäß einer weiteren Ausbildungsform für eine Einrichtung mit als Druck- oder Zugstange und an seinem Ende zugleich als Kraftübertragungsglied ausgebildeten Meßglied ist das Kraftübertragungsglied mit einem starren, symmetrisch zur Mittelachse des Meßgliedes verlaufenden Bauteil versehen, das in gleicher Weise sowohl mit der Gehäusefläche am einen als auch mit der Gehäusefläche am anderen Ende des Meßgliedes verbunden ist. Die Erfindung beschränkt sich nicht auf diese Ausführungsformen, sondern umfaßt auch weitere Variationen des Erfindungsgedankens zu dessen sinngemäßer Anwendung bei an sich bekannten Meßeinrichtungen.
In den Abbildungen sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung in schematischer Weise dargestellt. Es zeigt Abb. 1 eine Ausführungsform für eine Einrichtung mit einem als Biegestab ausgebildeten Meßglied, Abb. 2 eine Ausführungsform für eine Einrichtung mit einem als Druck- oder Zugstab ausgebildeten Meßglied.
In Abb, list ein einseitig eingespannter Biegestab 1, der mit Dehnungsmeßstreifen 2 zur Ermittlung der Biegespannungen, die der auf sein freies Ende einwirkenden Kraft proportional sind, versehen ist, von einem Gehäuse 3 umgeben. Die zu messende Kraft wird mittels einer Stange 4 auf das freie Ende des Biegestabes 1 übertragen. Diese Stange ist durch den Deckel 5 des Gehäuses 3 nach außen geführt. Die Durchführung ist mittels eines Balges 6 abgedichtet.
Zur Kompensation der Auswirkungen eines inneren Über- oder Unterdruckes im Gehäuse 3 auf das Meßglied 1 ist die Stange 4 in der Meßachse der Kraftmeßeinrichtung bis zur gegenüberliegenden Gehäusefläche, im Beispiel am Gehäuseboden 8, durchgeführt und mit dieser in der gleichen Weise mittels eines Balges 7 verbunden, dessen Innenraum mit der äußeren Atmosphäre in Verbindung steht. Auf die Übertragungsstange 4 und damit auf das Meßglied 1 wirken somit zufolge eines inneren Über- oder Unterdruckes zwei entgegengesetzte Kräfte gleicher Größe ein, die sich damit gegenseitig aufheben.
In Abb. 2 ist ein auf Zug oder Druck belastbarer Stab lT mit dessen Spannungsverhältnisse messenden Dehnungsmeßstreifen 12 auf einer Montagebasis 13 angeordnet. Durch Wandungen 14 wird ein Gehäuse gebildet, durch dessen Oberteil der Stab 11 mit einem Fortsatz 15 nach außen geführt ist. Der Fortsatz 15 ist als Kraftübertragungsglied ausgebildet und starr mit dem Mittelteil eines im Längsschnitt U-förmigen rotationssymmetrischen Körpers 16 verbunden. Dieser ist über eine Membran 17 mit dem Oberteil des Gehäuses und mit einer weiteren Membran 18 mit dessen unterem Ende verbunden. Der untere Zwischenraum zwischen dem Stab 11 und dem Körper 16 ist durch geeignete Mittel 19 abgedichtet, so daß die eigentliche Meßstrecke 20 luftdicht gekapselt ist.
Durch Bohrungen 21 in der Basis 13 ist den äußeren Druckverhältnissen Zugang bis zur Membran 18 und der Dichtung 19 geschaffen, desgleichen sorgen Bohrungen 22 für gleichmäßige Druckverteilung im Gehäuseinneren. Ein eventueller innerer Über- oder Unterdruck wirkt nun über die Membran 18 in Richtung nach unten und über die Membran 17 in gleicher Größe in Richtung nach oben auf das Teil 16 ein, so daß sich beide Wirkungen gegenseitig aufheben.
Die elastischen Befestigungsmittel zwischen dem Kraftübertragungsglied und den jeweiligen Gehäuseflächen sind bei beiden Ausführungsbeispielen willkürlich gewählt; sie können selbstverständlich durch andere geeignete Mittel ersetzt werden. Es können weiterhin auch im Beispiel der Abb. 1 an Stelle der Bälge 6, 7 Membranen und im Beispiel der Abb. 2 an Stelle der Membranen 17, 18 Bälge verwendet werden. Die elastischen Mittel können darüber hinaus mehr oder weniger komplette Gehäuseflächen bilden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Kraftmeßeinrichtung mit einem von einem luftdichten Gehäuse umgebenen Meßglied, das selbst oder mittels eines Kraftübertragungsgliedes mit luftdichtem Abschluß aus dem Gehäuse herausragt, dadurch gekennzeichnet, daß das Meß-bzw. Kraftübertragungsglied (1, 20 bzw. 4, 15) zur Kompensation einer durch im Gehäuseinneren herrschenden Uber- oder Unterdruck verursachten ersten Kraftwirkung auf das Meßglied (1, 20) zufolge dessen Verbindung mit dem Gehäuse (3, 14) an der Durchtrittsstelle eine ebenfalls auf der der Durchtrittsstelle zugewandten Seite angreifende weitere Verbindung mit dem Gehäuse (3, 14) besitzt, die eine der ersten Kraftwirkung entgegengerichtete gleich große zweite Kraft zur Wirkung bringt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftübertragungsglied (4, 15) auf seiner der Durchtrittsstelle zugewandten Seite mit zwei in der Meßachse der Kraftmeßeinrichtung einander gegenüberliegenden Gehäuseflächen über elastische Mittel (6, 7; 17, 18) verbunden ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 2 und einem als einseitig eingespannter Biegebalken ausgebildeten Meßglied mit auf dessen freies Ende einwirkender Kraftübertragungsstange, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (4), vom gleichen Angriffspunkt am Biegebalken (1) ausgehend, in zwei zueinander in 180° verlaufenden Richtungen mit einem Gehäuse (5, 8) in gleicher Weise verbunden ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 2 und einem als Druck- oder Zugstab und an seinem einen Ende als Kraftübertragungsglied ausgebildeten Meßglied, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftübertragungsglied (15) an der einen Seite des Meßgliedes (20) mit einem starren, symmetrisch zur Mittelachse des Meßgliedes (20) verlaufenden Bauteil (16) versehen ist, das in gleicher Weise sowohl mit der Gehäusefläche am einen als auch mit der Gehäusefläche am anderen Ende des Meßgliedes (20) verbunden ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Meß- bzw. das Kraftübertragungsglied außer an der Durchtrittsstelle über eine ebenfalls auf der der Durchtrittsstelle zugewandten Seite angreifende entsprechende Kraftumlenkungsvorrichtung mit einer beliebigen Stelle des Gehäuses verbunden ist.
6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden mit dem Kraftübertragungsglied (4, 15) verbundenen Gehäuseflächen ganz oder überwiegend in an sich bekannter Weise durch die die Durchführung des Kraftübertragungsgliedes durch die Gehäuseflächen abdichtenden elastischen Mittel (6, 7; 17, 18) gebildet werden.

In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 757211.